DE102004009646B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Abschätzen einer Katalysatortemperatur - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum periodischen Abschätzen einer Temperatur eines in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors vorgesehenen Abgasreinigungskatalysators, aufweisend:
eine erste Abschätzeinrichtung (10, 100) zum Abschätzen einer Temperatur von Abgasen, die aus der Brennkammer des Verbrennungsmotors ausgegeben werden, als eine stationäre Katalysatortemperatur bei einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors, basierend auf Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors;
eine zweite Abschätzeinrichtung (20, 200) zum Abschätzen einer repräsentativen Temperatur einer Innenwand des sich von dem Verbrennungsmotor zu dem Katalysator erstreckenden Abgasrohres basierend auf der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur;
eine dritte Abschätzeinrichtung (30, 300) zum Abschätzen einer Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in den Katalysator strömt, basierend auf, der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und der von der zweiten Abschätzeinrichtung (20, 200) abgeschätzten repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres; und
eine vierte Abschätzeinrichtung (40, 400) zum Abschätzen der Temperatur des Katalysators basierend auf der von der dritten Abschätzeinrichtung (30, 300)...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zum Abschätzen der Temperatur eines Abgasreinigungskatalysators.
  • In einem Verbrennungsmotor (hierin nachstehend als Motor bezeichnet) ist das Abgassystem mit einem Abgasreinigungskatalysator (hierin nachstehend einfach als Katalysator bezeichnet) versehen, der Abgase reinigt, indem er die schädlichen Substanzen in den Abgasen zu einer Reaktion miteinander veranlaßt, um sie unschädlich zu machen. Wenn dieser Katalysator eine vorgeschriebene Temperatur (d. h., eine Wärmebeständigkeitstemperatur) überschreitet, findet eine Sinterung statt (von einem katalytischen Träger gehaltene Partikel wachsen zu einer porösen Maße bei einer hohen Temperatur zusammen). Demzufolge nimmt nicht nur die Fähigkeit zur Reinigung von Abgasen ab, sondern der Katalysator verschlechtert sich selbst auch thermisch.
  • Daher ist es während der Fahrt eines Fahrzeugs, wie z. B. eines Automobils (d. h., während des Motorbetriebs) erforderlich, die Temperatur des Katalysators zu erfassen oder abzuschätzen und die thermische Verschlechterung des Katalysators zu verhindern. Die Temperatur in der Nähe des Katalysators kann gemessen werden, indem beispielsweise der Wärme erfassende Abschnitt eines Weitbereich-Temperatursensors oder eines Hochtemperatursensors innerhalb eines Katalysatorbehälters angeordnet wird. Da jedoch ein derartiger Sensor teuer ist, sind Techniken entwickelt worden, um die Katalysatortemperatur abzuschätzen, ohne diesen teueren Sensor bereitzustellen. Beispielsweise gibt es eine Technik, die von der Außenoberfläche des Katalysators abgestrahlte Wärmemenge aus der Motorkühlwassertemperatur und der Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt eines Motorstarts abzuschätzen, aus der Menge der Ansaugluft die Wärmemenge abzuschätzen, die der Katalysator aus den Abgasen absorbiert, und eine Katalysatortemperatur auf der Basis der Wärmestrahlungsmenge und der Wärmemengenabsorption abzuschätzen ( JP 07-127 441 A ).
  • Wie vorstehend festgestellt, verschlechtert sich der Katalysator, wenn er seine Wärmebeständigkeitstemperatur überschreitet. Die Wärmebeständigkeitstemperatur des Katalysators ist in einer Oxidationsatmosphäre (mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis) niedriger als in einer Desoxidationsatmosphäre (fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis). Wenn die Temperatur des oberen Grenzwertes des Katalysators mit einem ausreichenden Sicherheitsabstand bezüglich der unteren Wärmebeständigkeitstemperatur in einer Oxidationsatmosphäre festgelegt wird, und der Motor so gesteuert wird, daß eine abgeschätzte Katalysatortemperatur nicht die Temperatur des oberen Grenzwertes überschreitet, kann dann der Katalysator zuverlässig geschützt werden, wobei aber der Motorbetrieb stark eingeschränkt wird. Somit ist es, um eine thermische Verschlechterung des Katalysators zu verhindern, während gleichzeitig die Einschränkungen der Motorbetriebsbedingungen minimiert werden, erforderlich, genau die Katalysatortemperatur zu erfassen und den Motorbetrieb so zu steuern, daß der Katalysator seine Wärmebeständigkeitstemperatur bezüglich eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses nicht überschreitet.
  • Insbesondere in Fahrzeugen mit der Funktion einer Kraftstoffabschaltung während der Abbremsung, wird die Zufuhr von Kraftstoff zu dem Motor kurzzeitig abgeschaltet, um eine CO2-Reduzierung, (d. h., eine Kraftstoffverbrauchsreduzierung) zu erreichen. Deshalb wird nur Luft von dem Zylinder ausgegeben, in welchem der Kraftstoff abgeschaltet wird, und die Möglichkeiten, daß der Katalysator eine hohe Temperatur in einer Oxidationsatmosphäre erreicht, nehmen zu. Außerdem gibt es Fahrzeuge, in welchen, wenn die Motorbelastung niedrig ist, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis magerer als ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis gemacht wird, um eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs zu erreichen. Jedoch nehmen in derartigen Fahrzeugen die Möglichkeiten, daß der Katalysator eine hohe Temperatur in einer Oxidationsatmosphäre erreicht, zu. Aus diesem Grunde ist eine genauere Erfassung der Katalysatortemperatur und eine Motorsteuerung (einschließlich der Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung) auf der Basis dieser genauen Temperatur erforderlich.
  • Die Katalysatortemperatur verändert sich jedoch mit verschiedenen Faktoren, so daß sie nicht einfach aus der Menge und Temperatur des Abgases detektiert oder abgeschätzt werden kann. Beispielsweise werden Abgase auf ihrem Weg von dem Motor zu dem Katalysator durch den Fahrtwind, Wärmeübergang zu dem Abgassystem, usw. abgekühlt. Außerdem dauert es, da der Katalysator selbst erwärmt wird, eine Zeit bis die Temperatur des Katalysators ansteigt. Aus diesem Grunde ist es in der herkömmlichen Technik für die Abschätzung der Katalysatortemperatur lediglich aus der Menge und der Temperatur der Abgase wie in der vorstehend beschriebenen JP 07-127 441 A ziemlich schwierig, genau eine Katalysatortemperatur abzuschätzen.
  • DE 43 38 342 A1 offenbart ein Verfahren zur Bildung eines simulierten Signals (TAbg, TKat) bezüglich der Abgas-, der Abgassonden- oder der Katalysatortemperatur bei einer Brennkraftmaschine ausgehend von Betriebskenngrößen wenigstens ein Flüssigkeitssignal berücksichtigt wird, das angibt, dass mit dem Auftreten von Flüssigkeit im Abgaskanal der Brennkraftmaschine und/oder im Katalysator zur rechnen ist.
  • DE 197 44 067 A1 offenbart ein Verfahren zur Nachbildung einer Temperatur im Abgasbereich eines Verbrennungsmotors auf der Basis von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors, wobei Verbrennungsaussetzer in einzelnen Zylindern bei der Nachbildung der Temperatur im Abgasbereich berücksichtigt werden.
  • JP 06-033 810 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abgasentgiftung eines Motors, wobei die Abgastemperatur auf der Grundlage verschiedenartiger, verschiedene Motordaten darstellender Parameter und Betriebsbedingungen geschätzt wird und die Wandtemperatur eines Abgaskrümmers auf der Grundlage der geschätzten Abgastemperatur und der Information des Wärmeübertragungselements eines Abgaskrümmers geschätzt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Probleme gemacht. Demzufolge ist es die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung und ein Katalysatortemperatur-Abschätzverfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, genau die Temperatur eines in dem Abgassystem eines Motors vorgesehenen Abgasreinigungskatalysators abzuschätzen.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Insbesondere zum Lösen der vorstehend erwähnten Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum periodischen Abschätzen einer Temperatur eines Abgasreinigungskatalysators bereitgestellt, der in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist. Die Vorrichtung weist eine erste Abschätzeinrichtung, zweite Abschätzeinrichtung, dritte Abschätzeinrichtung und vierte Abschätzeinrichtung auf. Die erste Abschätzeinrichtung schätzt eine Temperatur von Abgasen, die aus einer Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors abgegeben werden, als eine stationäre Katalysatortemperatur unter einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors auf der Basis von Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors ab. Die zweite Abschätzeinrichtung schätzt eine repräsentative Temperatur einer Innenwand des sich von dem Verbrennungsmotor zu dem Katalysator erstreckenden Abgasrohres auf der Basis der von der ersten Abschätzeinrichtung abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur ab. Die dritte Abschätzeinrichtung schätzt eine Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in den Katalysator einströmt, auf der Basis der von der ersten Abschätzeinrichtung abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und der von der zweiten Abschätzeinrichtung abgeschätzten repräsentativen Temperatur der Innenwand des Abgasrohres ab. Die vierte Abschätzeinrichtung schätzt die Temperatur des Katalysators auf der Basis der von der dritten Abschätzeinrichtung abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur ab.
  • Auf diese Weise wird eine Katalysatortemperatur unter Berücksichtigung der von der Innenwand des Abgasrohres absorbierten Wärmemenge abgeschätzt, so daß sie genau abgeschätzt werden kann.
  • Die vorstehend erwähnte zweite Abschätzeinrichtung schätzt die repräsentative Temperatur der Innenwand des Abgasrohres unter der Annahme ab, daß sich die repräsentative Temperatur mit einer Verzögerung erster Ordnung verändert, die einer Abgasströmungsgeschwindigkeit innerhalb des Abgasrohres in Bezug auf eine Veränderung in der von der ersten Abschätzeinrichtung abgeschätzten stationären Katalysatortem peratur entspricht. Daher kann die Temperatur des Katalysators genauer bestimmt werden.
  • Die vorstehend erwähnte vierte Abschätzeinrichtung schätzt die Temperatur des Katalysators unter der Annahme ab, daß sich die Temperatur des Katalysators mit einer Verzögerung erster Ordnung verändert, die einer Abgasströmungsgröße innerhalb des Abgasrohres in Bezug auf eine Veränderung in der von der dritten Abschätzeinrichtung abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur entspricht. Daher kann die Temperatur des Katalysators genauer abgeschätzt werden.
  • Die vorstehend erwähnte stationäre Katalysatortemperatur, die von der ersten Abschätzeinrichtung abgeschätzt wird, wird berechnet, indem die Temperatur des Abgases auf der Basis der Temperaturabsenkgröße aufgrund der von dem Abgasrohr abgestrahlten Wärme korrigiert wird. Daher kann eine Katalysatortemperatur genauer abgeschätzt werden.
  • Die Korrektur der Temperaturabsenkgröße aufgrund der Strahlungswärme erfolgt abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Abgasströmungsgröße innerhalb des Abgasrohres. Daher kann, da die Temperaturabsenkgröße gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit in jedem Zyklus abgeschätzt wird, die Temperatur des Katalysators genauer abgeschätzt werden.
  • Die stationäre Katalysatortemperatur, welche durch die erste Abschätzeinrichtung abgeschätzt wird, wird durch Korrigieren der Temperatur der Abgase abhängig von einer Klopfverzögerungsgröße bezüglich des Zündzeitpunktes des Verbrennungsmotors korrigiert. Daher kann, da die stationäre Katalysatortemperatur unter der Annahme abgeschätzt wird, daß sie abhängig von einer Klopfverzögerungsgröße bezüglich des Zündzeitpunktes des Verbrennungsmotors ansteigt, die Temperatur des Katalysators genauer abgeschätzt werden.
