DE19907382A1 - Engine catalyser temperture estimation method uses temperature model for calculating catalyst temperature in dependence on measured or calculated exhaust gas temperature - Google Patents

Engine catalyser temperture estimation method uses temperature model for calculating catalyst temperature in dependence on measured or calculated exhaust gas temperature

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Abstract

The catalyser temperature estimation method uses a temperature model for calculation of the catalyst temperature, in dependence on the temperature of the exhaust gas received from the engine (10) at the entry to the catalyser (14), measured via a temperature sensor (16), or calculated via a further temperature model at discrete time intervals.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschätzung der Katalysatortempe­ ratur unter Verwendung eines Temperaturmodells und in Abhängigkeit von zumindest einer Eingangsgröße.The invention relates to a method for estimating the catalyst temperature temperature using a temperature model and depending on at least one input variable.

Die Katalysatortemperatur stellt eine maßgebliche Größe dar, die das Kon­ vertierungsverhalten und das Speicherverhalten des Katalysators kenn­ zeichnet. Sie sollte daher möglichst genau ermittelt werden.The catalyst temperature is an important parameter that the Kon verting behavior and the storage behavior of the catalyst draws. It should therefore be determined as precisely as possible.

Bei der Bestimmung der Katalysatortemperatur ist es bekannt, die Tempe­ ratur durch Messung im Katalysator selbst zu ermitteln. Bei Serienanwen­ dungen ist die Temperaturmessung selbst jedoch wegen der Anbringung der Temperaturmeßstelle im Katalysator schwierig.When determining the catalyst temperature, it is known the tempe to determine by measuring in the catalyst itself. For series applications However, the temperature measurement itself is due to the attachment of the Temperature measuring point in the catalyst difficult.

Aus diesem Grunde verwendet man Verfahren und Vorrichtungen zur Ab­ schätzung der Temperatur des Katalysators, die ohne Meßstellen im Kataly­ sator auskommen. Unter anderem ist es bekannt, die Temperatur des Kata­ lysators in Abhängigkeit von der Last und Drehzahl sowie vom Wärmeeintrag in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmasse in den Katalysator zu be­ stimmen. Zum weiteren Umfeld wird auf die JP 08284651 A, JP 08284650 A, DE 44 98 478 und US 5,303,198 hingewiesen.For this reason, methods and devices are used for the Ab Estimation of the temperature of the catalyst without measuring points in the cataly get along. Among other things, it is known the temperature of the kata lysators depending on the load and speed as well as the heat input depending on the air mass sucked into the catalyst  voices. For the wider environment, JP 08284651 A, JP 08284650 A, DE 44 98 478 and US 5,303,198 pointed.

Die vorgenannten Abschätzungen der Katalysatortemperatur berücksichtigen jedoch nicht in ausreichendem Maße die auftretenden physikalischen Effek­ te.Take into account the aforementioned estimates of the catalyst temperature however, the physical effect occurring is not sufficient te.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein genaues Verfahren zur Ab­ schätzung der Katalysatortemperatur anzugeben, bei dem mit einfachen Mitteln wichtige physikalische Einflüsse berücksichtigt werden.The object of the present invention is to provide a precise method for the Ab Estimate the catalyst temperature at which with simple Important physical influences are taken into account.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Temperaturmodell verwendet wird, welches als Eingröße die Abgastemperatur am Katalysatoreintritt ver­ wendet. Die Abgastemperatur am Katalysatoreintritt stellt eine Größe dar, die das Temperaturverhalten des Katalysators maßgeblich beeinflußt. Durch Verwendung dieser Eingangsgröße kann man daher auf einfache Weise ei­ ne sehr genaue Temperaturermittlung durchführen.This object is achieved by using a temperature model is, which ver as the size of the exhaust gas temperature at the catalyst inlet turns. The exhaust gas temperature at the catalyst inlet represents a variable that significantly influences the temperature behavior of the catalyst. By Using this input variable is therefore easy ne very precise temperature determination.

Vorzugsweise kann die Abgastemperatur am Katalysatoreintritt gemessen werden. Alternativ ist eine Bestimmung der Abgastemperatur am Katalysa­ toreintritt auch unter Zuhilfenahme eines weiteren Temperaturmodells mög­ lich.The exhaust gas temperature can preferably be measured at the catalyst inlet become. Alternatively, the exhaust gas temperature at the catalytic converter can be determined gate entry also possible with the help of another temperature model Lich.

