DE4335200C1

DE4335200C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der Abgastemperatur einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4335200C1
Application number: DE19934335200
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Stefan
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1995-04-06
Anticipated expiration: 2013-10-16

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Abgastemperatur einer Brennkraftmaschine.

Bei der Applikation und Entwicklung von Motorsteuerungsfunktionen und bei der Sensordiagnose spielt die Abgastemperatur eine wichtige Rolle. Elektrische Sensoren, wie z. B. die Lambdasonde, arbeiten temperaturabhängig und sind temperaturempfindlich. Die Konvertierungsrate und Funktionstüchtigkeit von Abgaskatalysatoren hängt von der Abgastemperatur ab. Eine genaue Kenntnis der Abgastemperatur ist daher für zahlreiche Anwendungsfälle sehr wünschenswert und vorteilhaft. Eine direkte Messung der Abgastemperatur während der gesamten Betriebsdauer der Brennkraftmaschine bzw. eines damit ausgerüsteten Fahrzeugs stößt in der Praxis auf erhebliche Probleme bezüglich der Dauerhaltbarkeit einer Temperatursonde, zeitlichen Veränderungen des Ausgangssignals usw.

Aus der DE 32 20 832 A1 sind ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Bestimmung der Abgasrückführrate bei Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, bekannt, bei welchem bzw. welcher zur genauen Regelung der rückgeführten Abgasmenge ein Stellglied in der Abgasrückführleitung von einem Regler verstellt wird, dem als Lastsignal für die Brennkraftmaschine die jeweils gemessene Abgastemperatur zugeführt wird. Als Vergleichsgröße des Reglers kann eine Soll- Differenztemperatur dienen, die sich durch Messung der jeweils angesaugten Luftmasse und der Drehzahl ergibt. Eine Eigenart dieser bekannten Anordnung liegt somit darin, daß der Lastzustand der Brennkraftmaschine, der für die Abgasrückführrate entscheidend ist, aus Messung der Abgastemperatur sowie ggfs. der Drehzahl hergeleitet wird. Die Messung der Abgastemperatur stößt jedoch, wie oben ausgeführt, bezüglich der Dauerhaltbarkeit und Langzeitstabilität der Meßeinrichtung auf Probleme.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Abgastemperatur einer Brennkraftmaschine anzugeben, welche eine hohe Betriebssicherheit und Langzeithaltbarkeit aufweisen.

Der das Verfahren betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet außerordentlich einfach und betriebssicher, weil lediglich die Last der Brennkraftmaschine, beispielsweise durch den Druck im Saugrohr oder die Drosselklappenstellung oder, bei Dieselmotoren, durch die Einspritzmenge, und die Drehzahl der Brennkraftmaschine gemessen werden müssen. Zusätzliche Sensoren sind dazu nicht erforderlich, da ein Last- und ein Drehzahlsignal für andere Steuerungsfunktionen ohnehin gebraucht werden. Nach geeigneter Filterung können das gefilterte Last- und das gefilterte Drehzahlsignal unmittelbar zum Auslesen eines Abgastemperaturkennfeldes verwendet werden, welches für die Brennkraftmaschine bei gleichbleibenden Last-und Drehzahlbedingungen einmal aufgenommen wurde.

Der Anspruch 2 kennzeichnet eine vorteilhafte Durchführungsform des Verfahrens, bei welchem die Startbedingungen berücksichtigt werden. Als Betriebstemperatur kann beispielsweise die Kühlwassertemperatur gemessen werden.

Der die Vorrichtung betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst. An Sensoren sind danach für die Ermittlung der Abgastemperatur lediglich ein Lastsensor und ein Drehzahlsensor erforderlich welche ohnehin vorhanden sind und bewährte, langzeitstabile Bauteile sind.