  • In der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet die vorstehend erwähnte erste Abschätzeinrichtung die Motordrehzahl und Motorbelastung als die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors. Aus diesem Grunde wird die stationäre Katalysatortemperatur abhängig von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors abgeschätzt, d. h., der Motordrehzahl (Ne) und der Motorbelastung (Pb). Somit wird die Temperatur des Katalysators abhängig von den in jedem Zyklus erhaltenen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors abgeschätzt und kann daher genauer abgeschätzt werden.
  • Die vorstehend erwähnte dritte Abschätzeinrichtung schätzt die Katalysatoreinströmabgastemperatur durch Berechnen des gewichteten Durchschnittswertes der von der ersten Abschätzeinrichtung abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und der von der zweiten Abschätzeinrichtung abgeschätzten repräsentativen Temperatur der Innenwand des Abgasrohres abhängig von der Abgasströmungsgröße innerhalb des Abgasrohres ab. Daher kann die Temperatur des Katalysators genauer abgeschätzt werden.
  • Die Temperatur des Katalysators, die von der vierten Abschätzeinrichtung abgeschätzt wird, wird berechnet, indem die auf der Basis der Temperaturabsenkgröße aufgrund der von dem Abgasrohr abgestrahlten Wärme korrigierte Katalysatoreinströmabgastemperatur verwendet wird. Daher kann die Temperatur des Katalysators genauer abgeschätzt werden.
  • Die Korrektur der der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Temperaturabsenkgröße erfolgt abhängig von einer Atmosphärentemperatur des Abgasrohres oder der Ansauglufttemperatur, die mit der Atmosphärentemperatur korreliert. Daher kann, da die Außenlufttemperatur, usw. ebenfalls bei jedem Zyklus berücksichtigt werden, die Temperatur des Katalysators genauer abgeschätzt werden.
  • In der Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist der Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffabschaltungs-Beurteilungseinrichtung ausgestattet, um zu beurteilen, ob eine Kraftstoffabschaltungssteuerung durchgeführt wird oder nicht. Wenn von der Kraftstoffabschaltungs-Beurteilungseinrichtung geurteilt wird, daß die Kraftstoffabschaltungs-Steuerung durchgeführt wird, verwendet die erste Abschätzeinrichtung die zuletzt abgeschätzte Temperatur des Katalysators als die Temperatur des Katalysators. Wenn die Temperatur des Katalysators zum erstenmal nach einem Start des Verbrennungsmotors abgeschätzt wird, und von der Kraftstoffabschaltungs-Beurteilungseinrichtung geurteilt wird, daß die Kraftstoffabschaltungs-Steuerung durchgeführt wird, verwendet die erste Abschätzeinrichtung eine Anfangskatalysatortemperatur, die sich auf der Seite einer höheren Temperatur innerhalb eines zuvor festgelegten Betriebstemperaturbereiches des Katalysators befindet, als die Temperatur des Katalysators. Auf diese Weise gibt es keine Möglichkeit, daß eine abgeschätzte Katalysatortemperatur im Vergleich zu dem tatsächlichen Wert zu niedrig ist. Daher gibt es keine Möglichkeit daß, wenn der Katalysator seine Wärmebeständigkeitstemperatur überschreitet, eine F/C-Steuerung durchgeführt wird. Somit kann bei einer thermischen Verschlechterung des Katalysators der schlimmste Fall verhindert werden.
  • Die vorstehend erwähnte zweite Abschätzeinrichtung ist so aufgebaut, daß sie eine repräsentative Temperatur der Innenwand des Abgasrohres auf der Basis der von der ersten Abschätzeinrichtung abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und einer repräsentativen Temperatur der zuletzt abgeschätzten Temperatur der Innenwand des Abgasrohres abschätzt. Und wenn die Temperatur des Katalysators zum erstenmal nach einem Start des Verbrennungsmotors abgeschätzt wird, schätzt die zweite Abschätzeinrichtung eine repräsentative Temperatur der Innenwand des Abgasrohres auf der Basis der von der ersten Abschätzeinrichtung abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und einer Anfangsabgasrohrwandtemperatur ab, die sich auf einer höheren Temperaturseite innerhalb eines zuvor festgelegten Betriebstemperaturbereichs des Katalysators befindet. Auf diese Weise gibt es keine Möglichkeit, daß eine abgeschätzte Katalysatortemperatur zu niedrig im Vergleich zu dem tatsächlichen Wert ist. Daher besteht keine Möglichkeit, daß, wenn der Katalysator seine Wärmebeständigkeitstemperatur überschreitet, eine F/C-Steuerung ausgeführt wird. Somit wird bei einer thermischen Verschlechterung des Katalysators der schlimmste Fall verhindert.
  • Man beachte, daß in der vorliegenden Erfindung, selbst wenn vorbestimmte Bedingungen für den Beginn der Kraftstoffabschaltungs-(F/C)-Steuerung erfüllt sind, die F/C-Steuerung gestoppt wird, wenn eine geschätzte Katalysatortemperatur eine vorbestimmte Temperatur überschreitet. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß der Katalysator eine hohe Temperatur in einer Oxidationsatmosphäre (mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis) erreicht.
  • Zur Lösung der vorstehend erwähnten Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum periodischen Abschätzen einer Temperatur eines Abgasreinigungskatalysators bereitgestellt, der in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist. Das Verfahren weist einen ersten Schritt der Abschätzung einer stationären Katalysatortemperatur unter einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors auf der Basis von Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors; einen zweiten Schritt einer Abschätzung einer repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres, das sich von dem Verbrennungsmotor zu dem Katalysator erstreckt, auf der Basis der in dem ersten Schritt abgeschätzten stationären Katalysa tortemperatur; einem dritten Schritt der Abschätzung einer Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in den Katalysator einströmt, auf der Basis der in dem ersten Schritt abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und einer in dem zweiten Schritt abgeschätzten repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres; und einem vierten Schritt der Abschätzung der Temperatur des Katalysators auf der Basis der in dem dritten Schritt abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur auf. Der erste, zweite, dritte und vierte Schritt werden in jedem Zyklus ausgeführt. Auf diese Weise wird eine Katalysatortemperatur unter Berücksichtigung der von der Innenwand des Abgasrohres absorbierten Wärmemenge der Abgase abgeschätzt, so daß sie genau abgeschätzt werden kann.
  • In dem vorstehend erwähnten zweiten Schritt wird die repräsentative Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres unter der Annahme abgeschätzt, daß sie sich die mit einer Verzögerung erster Ordnung verändert, die einer Abgasströmungsgeschwindigkeit innerhalb des Abgasrohres in Bezug auf eine Veränderung in der im ersten Schritt abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur entspricht. Daher kann die Temperatur des Katalysators genauer bestimmt werden.
  • In dem vorstehend erwähnten vierten Schritt wird die Temperatur des Katalysators unter der Annahme abgeschätzt, daß sich die Temperatur des Katalysators mit einer Verzögerung erster Ordnung verändert, die einer Abgasströmungsgröße innerhalb des Abgasrohres in Bezug auf eine Veränderung in der in dem dritten Schritt abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur entspricht. Daher kann die Temperatur des Katalysators genauer abgeschätzt werden.
  • In dem vorstehend erwähnten ersten Schritt werden die Motordrehzahl und Motorbelastung als die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors verwendet. Aus diesem Grunde wird die stationäre Katalysatortemperatur abhängig von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors, d. h., der Motordrehzahl (Ne) und der Motorbelastung (Pb) abgeschätzt. Somit kann die Temperatur des Katalysators genau abgeschätzt werden.
  • In dem vorstehend erwähnten dritten Schritt wird die Katalysatoreinströmabgastemperatur durch Berechnen des gewichteten Durchschnittswertes der in dem ersten Schritt abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und einer in dem zweiten Schritt abgeschätzten repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres abhängig von der Abgasströmungsgröße innerhalb des Abgasrohres abgeschätzt. Daher kann die Temperatur des Katalysators genauer abgeschätzt werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung angegeben. Es zeigen:
  • 1 eine vereinfachte Blockdarstellung, welche eine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaute Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung zeigt;
  • 2(a) bis 2(c) Konzeptdarstellungen, die zeigen, wie eine Katalysatortemperatur von der gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebauten Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung abgeschätzt wird;
  • 3 ein Flußdiagramm, das die wesentlichen Schritte in einem Verfahren zum Abschätzen einer Katalysatortemperatur zeigt, das gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
  • 4 eine vereinfachte Blockdarstellung, die die erste Abschätzeinrichtung einer gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebauten Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung zeigt;
  • 5 eine vereinfachte Blockdarstellung, die eine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaute Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung zeigt;
  • 6 ein Flußdiagramm, das die wesentlichen Schritte in einem Verfahren zum Abschätzen einer Katalysatortemperatur zeigt, das gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
  • (1) Erste Ausführungsform
  • In 1 bis 3 sind eine Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung und ein Katalysatortemperatur-Abschätzverfahren, aufgebaut gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, dargestellt. 1 ist eine vereinfachte Blockdarstellung, welche eine Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung aufgebaut gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, 2(a) bis 2(c) sind Konzeptdarstellungen, die zeigen, wie eine Katalysatortemperatur von der gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebauten Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung abgeschätzt wird, und 3 ist ein Flußdiagramm, das die wesentlichen Schritte in einem Verfahren zum Abschätzen einer Katalysatortemperatur zeigt, das gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist; Gemäß Darstellung in 1 besteht die Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform aus einer ersten Abschätzeinrichtung 10, zweiten Abschätzeinrichtung 20, dritten Abschätzeinrichtung 30 und vierten Abschätzeinrichtung 40. Die erste Abschätzeinrichtung 10 wird zum Abschätzen einer stationären Katalysatortemperatur auf der Basis von Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors (hierin nachstehend einfach als Motor bezeichnet) verwendet. Die zweite Abschätzeinrichtung 20 wird zum Abschätzen der repräsentativen Temperatur der Innenwand des sich von dem Motor (insbesondere der Verbrennungskammer) zu einem Abgasreinigungskatalysator (hierin nachstehend einfach als Katalysator bezeichnet) erstreckenden Abgasrohres (hierin nachstehend als Abgasrohrwandtemperatur bezeichnet) auf der Basis der von der ersten Abschätzeinrichtung 10 abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur verwendet. Die dritte Abschätzeinrichtung 30 wird dazu verwendet, eine Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in den Katalysator einströmt, auf der Basis der von der ersten Abschätzeinrichtung 10 abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und der von der zweiten Abschätzeinrichtung 20 abgeschätzten Abgasrohrwandtemperatur abzuschätzen. Die vierte Abschätzeinrichtung 40 wird zum Abschätzen der Temperatur des Katalysators auf der Basis der von der dritten Abschätzeinrichtung 30 abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur verwendet.
  • In der ersten Ausführungsform wird angenommen, daß die Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung in einem Fahrzeug mit einer Kraftstoffabschaltungs-(F/C)-Steuerungsfunktion eingebaut ist. Die Details der F/C-Steuerung sind nicht dargestellt, aber diese F/C-Steuerung wird von einer elektrischen Motorsteuerungseinheit (hierin nachstehend als EECU bezeichnet) durchgeführt. D. h., die EECU steuert die Menge der Ansaugluft, die dem Motorzylinder zuzuführen ist, die Menge des aus dem Kraftstoffeinspritzventil in den Zylinder einzuspritzenden Kraftstoffs und den Einspritzzeitpunkt, und den Zeitpunkt, an welchem die Zündkerze gezündet wird, um das Kraftstoffgemisch in dem Zylinder zu verbrennen. Und die EECU schaltet die Zufuhr von Kraftstoff zu einigen oder allen Motorzylindern ab, wenn vorbestimmte Bedingungen zum Zeitpunkt der Abbremsung erfüllt sind.