Die Temperaturveränderungen im Katalysator werden durch eine Vielzahl physikalischer Effekte hervorgerufen. Beispielsweise findet eine Wärme­ übertragung von den Abgasen auf den Katalysator oder umgekehrt während des Durchtritts der Abgase durch den Katalysator statt. Zudem gibt der Ka­ talysator Wärme an die Umgebung ab, und zwar in Form von Konvektion oder Strahlung. Überdies ist es möglich, daß im Katalysator Sauerstoff oder Stickstoff eingespeichert wird, welcher dann in Verbindung mit einem wäh­ rend des Motorbetriebs sich ergebenden Kraftstoffüberschuß in einer exo­ thermen Reaktion, welche dem Katalysator Wärme zuführt, abgebaut wird. Diese physikalischen Effekte werden in dem Temperaturmodell in Unteran­ sprüchen berücksichtigt.The temperature changes in the catalyst are caused by a variety physical effects. For example, there is heat transfer from the exhaust gases to the catalyst or vice versa during the passage of the exhaust gases through the catalyst instead. In addition, the Ka Talysator heat to the environment, in the form of convection or radiation. Furthermore, it is possible that oxygen or Nitrogen is stored, which is then selected in conjunction with a resulting in excess fuel in an exo  thermal reaction, which adds heat to the catalyst, is broken down. These physical effects are described in the temperature model in Unteran sayings taken into account.

Vorzugsweise wird die Abgastemperatur am Katalysatoreintritt in bestimmten zeitlichen Abständen ermittelt und aus der Temperaturdifferenz auf die mo­ mentan vorliegende Katalysatortemperatur geschlossen.The exhaust gas temperature at the catalyst inlet is preferably determined time intervals determined and from the temperature difference to the mo mentally present catalyst temperature closed.

Die vorliegende Erfindung stellt ein sehr einfaches Verfahren zur genauen Bestimmung der Katalysatortemperatur dar, ohne daß die Temperaturen durch eine separate Meßstelle im Katalysator ermittelt werden muß. Das Verfahren erlaubt eine einfache Berechnung der Katalysatortemperatur und gibt somit maßgeblich das Katalysatorverhalten in Bezug auf dessen Kon­ vertierung an. Überdies können die Fahrzeugemissionen verringert werden, da das Temperaturfenster, in dem der Katalysator mit hohem Wirkungsgrad arbeitet, genauer eingehalten werden kann. Die erhöhte Genauigkeit erreicht man entsprechend den verwendeten Ausführungsformen durch Berücksich­ tigung der physikalischen Effekte der Wärmeabgabe des Katalysators durch Konvektion an die Umgebung, der Wärmeabgabe des Katalysators durch Strahlung an die Umgebung, der exothermen Reaktion im Katalysator auf­ grund einer Sauerstoffspeicherfähigkeit bzw. einer Speicherregeneration von NOx-Stoffen.The present invention represents a very simple method for the exact determination of the catalyst temperature without the temperatures having to be determined by a separate measuring point in the catalyst. The method allows a simple calculation of the catalyst temperature and thus gives a decisive indication of the catalyst behavior in relation to its conversion. In addition, vehicle emissions can be reduced because the temperature window in which the catalytic converter works with high efficiency can be maintained more precisely. The increased accuracy can be achieved according to the embodiments used by taking into account the physical effects of the heat emission of the catalyst by convection to the environment, the heat emission of the catalyst by radiation to the environment, the exothermic reaction in the catalyst due to an oxygen storage capacity or a storage regeneration of NO x fabrics.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand einer einzigen Zeich­ nung und eines speziellen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Zeichnung zeigt ein sehr einfaches schematisches Blockdiagramm.The present invention is described below using a single drawing tion and a special embodiment explained in more detail. The only Drawing shows a very simple schematic block diagram.