Der Anspruch 4 kennzeichnet eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher ein Betriebstemperatursignal, beispielsweise ein der Kühlwassertemperatur entsprechendes Signal zum Erzeugen von Startwerten verwendet wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Ermitteln der Abgastemperatur einer Brennkraftmaschine und

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf eines Lastsignals, eines Drehzahlsignals und eines Abgastemperatursignals, jeweils gemessen, und eines Lastsignals nach Filterung, eines Drehzahlsignals nach Filterung, und eines erfindungsgemäß ermittelten Abgastemperatursignals.

Gemäß Fig. 1 ist der Ausgang eines die Last einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine erfassenden Lastsensors 2, beispielsweise eines Sensors zum Erfassen des im Saugrohr der Brennkraftmaschine herrschenden Druckes, mit einem Eingang eines Lastfilterkonstantenkennfeldspeichers 4 und einem Eingang eines Lasttiefpaßfilters 6 verbunden. Der Ausgang des Lasttiefpaßfilters 6 ist mit einem Eingang eines Lastinitialschalters 8 verbunden, dessen Ausgang mit den anderen Eingängen des Lastfilterkonstantenkennfeldspeichers 4 und des Lasttiefpaßfilters 6 sowie einem Eingang eines Abgastemperaturkennfeldspeichers 10 verbunden ist.

Ganz ähnlich ist der Ausgang eines Drehzahlsensors 12 zum Erfassen der Drehzahl der Brennkraftmaschine mit einem Eingang eines Drehzahlfilterkonstantenkennfeldspeichers 14 und einem Eingang eines Drehzahltiefpaßfilters 16 verbunden. Der Ausgang des Drehzahltiefpaßfilters 16 ist mit einem Eingang eines Drehzahlinitialschalters 18 verbunden, dessen Ausgang mit den anderen Eingängen des Drehzahlfilterkonstantenkennfeldspeichers 14 und des Drehzahltiefpaßfilters 16 sowie dem anderen Eingang des Abgastemperaturkennfeldspeichers 10 verbunden ist.

Desweiteren ist ein Betriebstemperatursensor 20 zum Erfassen der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine, beispielsweise der Kühlwassertemperatur, vorgesehen, dessen Ausgang mit einem Initialwertgeber 22 verbunden ist, dessen Ausgänge wiederum mit den anderen Eingängen des Lastintialschalters 8 und des Drehzahlinitialschalters 18 verbunden sind.

Im Lastfilterkonstantenkennfeldspeicher 4 ist ein von der Dynamik des gemessenen Lastsignals und dem Wert des gefilterten Signals abhängiges Kennfeld gespeichert, welches die jeweiligen Eigenschaften des Lasttiefpaßfilters 6 bestimmt.

Ganz ähnlich ist im Drehzahlfilterkonstantenkennfeldspeicher 14 ein von der Dynamik des gemessenen Drehzahlsignals und dem Wert des gefilterten Signals abhängiges Kennfeld abgelegt, welches die jeweiligen Eigenschaften des Drehzahltiefpaßfilters 16 bestimmt.

Im Abgastemperaturkennfeldspeicher 10 ist ein Abgastemperaturkennfeld gespeichert, welches aufgenommen ist, indem die Brennkraftmaschine in unterschiedlichen Betriebspunkten bei jeweils konstanter Last und Drehzahl so lange läuft, bis sich eine stationäre Abgastemperatur einstellt. Am Ausgang 24 liegt in Abhängigkeit von den Eingangssignalen ein der Abgastemperatur entsprechendes Signal.

Die Funktion des Initialwertgebers 22 und der Initialschalter 8 bzw. 18 ist derart, daß beim Start der Brennkraftmaschine der Initialwertgeber 22 von der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine abhängige Startwerte setzt, die die anfänglich wirksamen Ausgangssignale der Filter 6 und 16 bilden. Unmittelbar nach dem Start schalten die Schalter 8 und 18 auf direkten Durchlaß der unmittelbar an den Ausgängen der Filter 6 und 16 liegenden Signale.