  • Obwohl es in 1 nicht dargestellt ist, ist die Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung mit einer Einrichtung zum periodischen Ausgeben von Startsignalen (z. B. in Intervallen von 100 ms) ausgestattet, so daß Schritte von der ersten Einrichtung 10, der zweiten Einrichtung 20, der dritten Einrichtung 30 und der vierten Einrichtung 40 ausgeführt werden.
  • Gemäß Darstellung in 1 weist die erste Abschätzeinrichtung eine F/C-Beurteilungseinrichtung 11, eine Katalysatortemperatur-Speicherabschnitt 12, eine Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13, eine Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 und eine Stationäre-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 15 auf. Die F/C-Beurteilungseinrichtung 11 wird zum Beurteilen verwendet, ob der Motor momentan eine F/C-Steuerung durchführt oder nicht. Der Katalysatortemperatur-Speicherabschnitt 12 wird zum Speichern der zuletzt abgeschätzten Katalysatortemperatur verwendet. Die Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13 wird für die Abschätzung einer virtuellen Katalysatortemperatur abhängig von der Motordrehzahl (Ne) und der Motorbelastung (Pb) in dem stationären Zustand des Motors verwendet. Die Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 wird zum Abschätzen einer Abgastemperaturabsenkgröße auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Abgasströmungsgröße verwendet. Die Stationäre-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 15 wird verwendet, um die Temperatur von Abgasen, die von der Motorbrennkammer abgegeben werden (welche der Katalysatortemperatur in dem stationären Zustand der Motors entspricht und hierin nachstehend auch als die Einströmabgastemperatur bezeichnet wird) aus der virtuellen Katalysatortemperatur und der Abgastemperaturabsenkgröße abzuschätzen Wenn von der F/C-Beurteilungseinrichtung 11 geurteilt wird, daß der Motor momentan eine F/C-Steuerung ("F/C-STEUERUNG" in der 1) durchführt, erfaßt die erste Abschätz einrichtung 10 die letzte Katalysatortemperatur aus dem Katalysatortemperatur-Speicherabschnitt 12 und verwendet sie als die aktuelle Katalysatortemperatur. In diesem Falle endet die Katalysatortemperaturabschätzung ohne die zweite Abschätzeinrichtung 20, die dritte Abschätzeinrichtung 30 und die vierte Abschätzeinrichtung 40 zu veranlassen, eine Katalysatortemperatur abzuschätzen.
  • Man beachte, daß wenn eine Katalysatortemperatur zum ersten Mal nach einem Start des Motors abgeschätzt wird, der Katalysatortemperatur-Speicherabschnitt 12 keine zuletzt abgeschätzte Katalysatortemperatur enthält, und daher die erste Abschätzeinrichtung 10 eine zuvor eingestellte Anfangskatalysatortemperatur als die aktuelle Katalysatortemperatur verwendet. Diese Anfangskatalysatortemperatur ist bevorzugt auf einen relativ höheren Wert innerhalb der Betriebstemperatur des Katalysators festgelegt. Beispielsweise ist der bevorzugte Bereich 600 bis 700°C. Wenn die Anfangskatalysatortemperatur auf diese Weise hoch eingestellt ist, besteht keine Möglichkeit, daß eine geschätzte Katalysatortemperatur im Vergleich zu dem tatsächlichen Wert zu niedrig ist. Daher besteht keine Möglichkeit, daß, wenn der Katalysator seine Wärmebeständigkeitstemperatur überschreitet, die F/C-Steuerung durchgeführt wird. Somit kann bei der thermischen Verschlechterung des Katalysators der schlimmste Fall verhindert werden.
  • Umgekehrt schätzt, wenn von der F/C-Beurteilungseinrichtung 11 geurteilt wird, daß der Motor keine F/C-Steuerung ("KEINE F/C-STEUERUNG" in der 1) durchführt, die Stationäre-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 15 eine stationäre Katalysatortemperatur auf der Basis der von der Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13 abgeschätzten virtuellen Katalysatortemperatur und der von der Ab gastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 abgeschätzten Abgastemperaturabsenkung ab.
  • Die Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13 speichert Katalysatortemperatur-Kennfelder 13a. In den Katalysatortemperatur-Kennfeldern 13a wird bewirkt, daß eine Katalysatortemperatur der experimentell erhaltenen Motordrehzahl (Ne) und der Motorbelastung (z. B. einem Einlaßkrümmerdruck Pb) in dem stationären Zustand des Motors entspricht. Die Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13 erfaßt die Motordrehzahl (Ne) und die Motorbelastung (Pb), die den Betriebszustand des Motors repräsentieren, aus dem Katalysatortemperatur-Kennfeldern 13a und schätzen eine virtuelle Katalysatortemperatur auf der Basis dieser Motorbetriebsbedingungen (Ne, Pb) ab.
  • Die Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 schätzt eine durch die von dem Abgasrohr abgegebene Wärme bewirkte Abgastemperaturabsenkgröße abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Abgasströmungsgröße ab. Aus diesem Grunde speichert die Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 ein Bezugsabgastemperaturabsenk-Kennfeld 14b und ein Korrekturwertfeld 14d. In dem Bezugsabgastemperaturabsenk-Kennfeld 14b wird bewirkt, daß eine Bezugsabgastemperaturabsenkgröße der Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer vorbestimmten experimentell erhaltenen Bezugsabgasströmungsgröße (z. B. 15 l/s bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von etwa 100 km/h) entspricht. In dem Korrekturwertkennfeld 14d wird bewirkt, daß ein Korrekturwert für die Bezugsabgastemperaturabsenkgröße einer experimentell erhaltenen Abgasströmungsgröße entspricht. Ferner besteht die Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 aus einem Bezugsabgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14a, einem Abgasströmungsgrößen-Korrekturwert-Abschätzabschnitt 14c und einem Abgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14e. Der Bezugsabgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14a schätzt eine Bezugsabgastemperaturabsenkgröße auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Der Abgasströmungsgrößen-Korrekturwert-Abschätzabschnitt 14c schätzt einen Abgasströmungsgrößenkorrekturwert auf der Basis einer Abgasströmungsgröße ab. Der Abgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14e schätzt eine Abgastemperaturabsenkgröße auf der Basis der von dem Bezugsabgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14a abgeschätzten Bezugsabgastemperaturabsenkgröße und dem von dem Abgasströmungsgrößen-Korrekturwert-Abschätzabschnitt 14c abgeschätzten Abgasströmungsgrößenkorrekturwert ab.
  • Da die Abgasströmungsgröße, die von dem Motor abgegeben wird, abhängig von der Ansaugluftmenge abgeschätzt wird, die dem Motor zugeteilt wird, erfaßt der Abgasströmungsgrößen-Korrekturwert-Abschätzabschnitt 14c eine Ansaugluftmenge von einem Ansaugströmungssensor, usw. und berechnet eine Abgasströmungsgröße, beispielsweise durch Multiplizieren der Ansaugluftmenge mit einem vorbestimmten Faktor. Man beachte, daß, wenn der Motor in einem Übergangszustand arbeitet, eine leichte Zeitdifferenz zwischen der Ansaugluftströmungsmenge und der Abgasluftströmungsmenge auftritt, welche aber als vernachlässigbar zu betrachten ist.
  • Und der Abgasströmungsgrößen-Korrekturwert-Abschätzabschnitt 14c schätzt einen Korrekturwert für die Bezugsabgastemperaturabsenkgröße ab, der der berechneten Abgasströmungsgröße entspricht.
  • Daher erfaßt, wenn durch die F/C-Beurteilungseinrichtung 11 geurteilt wird, daß keine F/C-Steuerung ("KEINE F/C-STEUERUNG" in der 1) durchgeführt wird, die Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13 die Motordrehzahl (Ne) und die Motorbelastung (Pb), die den Betriebszustand des Motors repräsentieren, und schätzt eine virtuelle Katalysatortemperatur auf der Basis der Katalysatortemperatur-Kennfelder 13a ab. Ferner schätzt der Abgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14e der Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 eine Abgastemperaturabsenkgröße auf der Basis der der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Bezugsabgastemperaturabsenkgröße, abgeschätzt von dem Bezugsabgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14a, und den Korrekturwert für die Bezugsabgastemperaturabsenkgröße, die einer Abgasströmungsgröße entspricht, abgeschätzt von dem Abgasströmungsgrößen-Korrekturwert-Abschätzabschnitt 14c. Zu diesem Zeitpunkt wird die Abgastemperaturabsenkgröße Tvs durch die nachstehende Gleichung (1) abgeschätzt: Tvs = K × ΔT (1)wobei ΔT die Bezugsabgastemperaturabsenkgröße und K der Korrekturwert ist.
  • Die Stationäre-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 15 erfaßt sowohl die von der Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13 abgeschätzte virtuelle Katalysatortemperatur als auch die von der Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 abgeschätzte Abgastemperaturabsenkgröße, um dadurch eine stationäre Katalysatortemperatur abzuschätzen. Zu diesem Zeitpunkt wird die stationäre Katalysatortemperatur TCATB mittels der nachstehenden Gleichung (2) abgeschätzt: TCATB = TB – Tvs (2)wobei TB die virtuelle Katalysatortemperatur und Tvs die Abgastemperaturabsenkgröße ist.
  • Gemäß Darstellung in 1 besteht die zweite Abschätzeinrichtung 20 aus einem Abgasrohrwand-Temperaturspeicherabschnitt 21, einem Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsraten-Abschätzabschnitt 22 und einer Abgasrohrwandtemperatur-Abschätzeinrichtung 23. Der Abgasrohrwand-Temperaturspeicher abschnitt 21 speichert die zuletzt abgespeicherte letzte Abgasrohrwandtemperatur. Der Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsraten-Abschätzabschnitt 22 schätzt eine Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsrate ab, die einer Abgasströmungsgröße entspricht. Die Abgasrohrwandtemperatur-Abschätzeinrichtung 23 schätzt eine Abgasrohrwandtemperatur auf der Basis der von der ersten Abschätzeinrichtung 10 abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur, der letzten Abgasrohrwandtemperatur und der Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsrate ab.
  • Der Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsraten-Abschätzabschnitt 22 speichert ein Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsraten-Kennfeld 22a. In dem Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsraten-Kennfeld 22a wird bewirkt, daß eine Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsrate einer experimentell erhaltenen Abgasströmungsgröße entspricht. Wie bei dem Abgasströmungsgrößen-Korrekturwert-Abschätzabschnitt 14c erfaßt der Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsraten-Abschätzabschnitt 22 eine Abgasströmungsrate, und schätzt eine dieser Abgasströmungsgröße entsprechende Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsrate auf der Basis des Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsraten-Kennfeld 22a ab.
  • Man beachte, daß die Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsrate für die Durchführung einer Berechnung so verwendet wird, daß sich eine Abgasrohrwandtemperatur mit einer Verzögerung erster Ordnung in Bezug auf eine Veränderung in einer stationären Katalysatortemperatur (Einströmabgastemperatur) verändert. D. h., in dem Falle, in welchem sich die Temperatur der Innenwand des Abgasrohres gemäß der Abgasströmungsgröße (d. h., der Abgasströmungsgeschwindigkeit) innerhalb des Abgasrohres unter Absorption der Wärme des Abgases verändert, verändert sich die Abgasrohrtemperatur mit einer Verzögerung erster Ordnung in Bezug auf eine Veränderung in der von der ersten Abschätzeinrichtung 10 abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur. Da die Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsrate so bereitgestellt wird, kann eine Abgaswandtemperatur korrekt abgeschätzt werden. Außerdem wird die Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsrate gemäß der in jedem Zyklus erhaltenen Abgasströmungsgröße ermittelt.
  • Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau erfaßt die Abgasrohrwandtemperatur-Abschätzeinrichtung 23 der zweiten Abschätzeinrichtung 20 die von der ersten Abschätzeinrichtung 10 erfaßte stationäre Katalysatortemperatur, die in dem Abgasrohrwand-Temperaturspeicherabschnitt 21 gespeicherte letzte Abgasrohrwandtemperatur, und die von dem Abgasrohrwand-Temperaturveränderungsraten-Abschätzabschnitt 22 abgeschätzte Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsrate. Auf der Basis dieser schätzt die Abgasrohrwandtemperatur-Abschätzeinrichtung 23 eine Abgasrohrwandtemperatur ab. Die Abgasrohrwandtemperatur TEXW(n) wird durch die nachstehende Gleichung (3) abgeschätzt: TEXW(n) = (1 – KEXW) × TEXW(n – 1) + K × TCATB (3)wobei K die Abgasrohrwandtemperatur-Veränderungsrate ist, TEXW(n – 1) die letzte Abgasrohrwandtemperatur ist, und TCATB die stationäre Katalysatortemperatur ist.
  • Gemäß Darstellung in 2(a) verändert sich, wenn die durch die Gleichung (2) in der ersten Abschätzeinrichtung 10 abgeschätzte stationäre Katalysatortemperatur TCATB sofort auf eine feste Temperatur, gemäß Darstellung durch eine unterbrochene Linie A ansteigt, d. h., wenn sich die Betriebsbedingungen des Motors steil verändern, und die von der Verbrennungskammer ausgegebene Temperatur des Abgases schrittweise in einem Moment ansteigt und dann stationär wird, die durch die vorstehend beschriebene Gleichung (3) abgeschätzte Abgasrohrwandtemperatur TEXW(n) mit einer Verzögerung erster Ordnung in Bezug auf die stationäre Katalysatortemperatur (unterbrochene Linie A) wie es durch eine Kettenlinie B mit zwei Punkten dargestellt ist.
  • Man beachte, daß, wenn eine Katalysatortemperatur zum ersten Mal nach einem Start des Motors abgeschätzt wird, der Abgasrohrwand-Temperaturspeicherabschnitt 21 keine zuletzt abgeschätzte Abgasrohrwandtemperatur enthält, und daher die Abgasrohrwandtemperatur-Abschätzeinrichtung 23 eine zuvor eingestellte Anfangsabgaswandtemperatur als die zuletzt abgeschätzte Abgaswandtemperatur verwendet. Diese Anfangsabgaswandtemperatur wird bevorzugt auf einen relativ höheren Wert innerhalb der Betriebstemperatur des Katalysators festgelegt. Beispielsweise ist der bevorzugte Bereich etwa 600 bis 700°C. Wenn die Anfangskatalysatortemperatur auf diese Weise hoch eingestellt ist, besteht keine Möglichkeit, daß eine geschätzte Katalysatortemperatur im Vergleich zu dem tatsächlichen Wert zu niedrig ist. Daher besteht keine Möglichkeit, daß, wenn der Katalysator seine Wärmebeständigkeitstemperatur überschreitet, die F/C-Steuerung durchgeführt wird. Somit kann bei der thermischen Verschlechterung des Katalysators der schlimmste Fall verhindert werden.
  • Gemäß Darstellung in 1 besteht die dritte Abschätzeinrichtung 30 aus einem Abgastemperatur-Reflexionsraten-Abschätzabschnitt 31 und einer Katalysatoreinströmabgastemperatur-Abschätzeinrichtung 32. Der Abgastemperatur-Reflexionsraten-Abschätzabschnitt 31 schätzt eine Abgastemperaturreflexionsrate ab, die einer Abgasströmungsgröße entspricht. Die Katalysatoreinströmabgastemperatur-Abschätzeinrichtung 32 schätzt eine Temperatur des Abgases, das in den Katalysator strömt (hierin nachstehend als Katalysatoreinströmabgastemperatur bezeichnet) auf der Basis der von der ersten Abschätzeinrichtung 10 abgeschätzten stationären Katalysatortempera tur, der von der zweiten Abschätzeinrichtung 20 abgeschätzten Abgasrohrwandtemperatur, und der von dem Abgastemperatur-Reflexionsraten-Abschätzabschnitt 31 abgeschätzten Abgastemperaturreflexionsrate ab.
  • Der Abgastemperatur-Reflexionsraten-Abschätzabschnitt 31 speichert ein Abgastemperaturreflexionsraten-Kennfeld 31a. In dem Abgastemperaturreflexionsraten-Kennfeld 31a wird bewirkt, daß eine Abgastemperaturreflexionsrate einer experimentell erhaltenen Abgasströmungsgröße entspricht. Wie bei dem Abgasströmungsgrößen-Korrekturwert-Abschätzabschnitt 14c, erfaßt der Abgastemperatur-Reflexionsraten-Abschätzabschnitt 31 eine Abgasströmungsgröße und schätzt eine Abgastemperaturreflexionsrate, die dieser Abgasströmungsgröße entspricht, auf der Basis des Abgastemperaturreflexionsraten-Kennfeldes 31a ab.
  • Man beachte, daß die Abgastemperaturreflexionsrate für die Berücksichtigung der Gewichtung zwischen der stationären Katalysatortemperatur und der Abgasrohrwandtemperatur in Bezug auf die Katalysatoreinströmabgastemperatur gemäß einer Abgasströmungsgröße verwendet wird. Außerdem wird die Abgastemperaturreflexionsrate abhängig von der in jedem Zyklus erhaltenen Abgasströmungsgröße ermittelt.
  • Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau erfaßt die Katalysatoreinströmabgastemperatur-Abschätzeinrichtung 32 der dritten Abschätzeinrichtung 30 die von der ersten Abschätzeinrichtung 10 abgeschätzte stationäre Katalysatortemperatur, die von der zweiten Abschätzeinrichtung 20 abgeschätzte Abgasrohrwandtemperatur, und die von dem Abgastemperatur-Reflexionsraten-Abschätzabschnitt 31 abgeschätzte Abgastemperaturreflexionsrate. Auf der Basis dieser schätzt die Katalysatoreinströmabgastemperatur-Abschätzeinrichtung 32 eine Katalysatoreinströmabgastemperatur ab. Die Katalysatoreinström abgastemperatur TEXG(n) wird durch die nachstehende Gleichung (4) abgeschätzt. TEXG(n) = (1 – KEXG) × TEXW(n) + KEXG × TCATB (4)wobei KEXG die Abgastemperaturreflexionsrate ist, TEXW(n) die Abgasrohrwandtemperatur ist und TCATB die stationäre Katalysatortemperatur ist.
  • Wie in 2(b) dargestellt, verändert sich die durch die vorstehend erwähnte Gleichung (4) abgeschätzte Katalysatoreinströmabgastemperatur TEXG(n) gemäß Darstellung durch eine dünne durchgezogene Linie C, indem ein gewichteter Durchschnittswert der von der ersten Abschätzeinrichtung 10 abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur TCATB (dargestellt durch eine unterbrochene Linie A in den 2(a) und 2(b)) und der von der zweiten Abschätzeinrichtung 20 abgeschätzten Abgasrohrwandtemperatur TEXW(n) (dargestellt durch eine Kettenlinie B mit zwei Punkten in 2(a) und 2(b)) berechnet wird.
  • Gemäß Darstellung in 1 besteht die vierte Abschätzeinrichtung 40 aus einem Katalysatortemperatur-Speicherabschnitt 41, einem Katalysatortemperaturveränderungsraten-Abschätzabschnitt 42 und einer Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 43. Der Katalysatortemperatur-Speicherabschnitt 41 speichert die zuletzt geschätzte Katalysatortemperatur. Der Katalysatortemperaturveränderungsraten-Abschätzabschnitt 42 schätzt eine Katalysatortemperaturveränderungsrate ab, die einer Abgasströmungsgröße entspricht. Die Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 43 schätzt eine Katalysatortemperatur auf der von der dritten Abschätzeinrichtung 30 abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur, der letzten Katalysatortemperatur und der Katalysatortemperaturveränderungsrate ab.
  • Der Katalysatortemperaturveränderungsraten-Abschätzabschnitt 42 speichert ein Katalysatortemperaturveränderungs raten-Kennfeld 42a. In dem Katalysatortemperaturveränderungsraten-Kennfeld 42a wird bewirkt, daß eine Katalysatortemperaturveränderungsrate einer experimentell erhaltenen Abgasströmungsgröße entspricht. Wie bei dem Abgasströmungsgrößen-Korrekturwert-Abschätzabschnitt 14c erfaßt der Katalysatortemperaturveränderungsraten-Abschätzabschnitt 42 eine Abgasströmungsgröße und schätzt eine Katalysatortemperaturveränderungsrate, die dieser Abgasströmungsgröße entspricht, auf der Basis des Katalysatortemperaturveränderungsraten-Kennfeld 42a ab.
  • Man beachte, daß die Katalysatortemperaturveränderungsrate zur Durchführung einer Berechnung in der Weise verwendet wird, daß sich eine Katalysatortemperatur mit einer Verzögerung erster Ordnung in Bezug auf eine Veränderung in der von der dritten Abschätzeinrichtung 30 abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur verändert. D. h., in dem Falle, in welchem sich der Katalysator abhängig von den in den Katalysator strömenden Gasen (welche auch als Katalysatoreinströmabgase bezeichnet werden) verändert, verändert sich, da die Wärme der Katalysatoreinströmabgase absorbiert wird, die Katalysatortemperatur mit einer Verzögerung erster Ordnung in Bezug auf eine Veränderung in der von der dritten Abschätzeinrichtung 30 abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur. Somit wird die Katalysatortemperaturveränderungsrate so bereitgestellt, daß eine Katalysatortemperatur korrekt abgeschätzt werden kann. Außerdem wird die Katalysatortemperaturveränderungsrate abhängig von der in jedem Zyklus erhaltenen Abgasströmungsgröße ermittelt.
  • Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau erfaßt die Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 43 der vierten Abschätzeinrichtung 40 die von der dritten Abschätzeinrichtung 30 abgeschätzte Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in dem Katalysatortemperatur-Speicherabschnitt 41 gespeicherte letzte Katalysatortemperatur und die von dem Katalysatortemperaturveränderungsraten-Abschätzabschnitt 42 abgeschätzte Katalysatortemperaturveränderungsrate. Auf der Basis dieser schätzt die Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 43 eine Katalysatortemperatur ab. Die Katalysatortemperatur TCAT(N) wird durch die nachstehende Gleichung (5) abgeschätzt: TCAT(n) = (1 – KCAT) × TCAT(n – 1) + KCAT × TEXG(n) (5)wobei TCAT(n – 1) die letzte Katalysatortemperatur, KCAT die Katalysatortemperaturveränderungsrate und TEXG(n) die Katalysatoreinströmabgastemperatur ist.
  • Gemäß Darstellung in 2(c) wird die Katalysatortemperatur TCAT durch die Gleichung (5) so abgeschätzt, daß sie sich, wie es durch eine dicke durchgezogene Linie D dargestellt ist, mit einer Verzögerung erster Ordnung in Bezug auf die von der dritten Abschätzeinrichtung 30 abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur TEXG(n) (dargestellt durch eine dünne durchgezogene Linie C in 2(b) und in 2(c)) verändert.
  • Man beachte, daß, wenn eine Katalysatortemperatur zum ersten Mal nach einem Start des Motors abgeschätzt wird, der Katalysatortemperatur-Speicherabschnitt 41 keine zuletzt abgeschätzte Katalysatortemperatur enthält, und daher die Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 43 eine zuvor eingestellte Anfangskatalysatortemperatur als die zuletzt abgeschätzte Katalysatortemperatur verwendet. Wie in dem vorstehenden Falle wird diese Anfangskatalysatortemperatur bevorzugt auf einen relativ höheren Wert innerhalb der Betriebstemperatur des Katalysators festgelegt. Beispielsweise ist der bevorzugte Bereich etwa 600 bis 700°C. Wenn die Anfangskatalysatortemperatur auf diese Weise hoch eingestellt ist, besteht keine Möglichkeit, daß eine geschätzte Katalysator temperatur im Vergleich zu dem tatsächlichen Wert zu niedrig ist. Daher besteht keine Möglichkeit, daß, wenn der Katalysator seine Wärmebeständigkeitstemperatur überschreitet, die F/C-Steuerung durchgeführt wird. Somit kann bei der thermischen Verschlechterung des Katalysators der schlimmste Fall verhindert werden.