In der einzigen Figur ist ein Verbrennungsmotor 10 blockdiagrammartig dar­ gestellt, welcher über eine Abgasleitung 12 mit einem Katalysator 14 ver­ bunden ist. Vor dem Katalysatoreintritt ist ein Temperatursensor 16 im Ab­ gaskanal angeordnet, welcher seine Daten an eine Berechnungseinheit 18 übermittelt. Die Berechnungseinheit 18 führt entsprechend der nachfolgend beschriebenen Modelle Berechnungen durch. Insbesondere berücksichtigt die Berechnungseinheit 18 den Wärmeübergang Katalysator-Abgas, die Wärmeabgabe des Katalysators an die Umgebung durch Konvektion, die Wärmeabgabe an die Umgebung durch Strahlung, die Reaktion von Abgas mit Sauerstoff im Katalysator und die Reaktion von Abgas mit NOx- Speichermaterial im Katalysator.In the single figure, an internal combustion engine 10 is shown in block diagram form, which is connected to a catalytic converter 14 via an exhaust pipe 12 . Before the catalyst entry, a temperature sensor 16 is arranged in the gas duct, which transmits its data to a calculation unit 18 . The calculation unit 18 carries out calculations in accordance with the models described below. In particular, the calculation unit 18 takes into account the heat transfer catalytic converter exhaust gas, the heat emission of the catalyst to the environment by convection, the heat emission to the environment by radiation, the reaction of exhaust gas with oxygen in the catalyst and the reaction of exhaust gas with NO x storage material in the catalyst.

Auf die vorgenannten Faktoren wird nachfolgend im einzelnen eingegangen:
Beim Wärmeübergang Katalysator-Abgas wird Wärme vom Abgas an den Katalysator oder umgekehrt abgegeben. Die Wärmemengen, die übertragen werden, kann man aus der Temperaturab- oder zunahme des Abgases über die Länge des Katalysators berechnen. Dabei gilt, daß die übertragene Wärmemenge durch das im Katalysator strömende Abgas QABG durch fol­ gende Gleichung bestimmt ist:
The above factors are discussed in detail below:
During the heat transfer from catalytic converter to exhaust gas, heat is released from the exhaust gas to the catalytic converter or vice versa. The amounts of heat that are transferred can be calculated from the temperature decrease or increase in the exhaust gas over the length of the catalytic converter. It applies that the amount of heat transferred by the exhaust gas Q ABG flowing in the catalytic converter is determined by the following equation:

QABG = .c.ΔT1 * tA
Q ABG = .c.ΔT 1 * t A

wobei den Massenstrom des Abgases, c die temperatur- und lambdaab­ hängige Wärmekapazität des Abgases, ΔT1 das Temperaturgefälle am Ka­ talysator und tA die Abtastzeit darstellen.the mass flow of the exhaust gas, c the temperature and lambda dependent heat capacity of the exhaust gas, ΔT 1 the temperature gradient at the catalyst and t A the sampling time.

Das Temperaturgefälle ΔT1 am Katalysatoraustritt kann man ermitteln über die folgende Gleichung:
The temperature gradient ΔT 1 at the catalyst outlet can be determined using the following equation:

wobei ΔT0 das Temperaturgefälle (Temperaturunterschied zwischen zwei Meßzeitpunkten) am Katalysatoreintritt darstellt, α der Wärmeübergangs­ koeffizient ist, U die charakteristische Seitenlänge der wärmeübertragenden Fläche bedeutet und x der Länge des Katalysators entspricht.where ΔT 0 represents the temperature gradient (temperature difference between two measurement times) at the catalyst inlet, α is the heat transfer coefficient, U means the characteristic side length of the heat-transferring surface and x corresponds to the length of the catalyst.

Insgesamt kann man somit über die Temperaturunterschiede während ver­ schiedener Abtastzeiten am Katalysatoreintritt die vom Abgas an den Kataly­ sator oder umgekehrt in dem Zeitintervall tA übertragene Wärmemenge be­ stimmen.Overall, one can thus determine the amount of heat transferred from the exhaust gas to the catalytic converter or vice versa in the time interval t A via the temperature differences during different sampling times at the catalyst inlet.

Die vom Katalysator an die Umgebung abgegebene Wärme durch Konvekti­ on wird bestimmt durch die Gleichung:
The heat from the catalyst to the environment by convection is determined by the equation:

KON = α . A .(TKat - T∞)
 KON = α. A. (T Kat - T ∞ )

wobei α der Wärmeübertragungskoeffizient, A die Katalysatoroberfläche, TKat die Temperatur des Katalysators und T∞ die Umgebungstemperatur darstellt. Die Größe Kon beschreibt den Wärmestrom durch die Konvektion. Mit einem Abtastschritt tA ergibt sich die pro Abtastschritt eine an die Umge­ bung übertragene Wärmemenge von
where α is the heat transfer coefficient, A the catalyst surface, T Kat the temperature of the catalyst and T ∞ the ambient temperature. The size Kon describes the heat flow through convection. With one scanning step t A , the amount of heat transferred to the environment results per scanning step