Anhand Fig. 2 wird die Funktion der beschriebenen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert:

Gezeigt sind drei Diagramme, die zeitlich parallel die Last, die Drehzahl und die Abgastemperatur darstellen. Die gestrichelte Kurve zeigt jeweils den direkt gemessenen Wert der jeweiligen Größe. Die ausgezogene Kurve zeigt im oberen Diagramm das am Ausgang des Lasttiefpaßfilters 6 gemessene Lastsignal, im mittleren Diagramm das am Ausgang des Drehzahltiefpaßfilters 16 gemessene Drehzahlsignal und im unteren Diagramm das am Ausgang 24 des Abgastemperaturkennfeldspeichers 10 liegende ermittelte Abgastemperatursignal.

Wie aus dem oberen und dem mittleren Diagramm ersichtlich, folgt aufgrund der jeweiligen Filtereigenschaften das jeweilige gefilterte Signal dem tatsächlichen Meßsignal mit erheblicher Verzögerung, wobei die Verzögerung des Drehzahlsignals im gezeigten Beispiel deutlich größer als die des Lastsignals ist. Diese Signalverzögerungen berücksichtigen die komplexe Trägheit, mit der die Abgastemperatur Änderungen der Drehzahl und/oder der Last folgt, so daß sich eine sehr gute Übereinstimmung zwischen der unmittelbar gemessenen und der ermittelten Abgastemperatur (unteres Diagramm) ergibt.

Claims

1. Verfahren zum Ermitteln der Abgastemperatur einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Last der Brennkraftmaschine entsprechendes Lastsignal nach von seiner Dynamik abhängigen Filterung als ein erstes Auslesesignal und ein der Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechendes Drehzahlsignal nach von seiner Dynamik abhängigen Filterung als zweites Auslesesignal eines Abgastemperaturkennfeldes dient, in welchem bei gleichbleibender Last und gleichbleibender Drehzahl ermittelte Abgastemperaturen abgelegt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine entsprechendes Betriebstemperatursignal zur Bestimmung der Startwerte des gefilterten Lastsignals und des gefilterten Drehzahlsignals verwendet wird.

3. Vorrichtung zum Ermitteln der Abgastemperatur einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch
einen Lastsensor (2) zum Erzeugen eines der Last der Brennkraftmaschine entsprechenden Lastsignals,
einen Drehzahlsensor (12) zum Erzeugen eines der Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechenden Drehzahlsignals,
einen Lastfilterkonstantenkennfeldspeicher (4) und ein Lasttiefpaßfilter (6), wobei die Filtereigenschaften des Lasttiefpaßfilters (6) durch das Ausgangssignal des Lastfilterkonstantenkennfeldspeichers (4) bestimmt sind und je ein Eingang des Lastfilterkonstantenkennfeldspeichers (4) und des Lasttiefpaßfilters (6) mit dem Ausgang des Lastsensors (2) sowie je ein weiterer Eingang mit dem Ausgang des Lasttiefpaßfilters (6) verbunden ist,
einen Drehzahlfilterkonstantenkennfeldspeicher (14) und ein Drehzahltiefpaßfilter (16), wobei die Filtereigenschaften des Drehzahltiefpaßfilters (16) durch das Ausgangssignal des Drehzahlfilterkonstantenkennfeldspeichers (14) bestimmt sind und je ein Eingang des Drehzahlfilterkonstantenkennfeldspeichers (14) und des Drehzahltiefpaßfilters (16) mit dem Ausgang des Drehzahlsensors (12) sowie je ein weiterer Eingang mit dem Ausgang des Drehzahltiefpaßfilters (16) verbunden ist, und einen Abgastemperaturkennfeldspeicher (10), dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Lasttiefpaßfilters (6), dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Drehzahltiefpaßfilters (16) verbunden ist und an dessen Ausgang (24) ein der Abgastemperatur entsprechendes Signal liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Betriebstemperatursensor (20) zum Erzeugen eines der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine entsprechenden Betriebstemperatursignals, welcher mit einem Initialwertgeber (22) verbunden ist, der den Ausgang des Lasttiefpaßfilters (6) und den Ausgang des Drehzahltiefpaßfilters (16) beim Start der Brennkraftmaschine auf von der Betriebstemperatur abhängige Initialwerte setzt.