  • Anschließend erfolgt eine Beschreibung des Verfahrens für die Abschätzung einer Katalysatortemperatur, das gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
  • Wenn die Abschätzung einer Katalysatortemperatur gestartet ist, werden die in 3 dargestellten Schritte periodisch ausgeführt. In dem Schritt S10 wird zuerst die Beurteilung der F/C-Steuerung ausgeführt. Wenn geurteilt wird, daß die F/C-Steuerung durchgeführt wird ("JA" in dem ersten Schritt S10) wird die zuletzt geschätzte Katalysatortemperatur erfaßt und verwendet, und die Katalysatortemperaturabschätzung endet.
  • Andererseits wird, wenn geurteilt wird, daß keine F/C-Steuerung ausgeführt wird ("NEIN" in dem ersten Schritt S10) eine stationäre Katalysatortemperatur auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen abgeschätzt. Und in dem zweiten Schritt S20 wird eine Abgaswandtemperatur auf der Basis der stationären Katalysatortemperatur abgeschätzt. In dem dritten Schritt S30 wird eine Katalysatoreinströmabgastemperatur auf der Basis der stationären Katalysatortemperatur und der Abgasrohrwandtemperatur abgeschätzt. Zum Schluß wird in dem vierten Schritt S40 eine Katalysatortemperatur auf der Basis der Katalysatoreinströmabgastemperatur abgeschätzt und die Katalysatortemperaturabschätzung beendet. Diese Schritte werden in jedem Zyklus ausgeführt.
  • Die Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung und das Verfahren der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind wie vorstehend beschrieben aufgebaut. Daher urteilt, wenn die Abschätzung der Katalysatortemperatur in dem ersten Schritt S10 gestartet wird, die F/C-Beurteilungseinrichtung 11 der ersten Abschätzeinrichtung 10, ob die F/C-Steuerung durchgeführt wird oder nicht. Wenn geurteilt wird, daß die F/C-Steuerung durchgeführt wird, wird die in dem Katalysatortemperatur-Speicherabschnitt 12 gespeicherte letzte Katalysatortemperatur als die aktuelle Katalysatortemperatur geschätzt. Aus diesem Grunde gibt es keine Möglichkeit, daß eine Katalysatortemperatur auf der Basis der niedrigen virtuellen Katalysatortemperaturen in den Katalysatortemperatur-Kennfeldern 13a abgeschätzt wird, die dem Betriebszustand während der F/C-Steuerung entsprechen, in welchem die Motorbelastung absinkt. Selbst in der Praxis besteht keine Möglichkeit, daß eine Katalysatortemperatur steil während der F/C-Steuerung abfällt. Somit kann der Fehler zwischen der geschätzten Katalysatortemperatur und der tatsächlichen Katalysatortemperatur minimiert werden.
  • In der ersten Ausführungsform wird, selbst wenn vorbestimmte Bedingungen für den Start der F/C-Steuerung erfüllt sind, die F/C-Steuerung gestoppt, wenn die von der Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung geschätzte Katalysatortemperatur eine vorbestimmte Temperatur überschreitet. Und wenn Kraftstoff mit einem vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnis zugeführt wird, kann verhindert werden, daß der Katalysator eine hohe Temperatur in einer Oxidationsatmosphäre (mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis) erreicht.
  • Umgekehrt wird in dem ersten Schritt S10, wenn die erste Abschätzeinrichtung 10 urteilt, daß keine F/C-Steuerung ausgeführt wird, die Korrektur einer Abgastemperaturabsenkgröße aufgrund einer von einem Abgasrohr abgestrahlten Wärme und einer Fahrzeuggeschwindigkeit (Fahrgeschwindigkeit) und einer Abgasströmungsgröße entsprechend bezüglich der Katalysatortemperatur in dem stationären Motorbetriebszustand durch die Stationäre-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 15 der ersten Abschätzeinrichtung 10 durchgeführt. Aus diesem Grund kann eine Katalysatortemperatur genauer abgeschätzt werden. Mit anderen Worten, die Korrektur einer Temperaturreduzierung während der Fahrt wird durchgeführt, so daß der Fehler zwischen der aus der stationären Katalysatortemperatur und der tatsächlichen Katalysatortemperatur abgeschätzten Katalysatortemperatur minimiert werden kann.
  • Da ferner die stationäre Katalysatortemperatur abhängig von Motorbetriebsbedingungen, d. h., Motordrehzahl (Ne) und Motorbelastung (Pb) abgeschätzt wird, wird die Katalysatortemperatur abhängig von Motorbetriebsbedingungen abgeschätzt, die in jedem Zyklus erhalten werden. Somit kann die Katalysatortemperatur genauer abgeschätzt werden.
  • In dem zweiten Schritt S20 schätzt die Abgasrohrwandtemperatur-Abschätzeinrichtung 23 der zweiten Abschätzeinrichtung 20 eine Abgasrohrwandtemperatur auf der Basis der vorstehend beschriebenen stationären Katalysatortemperatur unter der Annahme ab, daß sich eine Abgasrohrwandtemperatur mit einer Verzögerung erster Ordnung, die einer Abgasströmungsgröße (Abgasströmungsgeschwindigkeit) entspricht, in Bezug auf eine Veränderung der vorstehend beschriebenen stationären Katalysatortemperatur verändert.
  • In dem dritten Schritt S30 schätzt die Katalysatoreinströmabgastemperatur-Abschätzeinrichtung 32 der dritten Abschätzeinrichtung 30 eine Katalysatoreinströmabgastemperatur auf der Basis der vorstehend beschriebenen stationären Katalysatortemperatur und der vorstehend beschriebenen Abgasrohr wandtemperatur ab, indem die Gewichtung zwischen der stationären Katalysatortemperatur und der Abgasrohrwandtemperatur in Bezug auf die einer Abgasströmungsgröße entsprechenden Katalysatoreinströmabgastemperatur, berücksichtigt wird.
  • In dem letzten Schritt S40 schätzt der Katalysatortemperatur-Abschätzabschnitt 43 der vierten Abschätzeinrichtung 40 eine Katalysatortemperatur auf der Basis der vorstehend beschriebenen Einströmabgastemperatur unter der Annahme ab, daß sich eine Katalysatortemperatur mit einer Verzögerung erster Ordnung, die einer Abgasströmungsgröße (Abgasströmungsgeschwindigkeit) entspricht, in Bezug auf eine Veränderung in der vorstehend beschriebenen Katalysatoreinströmabgastemperatur verändert.
  • Somit wird durch die Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Wärmemenge von Abgasen, die durch die Innenwand des Abgasrohres absorbiert wird, welche einer Abgasströmungsgröße entspricht, berücksichtigt. Somit kann die Katalysatortemperatur genauer ermittelt werden. Zusätzlich kann, da berücksichtigt wird, daß die repräsentative Temperatur der Innenwand des Abgasrohres (Abgasrohrwandtemperatur) sich mit einer Verzögerung erster Ordnung verändert, die einer Abgasströmungsgröße (Abgasströmungsgeschwindigkeit) in Bezug auf eine Veränderung in der vorstehend beschriebenen stationären Katalysatortemperatur entspricht, eine Katalysatortemperatur genauer abgeschätzt werden.
  • Da auch berücksichtigt wird, daß sich eine Katalysatortemperatur selbst mit einer Verzögerung erster Ordnung, die einer Abgasströmungsgröße (Abgasströmungsgeschwindigkeit) entspricht, in Bezug auf eine Veränderung in der Katalysatoreinströmabgastemperatur verändert, kann die Katalysatortemperatur genauer abgeschätzt werden.
  • Wenn die durch die Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung und das Verfahren der Ausführungsform abgeschätzte Katalysatortemperatur eine vorbestimmte Temperatur überschreitet, wird die F/C-Steuerung während einer Abbremsung beendet, wodurch verhindert werden kann, daß der Katalysator eine hohe Temperatur in einer Oxidationsatmosphäre (mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis) erreicht.
  • (2) Zweite Ausführungsform
  • In 4 ist eine Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung dargestellt, die gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, und 4 ist eine vereinfachte Blockdarstellung, welche die erste Abschätzeinrichtung 10 der Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung darstellt.
  • Die Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung und das Verfahren der zweiten Ausführungsform sind dieselben wie die in 1 und 3 dargestellte erste Ausführungsform mit Ausnahme des Aufbaus der ersten Abschätzeinrichtung 10. In 4 werden dieselben Bezugszeichen auf dieselben Teile wie in der ersten Ausführungsform der 1 bis 3 angewendet. Daher wird eine detaillierte Beschreibung zur Vermeidung von Redundanz unterlassen.
  • In der Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung der zweiten Ausführungsform schätzt die Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13 der ersten Abschätzeinrichtung 10 zusätzlich zu den Motorbetriebsbedingungen (Ne und Pb) eine virtuelle Katalysatortemperatur unter der Annahme ab, daß eine virtuelle Katalysatortemperatur abhängig von einer den Zündzeitpunkt betreffenden Klopfverzögerungsgröße ansteigt. Außerdem schätzt der Bezugsabgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14a der Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 zusätzlich zur Fahrzeuggeschwindigkeit eine Abgastemperatur absenkgröße unter der Annahme ab, daß sich eine Bezugsabgasabsenkgröße gemäß der Atmosphärentemperatur des Abgasrohres oder der Motoreinlaßtemperatur, die mit dieser Atmosphärentemperatur korreliert ist, verändert. Und eine stationäre Katalysatortemperatur wird auf der Basis der virtuellen Katalysatortemperatur und der Abgastemperaturabsenkgröße abgeschätzt.
  • D. h., daß gemäß Darstellung in 4 die Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13 Katalysatortemperatur-Kennfelder 13a und ein Klopfverzögerungsanstieg-Kennfeld 13b speichert. In den Katalysatortemperatur-Kennfeldern 13a wird bewirkt, daß eine Katalysatortemperatur der Motordrehzahl (Ne) und der Motorbelastung (Pb) in dem experimentell erhaltenen stationären Motorzustand entspricht. In dem Klopfverzögerungsanstieg-Kennfeld 13b wird bewirkt, daß eine Abgastemperaturanstiegsgröße einer experimentell erhaltenen Klopfverzögerungsgröße entspricht. Die Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13 erfaßt die Motorbetriebsbedingungen (Ne und Pb) und eine Klopfverzögerungsgröße und schätzt eine virtuelle Katalysatortemperatur auf der Basis der Katalysatortemperatur-Kennfelder 13a und des Klopfverzögerungsanstieg-Kennfeldes 13b ab.
  • Man beachte, daß in einer elektronischen Motorsteuereinheit (EECU) die Klopfverzögerungsgröße auf der Basis der von einem Klopfsensor, usw. gelieferten Klopfinformation festgelegt wird. Aus diesem Grunde schätzt die Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13 eine virtuelle Katalysatortemperatur auf der Basis der auf diese Weise festgelegten Klopfverzögerungsgröße ab.