QKON = α . A .(TKat - T∞) . tA Q KON = α. A. (T Kat - T ∞ ). t A

Die Wärmeabgabe durch Strahlung vom Katalysator an die Umgebung kann durch die Gleichung:
The heat emission by radiation from the catalyst to the environment can be determined by the equation:

beschrieben werden, wobei ε das Emissionsverhältnis, CS die Strahlungs­ konstante des schwarzen Körpers, TKAT die Temperatur des Katalysators und STR den Wärmestrom durch Strahlung bedeutet. Damit ergibt sich pro Abtastschritt an die Umgebung die übertragene Wärmemenge:
are described, where ε is the emission ratio, C S is the radiation constant of the black body, T CAT is the temperature of the catalyst and STR is the heat flow through radiation. This results in the amount of heat transferred to the environment per scanning step:

Im Katalysator kann während des Motorbetriebs mit Sauerstoffüberschuß Sauerstoff gespeichert werden. Bei Motorbetrieb mit Sauerstoffmangel kön­ nen die unverbrannten Bestandteile des Gemisches im Katalysator mit dem gespeicherten Sauerstoff reagieren. Diese Reaktion ist exotherm. Falls kein unverbranntes Gemisch im Abgas enthalten ist oder der Sauerstoffspeicher vollständig entleert ist, wird keine Energie freigesetzt.Excess oxygen can be present in the catalytic converter during engine operation Oxygen are stored. When operating the engine with a lack of oxygen the unburned components of the mixture in the catalyst with the stored oxygen react. This reaction is exothermic. If not unburned mixture is contained in the exhaust gas or the oxygen storage completely emptied, no energy is released.

Unter Verwendung der Formel
Using the formula

kann man auf die bei der Reaktion freiwerdende Energiemenge QO2 schlie­ ßen. Wobei qO2 die pro Masseneinheit Sauerstoff freiwerdende Energiemen­ ge bedeutet, MO2 die molare Masse des Sauerstoffmoleküls beschreibt und 0,5 (x + y) die benötigte Sauerstoffmolzahl für die stöchiometrische Verbren­ nung mit dem Kraftstoff CxHy beschreibt. Für einen gegebenen Kraftstoff ist mit Hilfe dieser Reaktionsgleichung bekannt, welche Energiemenge qO2 pro Masseneinheit Sauerstoff frei wird, falls die Reaktion im Katalysator stöchiometrisch abläuft. Da die oben genannte Reaktion nicht immer stöchiometrisch abläuft, wird noch eine Korrektur über den Wirkungsgrad ηO2 vorgenommen. Der. Wirkungsgrad kann eine Funktion des Inhalts des Sauerstoffpeichers sein. Damit ergibt sich pro gemessenem Teilintervall tA durch Oxidation des Sauerstoffs im Katalysator eine freiwerdende Energie von:
can be deduced from the amount of energy Q O2 released during the reaction. Where q O2 means the energy released per unit mass of oxygen, M O2 describes the molar mass of the oxygen molecule and 0.5 (x + y) describes the oxygen mole number required for stoichiometric combustion with the fuel C x H y . With the help of this reaction equation, it is known for a given fuel which amount of energy q O2 per unit mass of oxygen is released if the reaction in the catalyst proceeds stoichiometrically. Since the above-mentioned reaction is not always stoichiometric, a correction is made via the efficiency η O2 . The. Efficiency can be a function of the content of the oxygen storage. For each measured sub-interval t A , the oxidation of the oxygen in the catalytic converter results in a released energy of:

QO2 = ηO2.qO2.O2.tA
Q O2 = η O2 .q O2 . O2 .t A

wobei O2 die aus dem Sauerstoffspeicher des Katalysators ausfließende Sauerstoffmasse beschreibt.where O2 describes the mass of oxygen flowing out of the oxygen storage of the catalyst.

In analoger Weise kann man auf die aus der Reaktion von Abgas mit einem NOx-Speichermaterial entstandene Wärme schließen. Der Katalysator kann nämlich während des Motorbetriebs mit Sauerstoffüberschuß Stickstoff spei­ chern. Bei Motorbetrieb mit Sauerstoffmangel können dann die unverbrann­ ten Bestandteile des Gemisches im Katalysator mit dem Speichermaterial reagieren. Diese Reaktion setzt zuerst Stickoxide frei, die dann mit Hilfe der unverbrannten Kraftstoffanteile reduziert werden. Es wird keine Energie frei, falls kein unverbranntes Gemisch im Abgas enthalten ist oder der NOx- Speicher vollständig entleert ist.The heat generated by the reaction of exhaust gas with a NO x storage material can be concluded in an analogous manner. This is because the catalytic converter can store nitrogen with excess oxygen during engine operation. When the engine is operating with a lack of oxygen, the unburned components of the mixture in the catalytic converter can react with the storage material. This reaction first releases nitrogen oxides, which are then reduced using the unburned fuel components. No energy is released if there is no unburned mixture in the exhaust gas or the NO x store is completely emptied.

Als Speichermaterial können verschiedene Metalloxide verwendet werden.Various metal oxides can be used as storage material.

Die verschiedenen Speichermaterialien werden durch den nachfolgenden Begriff Me, das entsprechende Oxid durch MeO charakterisiert. Bei Motor­ betrieb mit Sauerstoffmangel zerfallen die Nitrate in das entsprechende Oxid und NO, anschließend wird das NO unter Freiwerden des Sauerstoffs mit Hilfe der Reduktionsmittel HC und CO reduziert. Beispielhaft wird als Reduk­ tionsmittel CO angenommen. Damit resultieren folgende Reaktionsformeln:
The various storage materials are characterized by the following term Me, the corresponding oxide by MeO. When the engine is operated with a lack of oxygen, the nitrates break down into the corresponding oxide and NO, then the NO is reduced with the help of the reducing agents HC and CO while the oxygen is released. For example, CO is assumed as a reducing agent. This results in the following reaction formulas:

Me-NO3 → MeO + NO + 0,5 O2 + Q1 [KJ]
Me-NO 3 → MeO + NO + 0.5 O 2 + Q 1 [KJ]

NO + CO → 0,5 N2 + CO2 + Q2[KJ]
NO + CO → 0.5 N 2 + CO 2 + Q 2 [KJ]

0,5 O2 + CO → CO2 + Q3[KJ] 0.5 O 2 + CO → CO 2 + Q 3 [KJ]

Insgesamt ergibt sich damit pro Masseneinheit Stickstoff freiwerdende Ener­ giemenge qNO:
Overall, the energy quantity q NO released per unit mass of nitrogen is:

wobei MNO die molekulare Masse des Stickoxidmoleküls bedeutet.where M NO means the molecular mass of the nitrogen oxide molecule.

Für die beispielhaft angenommenen Reaktionsgleichungen und den entspre­ chenden Speichermaterialien ist damit bekannt, welche Energiemenge qNO pro Masseneinheit Stickstoffoxid frei wird, falls die Reaktion im Katalysator stöchiometrisch abläuft.For the reaction equations assumed by way of example and the corresponding storage materials, it is known what amount of energy q NO per unit mass of nitrogen oxide is released if the reaction in the catalyst proceeds stoichiometrically.

Da die Reaktion nicht immer stöchiometrisch abläuft, wird noch eine Kor­ rektur über den Wirkungsgrad ηNO vorgenommen. Der Wirkungsgrad kann eine Funktion des Inhalts des NO-Speichers sein. Damit ergibt sich die pro Teilintervall tA durch Oxidation des Sauerstoffs und Reaktion des Stickstoffs im Katalysator freiwerdende Energie:
Since the reaction is not always stoichiometric, a correction is made about the efficiency η NO . The efficiency can be a function of the content of the NO storage. This results in the energy released per partial interval t A by oxidation of the oxygen and reaction of the nitrogen in the catalyst:

QNO = ηNO.qNO.NO.tA
Q NO = η NO .q NO . NO .t A

wobei NO der aus dem Sauerstoffspeicher des Katalysators ausfließende NO-Massenstrom bedeutet.where NO means the NO mass flow flowing out of the oxygen storage of the catalyst.