  • Ferner speichert der Bezugsabgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14a der Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 ein Bezugsabgastemperaturabsenk-Kennfeld 14b und ein Atmosphärentemperaturkorrektur-Kennfeld 14f. In dem Bezugsabgastemperaturabsenk-Kennfeld 14b wird bewirkt, daß eine Bezugsabgastemperaturabsenkgröße einer Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer vorbestimmten experimentell erhaltenen Bezugsabgasströmungsgeschwindigkeit (z. B. 15 l/s bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von etwa 100 km/h) entspricht. In dem Atmosphärentemperaturkorrektur-Kennfeld 14f wird bewirkt, daß eine Abgastemperaturabsenkgröße der experimentell erhaltenen Atmosphärentemperatur des Abgasrohres in Bezug auf eine vorbestimmte Bezugstemperatur (z. B. 25°C) entspricht. Der Bezugsabgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14a erfaßt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der Atmosphärentemperatur des Abgasrohres und schätzt eine Bezugsabgastemperaturabsenkgröße auf der Basis des Bezugsabgastemperaturabsenk-Kennfeldes 14b und des Atmosphärentemperaturkorrektur-Kennfeldes 14f ab.
  • Man beachte, daß die Atmosphärentemperatur des Abgasrohres von einem Temperatursensor, usw. erhalten wird, welcher in der Nähe des Abgasrohres vorgesehen ist, oder es kann die Temperatur der Umgebungsluft, die Motoransauglufttemperatur, die von einem in dem Motor vorgesehenen Ansaugluftsensor erhalten wird, usw. verwendet werden.
  • Daher erfaßt, wenn die F/C-Beurteilungseinrichtung 11 urteilt, daß keine Durchführung einer F/C-Steuerung durchgeführt wird ("KEINE F/C-STEUERUNG" in der 4), die Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13 eine Motordrehzahl (Ne) und Motorbelastung (Pb), welche die Motorbetriebsbedingungen darstellen, und schätzt dann eine Katalysatortemperatur auf der Basis der Katalysatortemperatur-Kennfelder 13a ab. Die Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13 erfaßt auch eine Klopfverzögerungsgröße und schätzt dann eine Abgastemperaturanstiegsgröße auf der Basis des Klopfverzögerungsanstieg-Kennfeldes 13b ab. Und die auf der Basis des Klopfverzögerungsanstieg-Kennfeldes 13b abgeschätzte Abgastemperaturanstiegsgröße wird der auf der Basis der Katalysatortemperatur-Kennfelder 13a abgeschätzten Katalysatortemperatur hinzuaddiert, wodurch eine virtuelle Katalysatortemperatur abgeschätzt wird.
  • Der Bezugsabgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14a der Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 erfaßt die Fahrzeuggeschwindigkeit und schätzt eine virtuelle Bezugsabgastemperaturabsenkgröße auf der Basis des Bezugsabgastemperaturabsenk-Kennfeldes 14b ab. Der Bezugsabgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14a erfaßt auch die Atmosphärentemperatur des Abgasrohres und schätzt einen Atmosphärentemperaturkorrekturwert ab. Und durch Subtrahieren des abgeschätzten Atmosphärentemperaturkorrekturwertes von der abgeschätzten virtuellen Bezugsabgastemperaturabsenkgröße wird eine Bezugsabgastemperaturabsenkgröße abgeschätzt.
  • Der Abgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14e der Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 schätzt eine Abgastemperaturabsenkgröße mittels der vorstehend erwähnten Gleichung (1) auf der Basis der von dem Bezugsabgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14a abgeschätzten Bezugsabgastemperaturabsenkgröße und dem von dem Abgasströmungsgrößen-Korrekturwert-Abschätzabschnitt 14c abgeschätzten Abgasströmungsgrößenkorrekturwert ab.
  • Wie bei der ersten Ausführungsform schätzt die Stationäre-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 15 der ersten Abschätzeinrichtung 10 eine stationäre Katalysatortemperatur mittels der vorstehend erwähnten Gleichung (2) auf der Basis der von der Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13 abgeschätzten virtuellen Katalysatortemperatur und der von der Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 abgeschätzten Abgastemperaturabsenkgröße ab.
  • Die zweite Abschätzeinrichtung 20, dritte Abschätzeinrichtung 30 und vierte Abschätzeinrichtung 40 der Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung der zweiten Ausführungsform sind dieselben wie die der ersten Ausführungsform von 1, und das Katalysatortemperatur-Abschätzverfahren der zweiten Ausführungsform ist dasselbe wie das der ersten Ausführungsform von 3. Daher wird die Beschreibung zur Vermeidung von Redundanz unterlassen.
  • Die Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung und das Verfahren der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind wie vorstehend beschrieben aufgebaut. Daher beurteilt, wenn die Abschätzung der Katalysatortemperatur gestartet wird, die F/C-Beurteilungseinrichtung 11 der ersten Abschätzeinrichtung 10 im ersten Schritt S10 (siehe 3), ob eine F/C-Steuerung durchgeführt wird oder nicht. Wenn geurteilt wird, daß die F/C-Steuerung nicht durchgeführt wird, schätzt die Stationäre-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 15 der ersten Abschätzeinrichtung 10 im ersten Schritt S10 eine stationäre Katalysatortemperatur ab. Zu diesem Zeitpunkt schätzt die Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13 der ersten Abschätzeinrichtung 10 eine virtuelle Katalysatortemperatur unter Berücksichtigung einer Klopfverzögerungsgröße ab. Ferner schätzt die Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 der ersten Abschätzeinrichtung 10 zusätzlich zu der Fahrzeuggeschwindigkeit (Fahrgeschwindigkeit) und einer Abgasströmungsgröße eine Abgastemperaturabsenkgröße unter Berücksichtigung einer Atmosphärentemperatur ab. Und die Stationäre-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 15 schätzt die stationäre Katalysatortemperatur im stationären Zustand des Motors auf der Basis der virtuellen Katalysatortemperatur und der geschätzten Abgastemperaturabsenkgröße ab.
  • Daher wird in der zweiten Ausführungsform eine virtuelle Katalysatortemperatur zusätzlich zu den Motorbetriebsbedingungen (Ne und Pb) unter der Annahme abgeschätzt, daß sie abhängig von einer auf den Zündzeitpunkt bezogenen Klopfverzögerungsgröße ansteigt. Eine Bezugsabgastemperaturabsenkgröße wird zusätzlich zur Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Annahme abgeschätzt, daß sie sich abhängig von der Atmosphärentemperatur des Abgasrohres verändert (d. h., unter der Annahme, daß sich die von dem Abgasrohr abgestrahlte Wärme abhängig von der Atmosphärentemperatur des Abgasrohres verändert). Aus diesem Grunde werden Korrekturen einer Abgastemperaturanstiegsgröße aufgrund einer Klopfverzögerungsgröße und einer Abgastemperaturabsenkgröße (oder einer Abgastemperaturanstiegsgröße) aufgrund von Fahrtwind, welcher die Atmosphärentemperatur des Abgasrohres (d. h., der Außenlufttemperatur) bestimmt, an einer Katalysatortemperatur vorgenommen, welche schließlich abgeschätzt wird. Somit kann eine Katalysatortemperatur genauer ermittelt werden.
  • (3) Dritte Ausführungsform
  • In 5 und 6 sind eine Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung und ein Katalysatortemperatur-Abschätzverfahren dargestellt, welche gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind. 5 ist eine vereinfachte Blockdarstellung, die eine Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung darstellt, und 6 ist ein Flußdiagramm, das die wesentlichen Schritte in einem Verfahren zum Abschätzen der Katalysatortemperatur darstellt. In den Figuren werden dieselben Bezugszeichen für dieselben Teile wie in der ersten Ausführungsform der 1 bis 3 verwendet.
  • Gemäß Darstellung in 5 besteht die Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung der dritten Ausführungsform aus ei ner ersten Abschätzeinrichtung 100, zweiten Abschätzeinrichtung 20, dritten Abschätzeinrichtung 300, Abgastemperaturabsenk-Korrektureinrichtung 140, und vierten Abschätzeinrichtung 40. Die erste Abschätzeinrichtung 100 wird zum Abschätzen einer stationären Katalysatortemperatur auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen verwendet. Die zweite Abschätzeinrichtung 20 wird zum Abschätzen einer Abgasrohrwandtemperatur von dem Motor bis zum dem Katalysator auf der Basis der abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur verwendet. Die dritte Abschätzeinrichtung 300 wird zum Abschätzen einer virtuellen Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in den Katalysator strömt, auf der Basis der abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und der abgeschätzten Abgasrohrwandtemperatur verwendet. Die Abgastemperaturabsenk-Korrektureinrichtung 140 wird zum Abschätzen einer Katalysatoreinströmabgastemperatur verwendet, indem bezüglich der abgeschätzten virtuellen Katalysatoreinströmabgastemperatur die Korrekturen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Abgastemperaturabsenkgröße aufgrund einer einer Abgasströmungsgröße entsprechenden Strahlungswärme aus dem Abgasrohr durchgeführt wird. Die vierte Abschätzeinrichtung 40 wird zum Abschätzen der Temperatur des Katalysators auf der Basis der abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur verwendet.
  • Die erste Abschätzeinrichtung 100 der dritten Ausführungsform enthält nicht die Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 der ersten Abschätzeinrichtung 10 der ersten Ausführungsform, sondern die Abgastemperaturabsenk-Korrektureinrichtung 140, die so aufgebaut ist, daß die Korrektur der von der Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 abgeschätzten Abgastemperaturabsenkgröße, an der von der dritten Abschätzeinrichtung 300 abgeschätzten virtuellen Katalysatoreinströmabgastemperatur durchgeführt wird.
  • Aus diesem Grunde werden die erste Abschätzeinrichtung 100, dritte Abschätzeinrichtung 300 und Abgastemperaturabsenk-Korrektureinrichtung 140, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden, und das Katalysatortemperatur-Abschätzverfahren der dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben, und keine Beschreibung bezüglich der zweiten Abschätzeinrichtung 20 und vierten Abschätzeinrichtung 40 durchgeführt, die dieselben wie in der ersten Ausführungsform sind.
  • Gemäß Darstellung in 5 besteht die erste Abschätzeinrichtung 100 aus einer F/C-Beurteilungseinrichtung 11, einem Katalysatortemperatur-Speicherabschnitt 12, einer Virtuelle-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 13, und einer Stationäre-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 15. Diese erste Abschätzeinrichtung 100 ist dieselbe wie in der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, daß diese nicht die Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 enthält.
  • Daher verwendet, wenn von der F/C-Beurteilungseinrichtung 11 der ersten Abschätzeinrichtung 100 geurteilt wird, daß derzeit keine F/C-Steuerung ausgeführt wird ("KEINE F/C-STEUERUNG" in der 5) ausgeführt wird, die Stationäre-Katalysatortemperatur-Abschätzeinrichtung 15 eine auf der Basis der Motordrehzahl (Ne) und der Motorbelastung (Pb) von der Abschätzeinrichtung 13 abgeschätzte virtuelle Katalysatortemperatur als eine stationäre Katalysatortemperatur.
  • Die dritte Abschätzeinrichtung 300 ist mit einem Virtuelle-Katalysatoreinströmabgastemperatur-Abschätzabschnitt 320 ausgestattet und schätzt eine virtuelle Katalysatoreinströmabgastemperatur auf der Basis einer von der ersten Abschätzeinrichtung 100 abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und einer von der zweiten Abschätzeinrichtung 20 abgeschätzten Abgasrohrwandtemperatur ab.
  • Die Abgastemperaturabsenk-Korrektureinrichtung 140 weist eine Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14, die eine vom Fahrtwind bewirkte Abgastemperaturabsenkgröße abschätzt, und einen Abgastemperaturabsenk-Korrekturabschnitt 141 auf.
  • Die Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 ist dieselbe wie in der ersten Ausführungsform. Ein Bezugsabgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14a schätzt eine Bezugsabgastemperaturabsenkgröße auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Ein Abgasströmungsgrößen-Korrekturwert-Abschätzabschnitt 14c schätzt einen Korrekturwert ab. Ein Abgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14e schätzt eine Abgastemperaturabsenkgröße auf der Basis der abgeschätzten Bezugsabgastemperaturabsenkgröße und des abgeschätzten Korrekturwertes ab.