Nach alledem ergibt sich für die Energiebilanz des Katalysators:
After all this results in the energy balance of the catalyst:

Die Temperaturänderung des Katalysators ergibt sich also aus der Summe der zu- und abgeführten Wärmemenge bezogen auf die Masse des Kataly­ sators und seine spezifische Wärmekapazität. Die zu- und abgeführte Wär­ memenge dQ/dt ergibt sich aus der Summe der zu- und abgeführten Wär­ meteilmengen bezogen auf das Abgasintervall:
The temperature change of the catalyst thus results from the sum of the amount of heat supplied and removed based on the mass of the catalyst and its specific heat capacity. The heat quantity dQ / dt supplied and removed results from the sum of the heat quantity supplied and removed based on the exhaust gas interval:

Insgesamt kann man daher die momentane Katalysatortemperatur TKAT,N aus der vorhergehenden Katalysatortemperatur und die im Abtastintervall erfolgte Wärmemengenänderung bestimmen. Man erhält daher:
Overall, therefore, the instantaneous catalyst temperature T CAT, N can be determined from the previous catalyst temperature and the change in the amount of heat that occurred in the sampling interval. You therefore get:

wobei die entsprechenden Wärmemengen wie vorgenannt erläutert, be­ stimmt werden. In den Wärmemengen QO2 und QNO geht kein Temperatur­ wert ein.the corresponding amounts of heat as explained above, be determined. There is no temperature value in the heat quantities Q O2 and Q NO .

In die Wärmemenge QKON und QSTR geht eine momentane Katalysatortem­ peratur TKAT,N-1 ein, welche bei der vorhergehenden Abtastung bestimmt wurde. In der Wärmemenge QABG hingegen geht die Temperaturdifferenz im Abtastintervall ein.A current catalyst temperature T CAT , N-1 , which was determined in the previous scan, is included in the heat quantity Q KON and Q STR . In the heat quantity Q ABG, however, the temperature difference is included in the sampling interval.

Insgesamt kann man somit über die Temperaturdifferenz am Katalysatorein­ tritt und das gerade diskutierte Temperaturmodell eine sehr genaue Tempe­ raturabschätzung des Katalysators beschreiben. Die erfindungsgemäße Ab­ schätzung ist nicht nur genau, sondern auch sehr kostengünstig.Overall, you can be on the temperature difference across the catalyst occurs and the temperature model just discussed a very precise tempe Describe raturation assessment of the catalyst. The Ab Estimation is not only accurate, but also very cost-effective.

Claims (8)

1. Verfahren zum Abschätzen der Katalysatortemperatur unter Verwen­ dung eines Temperaturmodells und in Abhängigkeit von zumindest ei­ ner Eingangsgröße, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsgröße die Abgastemperatur am Katalysatoreintritt ist.1. A method for estimating the catalyst temperature using a temperature model and depending on at least one input variable, characterized in that the input variable is the exhaust gas temperature at the catalyst inlet. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgastemperatur gemessen wird.2. The method according to claim 1, characterized, that the exhaust gas temperature is measured. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgastemperatur aus einem weiteren Temperaturmodell zur Verfügung gestellt wird.3. The method according to claim 1, characterized, that the exhaust gas temperature from another temperature model for Is made available. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Abgas auf den Katalysator oder umgekehrt übertragene Wärmemenge sowie das Wärmespeichervermögen des Katalysators berücksichtigt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized,  that the transferred from the exhaust gas to the catalyst or vice versa Amount of heat and the heat storage capacity of the catalyst is taken into account. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeabgabe des Katalysators an die Umgebung berück­ sichtigt wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the heat dissipation of the catalyst back to the environment is viewed. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Katalysator eingespeicherter Sauerstoff in Verbindung mit ei­ nem momentanen Kraftstoffüberschuß ermittelt und berücksichtigt wird.6. The method according to any one of claims 4 to 5, characterized, that oxygen stored in the catalyst in connection with egg nem current fuel excess determined and taken into account becomes. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Katalysator eingespeichertes Stickoxid in Verbindung mit ei­ nem momentanen Kraftstoffüberschuß ermittelt und berücksichtigt wird.7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized, that nitrogen oxide stored in the catalyst in connection with egg nem current fuel excess determined and taken into account becomes. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgastemperatur am Katalysatoreintritt in bestimmten zeitli­ chen Abständen ermittelt wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the exhaust gas temperature at the catalyst inlet in certain time Chen distances is determined.
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002066803A1 (en) * 2001-02-21 2002-08-29 Robert Bosch Gmbh Method and device for detecting a temperature variable
DE10154484A1 (en) * 2001-11-08 2003-05-22 Daimler Chrysler Ag Device and method for the indirect determination of a temperature at a predetermined location of an internal combustion engine
EP1387070A2 (en) * 2002-07-29 2004-02-04 Volkswagen AG Procedure and device for the operating of an exhaust purification intallation for an internal combustion engine
FR2856741A1 (en) * 2003-06-30 2004-12-31 Renault Sa METHOD AND DEVICE FOR ESTIMATING A MASS OF STORED NITROGEN OXIDES IN A CATALYTIC TRAPPING DEVICE OF A MOTOR VEHICLE
FR2859501A1 (en) * 2003-09-05 2005-03-11 Siemens Vdo Automotive METHOD OF DETERMINING THE TEMPERATURE BEFORE ENTERING A CATALYTIC POT OF A TURBOOCOMPRESS ENGINE
FR2860037A1 (en) * 2003-09-23 2005-03-25 Peugeot Citroen Automobiles Sa Catalyst internal temperature determination method for vehicle, involves determining temperature of catalyst by calculating average of temperature quantity of exhaust gas by admission of gas in catalyst for limited period of time
WO2005124117A1 (en) * 2004-06-22 2005-12-29 Gm Global Technology Operations, Inc. Estimation of the temperature of a catalytic converter and corresponding applications
DE10244128B4 (en) * 2002-09-23 2006-06-14 Siemens Ag Process for heating a catalyst
US8452518B2 (en) 2010-04-28 2013-05-28 GM Global Technology Operations LLC Post-combustion fuel injection control systems and methods
US8474245B2 (en) 2010-04-28 2013-07-02 GM Global Technology Operations LLC Exhaust and component temperature estimation systems and methods
US8549839B2 (en) 2010-04-28 2013-10-08 GM Global Technology Operations LLC Hydrocarbon energy storage and release control systems and methods
DE102016216236A1 (en) 2016-08-29 2018-03-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for providing data
DE102018222247A1 (en) * 2018-12-19 2020-06-25 Continental Automotive Gmbh Method and device for diagnosing a particle filter arranged in the exhaust system of a gasoline-powered internal combustion engine
DE102018109165B4 (en) 2017-04-19 2024-01-04 GM Global Technology Operations LLC METHOD FOR MONITORING AND MODELING THE THERMAL PROPERTIES OF OXIDATION CATALYST DEVICES

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4211092A1 (en) * 1992-04-03 1993-10-07 Bosch Gmbh Robert Method and device for assessing the functionality of a catalytic converter
DE4338342A1 (en) * 1993-11-10 1995-05-11 Bosch Gmbh Robert Method and device for forming a simulated signal referring to the exhaust temperature, the exhaust probe temperature or the catalytic converter temperature
DE4433988C2 (en) * 1993-10-04 1996-07-04 Ford Werke Ag Method and device for determining the operability of a catalytic converter
DE19739751A1 (en) * 1996-09-17 1998-03-19 Denso Corp Exhaust gas cleaning system for IC engine esp diesel engine
DE19714293C1 (en) * 1997-04-07 1998-09-03 Siemens Ag Procedure for checking the convertibility of a catalytic converter
DE19645577C2 (en) * 1995-11-06 1999-03-11 Toyota Motor Co Ltd Emission control device
DE19643674C2 (en) * 1995-10-23 1999-04-15 Nissan Motor Device for determining the temperature of an exhaust gas catalytic converter

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4211092A1 (en) * 1992-04-03 1993-10-07 Bosch Gmbh Robert Method and device for assessing the functionality of a catalytic converter
DE4433988C2 (en) * 1993-10-04 1996-07-04 Ford Werke Ag Method and device for determining the operability of a catalytic converter
DE4338342A1 (en) * 1993-11-10 1995-05-11 Bosch Gmbh Robert Method and device for forming a simulated signal referring to the exhaust temperature, the exhaust probe temperature or the catalytic converter temperature
DE19643674C2 (en) * 1995-10-23 1999-04-15 Nissan Motor Device for determining the temperature of an exhaust gas catalytic converter
DE19645577C2 (en) * 1995-11-06 1999-03-11 Toyota Motor Co Ltd Emission control device
DE19739751A1 (en) * 1996-09-17 1998-03-19 Denso Corp Exhaust gas cleaning system for IC engine esp diesel engine
DE19714293C1 (en) * 1997-04-07 1998-09-03 Siemens Ag Procedure for checking the convertibility of a catalytic converter