  • Der Abgastemperaturabsenk-Korrekturabschnitt 141 schätzt eine Katalysatoreinströmabgastemperatur durch Subtrahieren der von der Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 abgeschätzten Abgastemperaturabsenkgröße von der von der dritten Abschätzeinrichtung 300 abgeschätzten virtuellen Katalysatoreinströmabgastemperatur ab.
  • Man beachte, daß die zweite Abschätzeinrichtung 20 und die vierte Abschätzeinrichtung 40 dieselben wie in der ersten Ausführungsform von 1 bis 3 sind.
  • Anschließend erfolgt eine Beschreibung des Katalysatortemperatur-Abschätzverfahrens der dritten Ausführungsform.
  • Wenn die Abschätzung der Katalysatortemperatur gestartet ist, werden die in 6 dargestellten Schritte periodisch ausgeführt. In dem ersten Schritt S100 wird zuerst die Beurteilung der F/C-Steuerung ausgeführt. Wenn geurteilt wird, daß die F/C-Steuerung ausgeführt wird ("JA" in dem ersten Schritt S100) wird die zuletzt abgeschätzte Katalysatortemperatur erfaßt und die letzte Katalysatortemperatur verwendet, und die Katalysatortemperaturabschätzung endet. Andererseits wird, wenn geurteilt wird, daß keine F/C-Steuerung durchgeführt wird ("NEIN" in dem ersten Schritt S100) eine stationäre Katalysatortemperatur auf der Basis der Motorbetriebsbedingungen abgeschätzt. Und in dem zweiten Schritt S20 wird eine Abgasrohrwandtemperatur auf der Basis der stationären Katalysatortemperatur abgeschätzt. In dem dritten Schritt S300 wird eine virtuelle Katalysatoreinströmabgastemperatur auf der Basis der stationären Katalysatortemperatur und der Abgasrohrwandtemperatur abgeschätzt. In einem Absenkgrößen-Korrekturschritt S140 werden die Korrekturen der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Abgastemperaturabsenkgröße aufgrund der Strahlungswärme aus dem Abgasrohr, die einer Abgasströmungsgröße (d. h., einer Absenkgröße in der Abgastemperatur aufgrund eines Fahrtwindes) entspricht, bezüglich der Katalysatortemperatur in dem stationären Motorzustand ausgeführt, wodurch eine Katalysatoreinströmabgastemperatur abgeschätzt wird. In dem letzten Schritt S40 wird eine Katalysatorabgastemperatur auf der Basis der Katalysatoreinströmabgastemperatur abgeschätzt und die Katalysatortemperaturabschätzung beendet. Diese Schritte werden in jedem Zyklus ausgeführt.
  • Die Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung und das Verfahren der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind wie vorstehend beschrieben aufgebaut und besitzen daher dieselben Vorteile wie die erste Ausführungsform.
  • Man beachte, daß in der dritten Ausführungsform die Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 der Abgastemperaturabsenk-Korrektureinrichtung 140 in derselben Weise wie in der zweiten Ausführungsform aufgebaut sein kann. D. h., in der dritten Ausführungsform erfaßt der Bezugsabgastemperaturabsenk-Abschätzabschnitt 14a die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und die Atmosphärentemperatur des Abgasrohres und schätzt ei ne Bezugsabgastemperaturabsenkgröße auf der Basis des Bezugsabgastemperaturabsenk-Kennfeldes 14b und des Atmosphärentemperaturkorrektur-Kennfeldes 14f ab. In diesem Falle kann die dritte Ausführungsform dieselben Vorteile wie die zweite Ausführungsform erzielen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Schritt der Ausführung der Korrekturen der Fahrzeuggeschwindigkeit (Fahrgeschwindigkeit) und einer Abgastemperaturabsenkgröße aufgrund der Strahlungswärme aus dem Abgasrohr, die einer Abgasströmungsgröße entspricht, bezüglich der im stationären Motorbetriebszustand von der Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 abgeschätzten Katalysatortemperatur beschränkt. Dieser Korrekturschritt muß an einer Katalysatortemperatur durchgeführt werden, die zum Schluß abzuschätzen ist.
  • Die Korrektur der Abgastemperaturabsenkgröße, welche durch die Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit (Fahrgeschwindigkeit) und einer von dem Abgasrohr abgestrahlten Wärme, die einer Abgasströmungsgröße entspricht, abgeschätzt wird, kann durch Multiplizieren einer Abgastemperatur mit einem Korrekturkoeffizienten erzeugt werden, der aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Abgasströmungsgröße besteht. Zu diesem Zeitpunkt können zu dem Bezugsabgastemperaturabsenk-Kennfeld 14b der Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 äquivalente Parameter experimentell erzielte Werte annehmen.
  • In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird, wenn eine Abgastemperaturabsenkgröße aufgrund von Fahrtwind durch die Abgastemperaturabsenk-Abschätzeinrichtung 14 abgeschätzt wird, diese aus dem Bezugsabgastemperaturabsenk-Kennfeld 14b abgeschätzt, in welchem bewirkt wird, daß eine Abgastemperaturabsenkgröße einer experimentell erhaltenen Fahrzeuggeschwindigkeit unter Berücksichtigung nur der Strahlungswärme aus dem Abgasrohr entspricht. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das vorstehend beschriebene Bezugsabgastemperaturabsenk-Kennfeld 14b beschränkt. Beispielsweise kann das Bezugsabgastemperaturabsenk-Kennfeld 14b unter Berücksichtigung der Strahlungswärme aus einem Katalysator festgelegt werden, oder es kann unter Berücksichtigung der Abgastemperaturabsenkung aus dem Motor, die der Außenlufttemperatur entspricht, festgelegt werden.
  • In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung in Fahrzeugen mit der Funktion einer Kraftstoffabschaltung zum Zeitpunkt der Abbremsung eingebaut. Jedoch ist die Katalysatortemperatur-Abschätzvorrichtung der vorliegenden Erfindung auch in Fahrzeugen ohne die Kraftstoffabschaltungsfunktion anwendbar. In diesem Falle kann die erste Abschätzeinrichtung 10 oder 100 auf die F/C-Beurteilungseinrichtung 11 und den Katalysatortemperatur-Speicherabschnitt 12 verzichten.
  • In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird die von einem Ansaugluftsensor detektierte Ansaugluftströmungsgröße als eine Abgasströmungsgröße verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Verfahren der Erfassung der Abgasströmungsgröße beschränkt. Beispielsweise kann eine Einlaßluftströmungsmenge aus Motordrehzahl, Motorbelastung (Krümmerluftdruck), Hubraum und Einlaßlufttemperatur durch die nachstehende Gleichung (6) erhalten werden: Ansaugluftströmungsmenge (l/s) = (1/760) × Krümmerluftdruck (mmHg) × Hubraum (l) × (1/30) × Motordrehzahl (UPM) × [1/{(1/298)(Ansauglufttemperatur°C) + 273)} ½] (6)

Claims (17)

  1. Vorrichtung zum periodischen Abschätzen einer Temperatur eines in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors vorgesehenen Abgasreinigungskatalysators, aufweisend: eine erste Abschätzeinrichtung (10, 100) zum Abschätzen einer Temperatur von Abgasen, die aus der Brennkammer des Verbrennungsmotors ausgegeben werden, als eine stationäre Katalysatortemperatur bei einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors, basierend auf Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors; eine zweite Abschätzeinrichtung (20, 200) zum Abschätzen einer repräsentativen Temperatur einer Innenwand des sich von dem Verbrennungsmotor zu dem Katalysator erstreckenden Abgasrohres basierend auf der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur; eine dritte Abschätzeinrichtung (30, 300) zum Abschätzen einer Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in den Katalysator strömt, basierend auf, der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und der von der zweiten Abschätzeinrichtung (20, 200) abgeschätzten repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres; und eine vierte Abschätzeinrichtung (40, 400) zum Abschätzen der Temperatur des Katalysators basierend auf der von der dritten Abschätzeinrichtung (30, 300) abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Abschätzeinrichtung (20, 200) die repräsentative Temperatur unter der Annahme abschätzt, daß sich die repräsentative Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres mit einer Verzögerung erster Ordnung verändert, die einer Abgasströmungsgeschwindigkeit innerhalb des Abgasrohres in Bezug auf eine Veränderung in der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur entspricht.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vierte Abschätzeinrichtung (40, 400) die Temperatur des Katalysators unter der Annahme abschätzt, daß sich die Temperatur des Katalysators mit einer Verzögerung erster Ordnung verändert, die einer Abgasströmungsgröße innerhalb des Abgasrohres in Bezug auf eine Veränderung in der von der dritten Abschätzeinrichtung (30, 300) abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur entspricht.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die stationäre Katalysatortemperatur, die von der ersten Abschätzeinrichtung (10) abgeschätzt wird, berechnet wird, indem die Temperatur des Abgases basierend auf der Temperaturabsenkgröße aufgrund von dem Abgasrohr abgestrahlter Wärme korrigiert wird.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Korrektur der Temperaturabsenkgröße aufgrund der Strahlungswärme abhängig von einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Abgasströmungsgröße innerhalb des Abgasrohres erfolgt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die stationäre Katalysatortemperatur, die durch die erste Abschätzeinrichtung (10) abgeschätzt wird, durch Korrigieren der Temperatur der Abgase abhängig von einer Klopf verzögerungsgröße, die sich auf einen Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors bezieht, berechnet wird.
  7. Vorrichtung zum periodischen Abschätzen einer Temperatur eines in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors vorgesehenen Abgasreinigungskatalysators, aufweisend: eine erste Abschätzeinrichtung (10, 100) zum Abschätzen einer Temperatur von Abgasen, die aus der Brennkammer des Verbrennungsmotors ausgegeben werden, als eine stationäre Katalysatortemperatur bei einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors, basierend auf Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors; eine zweite Abschätzeinrichtung (20, 200) zum Abschätzen einer repräsentativen Temperatur einer Innenwand des sich von dem Verbrennungsmotor zu dem Katalysator erstreckenden Abgasrohres basierend auf der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur; eine dritte Abschätzeinrichtung (30, 300) zum Abschätzen einer Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in den Katalysator strömt, basierend auf der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und der von der zweiten Abschätzeinrichtung (20, 200) abgeschätzten repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres; und eine vierte Abschätzeinrichtung (40, 400) zum Abschätzen der Temperatur des Katalysators basierend auf der von der dritten Abschätzeinrichtung (30, 300) abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur, wobei die erste Abschätzeinrichtung (10, 100) die Motordrehzahl und Motorbelastung als die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors verwendet.
  8. Vorrichtung zum periodischen Abschätzen einer Temperatur eines in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors vorgesehenen Abgasreinigungskatalysators, aufweisend: eine erste Abschätzeinrichtung (10, 100) zum Abschätzen einer Temperatur von Abgasen, die aus der Brennkammer des Verbrennungsmotors ausgegeben werden, als eine stationäre Katalysatortemperatur bei einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors, basierend auf Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors; eine zweite Abschätzeinrichtung (20, 200) zum Abschätzen einer repräsentativen Temperatur einer Innenwand des sich von dem Verbrennungsmotor zu dem Katalysator erstreckenden Abgasrohres basierend auf der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur; eine dritte Abschätzeinrichtung (30, 300) zum Abschätzen einer Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in den Katalysator strömt, basierend auf der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und der von der zweiten Abschätzeinrichtung (20, 200) abgeschätzten repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres; und eine vierte Abschätzeinrichtung (40, 400) zum Abschätzen der Temperatur des Katalysators basierend auf der von der dritten Abschätzeinrichtung (30, 300) abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur, wobei die dritte Abschätzeinrichtung (30, 300) die Katalysatoreinströmabgastemperatur durch Berechnen des gewichteten Durchschnittswertes der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und der von der zweiten Abschätzeinrichtung (20, 200) abgeschätzten repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres entsprechend von ei ner Abgasströmungsgröße innerhalb de Abgasrohres abschätzt.
  9. Vorrichtung zum periodischen Abschätzen einer Temperatur eines in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors vorgesehenen Abgasreinigungskatalysators, aufweisend: eine erste Abschätzeinrichtung (10, 100) zum Abschätzen einer Temperatur von Abgasen, die aus der Brennkammer des Verbrennungsmotors ausgegeben werden, als eine stationäre Katalysatortemperatur bei einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors, basierend auf Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors; eine zweite Abschätzeinrichtung (20, 200) zum Abschätzen einer repräsentativen Temperatur einer Innenwand des sich von dem Verbrennungsmotor zu dem Katalysator erstreckenden Abgasrohres basierend auf der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur; eine dritte Abschätzeinrichtung (30, 300) zum Abschätzen einer Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in den Katalysator strömt, basierend auf der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und der von der zweiten Abschätzeinrichtung (20, 200) abgeschätzten repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres; und eine vierte Abschätzeinrichtung (40, 400) zum Abschätzen der Temperatur des Katalysators basierend auf der von der dritten Abschätzeinrichtung (30, 300) abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur, wobei die Temperatur des Katalysators, die von der vierten Abschätzeinrichtung (40, 400) abgeschätzt wird, berechnet wird, indem die basierend auf der Temperaturabsenkgröße aufgrund von dem Abgasrohr abgestrahlter Wärme korrigierte Katalysatoreinströmabgastemperatur verwendet wird.
  10. Vorrichtung zum periodischen Abschätzen einer Temperatur eines in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors vorgesehenen Abgasreinigungskatalysators, aufweisend: eine erste Abschätzeinrichtung (10, 100) zum Abschätzen einer Temperatur von Abgasen, die aus der Brennkammer des Verbrennungsmotors ausgegeben werden, als eine stationäre Katalysatortemperatur bei einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors, basierend auf Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors; eine zweite Abschätzeinrichtung (20, 200) zum Abschätzen einer repräsentativen Temperatur einer Innenwand des sich von dem Verbrennungsmotor zu dem Katalysator erstreckenden Abgasrohres basierend auf der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur; eine dritte Abschätzeinrichtung (30, 300) zum Abschätzen einer Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in den Katalysator strömt, basierend auf der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und der von der zweiten Abschätzeinrichtung (20, 200) abgeschätzten repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres; und eine vierte Abschätzeinrichtung (40, 400) zum Abschätzen der Temperatur des Katalysators basierend auf der von der dritten Abschätzeinrichtung (30, 300) abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur, wobei die stationäre Katalysatortemperatur, die von der ersten Abschätzeinrichtung (10) abgeschätzt wird, berechnet wird, indem die Temperatur des Abgases basierend auf der Temperaturabsenkgröße aufgrund von dem Abgasrohr abgestrahlter Wärme korrigiert wird, und die Korrektur der Temperaturabsenkgröße aufgrund der Strahlungswärme abhängig von einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Abgasströmungsgröße innerhalb des Abgasrohres erfolgt, und die Korrektur der von der Temperaturabsenkgröße abhängige Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig von einer Atmosphärentemperatur des Abgasrohres oder der Ansauglufttemperatur erfolgt, die mit der Atmosphärentemperatur korreliert.
  11. Vorrichtung zum periodischen Abschätzen einer Temperatur eines in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors vorgesehenen Abgasreinigungskatalysators, aufweisend: eine erste Abschätzeinrichtung (10, 100) zum Abschätzen einer Temperatur von Abgasen, die aus der Brennkammer des Verbrennungsmotors ausgegeben werden, als eine stationäre Katalysatortemperatur bei einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors, basierend auf Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors; eine zweite Abschätzeinrichtung (20, 200) zum Abschätzen einer repräsentativen Temperatur einer Innenwand des sich von dem Verbrennungsmotor zu dem Katalysator erstreckenden Abgasrohres basierend auf der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur; eine dritte Abschätzeinrichtung (30, 300) zum Abschätzen einer Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in den Katalysator strömt, basierend auf der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und der von der zweiten Abschätzeinrichtung (20, 200) abgeschätzten repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres; und eine vierte Abschätzeinrichtung (40, 400) zum Abschätzen der Temperatur des Katalysators basierend auf der von der dritten Abschätzeinrichtung (30, 300) abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur, wobei: der Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffabschaltungs-Beurteilungseinrichtung ausgestattet ist, um zu beurteilen, ob eine Kraftstoffabschaltungssteuerung durchgeführt wird oder nicht; wenn von der Kraftstoffabschaltungs-Beurteilungseinrichtung geurteilt wird, daß die Kraftstoffabschaltungs-Steuerung durchgeführt wird, die erste Abschätzeinrichtung (10, 100) die zuletzt abgeschätzte Temperatur des Katalysators als die Temperatur des Katalysators verwendet; und wenn die Temperatur des Katalysators zum erstenmal nach einem Start des Verbrennungsmotors abgeschätzt wird, und von der Kraftstoffabschaltungs-Beurteilungseinrichtung geurteilt wird, daß die Kraftstoffabschaltungs-Steuerung durchgeführt wird, die erste Abschätzeinrichtung (10, 100) eine Anfangskatalysatortemperatur verwendet, die sich auf der Seite einer höheren Temperatur innerhalb eines zuvor festgelegten Betriebstemperaturbereiches des Katalysators befindet, als die Temperatur des Katalysators.
  12. Vorrichtung zum periodischen Abschätzen einer Temperatur eines in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors vorgesehenen Abgasreinigungskatalysators, aufweisend: eine erste Abschätzeinrichtung (10, 100) zum Abschätzen einer Temperatur von Abgasen, die aus der Brennkammer des Verbrennungsmotors ausgegeben werden, als eine stationäre Katalysatortemperatur bei einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors, basierend auf Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors; eine zweite Abschätzeinrichtung (20, 200) zum Abschätzen einer repräsentativen Temperatur einer Innenwand des sich von dem Verbrennungsmotor zu dem Katalysator erstreckenden Abgasrohres basierend auf der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur; eine dritte Abschätzeinrichtung (30, 300) zum Abschätzen einer Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in den Katalysator strömt, basierend auf der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und der von der zweiten Abschätzeinrichtung (20, 200) abgeschätzten repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres; und eine vierte Abschätzeinrichtung (40, 400) zum Abschätzen der Temperatur des Katalysators basierend auf der von der dritten Abschätzeinrichtung (30, 300) abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur, wobei: die zweite Abschätzeinrichtung (20, 200) so aufgebaut ist, daß sie eine repräsentative Temperatur der Innenwand des Abgasrohres auf der Basis der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und einer repräsentativen Temperatur der zuletzt abgeschätzten Temperatur der Innenwand des Abgasrohres abschätzt; und wenn die Temperatur des Katalysators zum erstenmal nach einem Start des Verbrennungsmotors abgeschätzt wird, die zweite Abschätzeinrichtung (20, 200) eine repräsentative Temperatur der Innenwand des Abgasrohres basierend auf der von der ersten Abschätzeinrichtung (10, 100) ab geschätzten stationären Katalysatortemperatur und einer Anfangsabgasrohrwandtemperatur abschätzt, die sich auf einer höheren Temperaturseite innerhalb eines zuvor festgelegten Betriebstemperaturbereichs des Katalysators befindet.
  13. Verfahren zum periodischen Abschätzen einer Temperatur eines in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors vorgesehenen Abgasreinigungskatalysators, mit: einem ersten Schritt (S10, S100) zum Abschätzen einer stationären Katalysatortemperatur unter einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors; einem zweiten Schritt (S20) zum Abschätzen einer repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres, das sich von dem Verbrennungsmotor zu dem Katalysator erstreckt, basierend auf der in dem ersten Schritt (S10, S100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur; einem dritten Schritt (S30, S300) zum Abschätzen einer Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in den Katalysator einströmt, basierend auf der in dem ersten Schritt (S10, S100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und einer in dem zweiten Schritt (S20) abgeschätzten repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres; und einem vierten Schritt (S40) zum Abschätzen der Temperatur des Katalysators basierend auf der in dem dritten Schritt (S60, 300) abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur; wobei der erste, zweite und vierte Schritt in jedem Zyklus ausgeführt werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei in dem zweiten Schritt (S20) die repräsentative Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres unter der Annahme abgeschätzt wird, daß sie sich die mit einer Verzögerung erster Ordnung verändert, die einer Abgasströmungsgeschwindigkeit innerhalb des Abgasrohres in Bezug auf eine Veränderung in der im ersten Schritt (S10, S100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur entspricht.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die in dem vierten Schritt (S40) die Temperatur des Katalysators unter der Annahme abgeschätzt wird, daß sich die Temperatur des Katalysators mit einer Verzögerung erster Ordnung verändert, die einer Abgasströmungsgröße innerhalb des Abgasrohres in Bezug auf eine Veränderung in der in dem dritten Schritt (S30, 300) abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur entspricht.
  16. Verfahren zum periodischen Abschätzen einer Temperatur eines in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors vorgesehenen Abgasreinigungskatalysators, mit: einem ersten Schritt (S10, S100) zum Abschätzen einer stationären Katalysatortemperatur unter einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors; einem zweiten Schritt (S20) zum Abschätzen einer repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres, das sich von dem Verbrennungsmotor zu dem Katalysator erstreckt, basierend auf der in dem ersten Schritt (S10, S100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur; einem dritten Schritt (S30, S300) zum Abschätzen einer Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in den Katalysator einströmt, basierend auf der in dem ersten Schritt (S10, S100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und einer in dem zweiten Schritt (S20) ab geschätzten repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres; und einem vierten Schritt (S40) zum Abschätzen der Temperatur des Katalysators basierend auf der in dem dritten Schritt (S60, 300) abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur; wobei der erste, zweite und vierte Schritt in jedem Zyklus ausgeführt werden. wobei in dem ersten Schritt (S10, 100) die Motordrehzahl und Motorbelastung als die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors verwendet werden.
  17. Verfahren zum periodischen Abschätzen einer Temperatur eines in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors vorgesehenen Abgasreinigungskatalysators, mit: einem ersten Schritt (S10, S100) zum Abschätzen einer stationären Katalysatortemperatur unter einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors; einem zweiten Schritt (S20) zum Abschätzen einer repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres, das sich von dem Verbrennungsmotor zu dem Katalysator erstreckt, basierend auf der in dem ersten Schritt (S10, S100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur; einem dritten Schritt (S30, S300) zum Abschätzen einer Katalysatoreinströmabgastemperatur, die in den Katalysator einströmt, basierend auf der in dem ersten Schritt (S10, S100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und einer in dem zweiten Schritt (S20) abgeschätzten repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres; und einem vierten Schritt (S40) zum Abschätzen der Temperatur des Katalysators basierend auf der in dem dritten Schritt (S60, 300) abgeschätzten Katalysatoreinströmabgastemperatur; wobei der erste, zweite und vierte Schritt in jedem Zyklus ausgeführt werden. wobei in dem dritten Schritt (S30, S300) die Katalysatoreinströmabgastemperatur durch Berechnen des gewichteten Durchschnittswertes der in dem ersten Schritt (S10, S100) abgeschätzten stationären Katalysatortemperatur und einer in dem zweiten Schritt (S20) abgeschätzten repräsentativen Temperatur einer Innenwand des Abgasrohres abhängig von der Abgasströmungsgröße innerhalb des Abgasrohres abgeschätzt wird.
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