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002066803A1 (en) * 2001-02-21 2002-08-29 Robert Bosch Gmbh Method and device for detecting a temperature variable
US7647764B2 (en) 2001-02-21 2010-01-19 Robert Bosch Gmbh Method and device for determining a temperature variable
DE10154484A1 (en) * 2001-11-08 2003-05-22 Daimler Chrysler Ag Device and method for the indirect determination of a temperature at a predetermined location of an internal combustion engine
US6829923B2 (en) 2001-11-08 2004-12-14 Daimlerchrysler Ag Apparatus and method for indirectly determining a temperature at a predetermined location in an internal combustion engine
EP1387070A2 (en) * 2002-07-29 2004-02-04 Volkswagen AG Procedure and device for the operating of an exhaust purification intallation for an internal combustion engine
EP1387070A3 (en) * 2002-07-29 2007-10-03 Volkswagen AG Procedure and device for the operating of an exhaust purification intallation for an internal combustion engine
DE10244128B4 (en) * 2002-09-23 2006-06-14 Siemens Ag Process for heating a catalyst
FR2856741A1 (en) * 2003-06-30 2004-12-31 Renault Sa METHOD AND DEVICE FOR ESTIMATING A MASS OF STORED NITROGEN OXIDES IN A CATALYTIC TRAPPING DEVICE OF A MOTOR VEHICLE
WO2005003529A1 (en) * 2003-06-30 2005-01-13 Renault S.A.S Method and device for estimating a nitrogen oxide mass stored in a catalytic trapping device of a motor vehicle
US7219008B2 (en) 2003-06-30 2007-05-15 Renault S.A.S. Method and device for estimating a nitrogen oxide mass stored in a catalytic trapping device of a motor vehicle
FR2859501A1 (en) * 2003-09-05 2005-03-11 Siemens Vdo Automotive METHOD OF DETERMINING THE TEMPERATURE BEFORE ENTERING A CATALYTIC POT OF A TURBOOCOMPRESS ENGINE
WO2005024198A1 (en) * 2003-09-05 2005-03-17 Siemens Vdo Automotive Method for determining a temperature downstream the entry of a catalytic converter for a turbocharged engine
US7299689B2 (en) 2003-09-23 2007-11-27 Peugeot Citroën Automobiles SA Process and device for determining the internal temperature of a catalytic converter of a vehicle equipped with a heat engine
EP1519022A1 (en) * 2003-09-23 2005-03-30 Peugeot Citroen Automobiles SA Method and device for determining the internal temperature of a catalyst in a vehicle having an internal combustion engine
FR2860037A1 (en) * 2003-09-23 2005-03-25 Peugeot Citroen Automobiles Sa Catalyst internal temperature determination method for vehicle, involves determining temperature of catalyst by calculating average of temperature quantity of exhaust gas by admission of gas in catalyst for limited period of time
US7841168B2 (en) 2004-06-22 2010-11-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Estimation of the temperature of a catalytic converter and corresponding applications
WO2005124117A1 (en) * 2004-06-22 2005-12-29 Gm Global Technology Operations, Inc. Estimation of the temperature of a catalytic converter and corresponding applications
DE102004030199A1 (en) * 2004-06-22 2006-01-19 Adam Opel Ag Estimation of the temperature of a catalyst and applications for it
US8452518B2 (en) 2010-04-28 2013-05-28 GM Global Technology Operations LLC Post-combustion fuel injection control systems and methods
US8474245B2 (en) 2010-04-28 2013-07-02 GM Global Technology Operations LLC Exhaust and component temperature estimation systems and methods
US8549839B2 (en) 2010-04-28 2013-10-08 GM Global Technology Operations LLC Hydrocarbon energy storage and release control systems and methods
DE102011018451B4 (en) 2010-04-28 2019-05-09 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Systems and methods for controlling hydrocarbon energy storage and release
DE102016216236A1 (en) 2016-08-29 2018-03-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for providing data
DE102018109165B4 (en) 2017-04-19 2024-01-04 GM Global Technology Operations LLC METHOD FOR MONITORING AND MODELING THE THERMAL PROPERTIES OF OXIDATION CATALYST DEVICES
DE102018222247A1 (en) * 2018-12-19 2020-06-25 Continental Automotive Gmbh Method and device for diagnosing a particle filter arranged in the exhaust system of a gasoline-powered internal combustion engine
US11136911B2 (en) 2018-12-19 2021-10-05 Vitesco Technologies GmbH Method and device for diagnosis of a particle filter arranged in the exhuast gas system of a petro-operated internal combustion engine

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