DE4424811A1

DE4424811A1 - Verfahren zur Bildung eines simulierten Signals bezüglich einer Temperatur im Abgassystem einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4424811A1
Application number: DE4424811A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl Ing Schnaibel; Erich Dipl Ing Junginger; Erich Dipl Ing Schneider
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 1994-07-14
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2014-07-15
Also published as: FR2722568B1; US5647669A; DE4424811C2; FR2722568A1; JP3759641B2; JPH08210927A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bildung eines simulierten Signals bezüglich einer Temperatur im Abgas system eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1 und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 43 38 342 sind ein Ver fahren und eine Vorrichtung zur Bildung eines simulierten Signals bezüglich der Abgas-, der Abgassonden- oder der Ka talysatortemperatur bekannt. Bei dem bekannten Verfahren ist es vorgesehen, mit einer Kennlinie eine stationäre Abgas temperatur zu ermitteln. Mit Hilfe eines ersten Filters wird ausgehend von der stationären Abgastemperatur der zeitliche Verlauf der Abgastemperatur stromauf des Katalysators nach gebildet. Mit Hilfe eines zweiten Filters kann weiterhin die Temperatur des Katalysators ermittelt werden.

Die Erfindung stellt eine Weiterbildung des bekannten Ver fahrens dar. Ein wesentlicher Unterschied zum bekannten Ver fahren besteht darin, daß bei der Nachbildung des zeitlichen Verlaufs der Abgastemperatur ausgehend von der stationären Abgastemperatur eine Aufspaltung in einen schnellen und ei nen langsamen Anteil erfolgt, die getrennt weiterverarbeitet werden und anschließend wieder überlagert werden. Weiterhin ist bei der Erfindung als zusätzlicher Einflußfaktor eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Abkühlung der Abgase vorgese hen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß der zeitliche Verlauf einer Temperatur im Abgassystem eines Kraftfahrzeugs sehr genau nachgebildet werden kann, ohne daß es dazu eines Abgastemperatursensors bedarf. Dies wird ins besondere dadurch erreicht, daß ausgehend von einem Signal für eine stationäre Abgastemperatur, das mit einer Kennlinie oder einem Kennfeld ermittelt wird, ein Signal für einen langsamen Anteil und ein Signal für einen schnellen Anteil an der Abgastemperatur gebildet werden und diese beiden Signale zu einem Signal überlagert werden, das die Abgas temperatur auch bei instationären Betriebsbedingungen sehr genau angibt.

Besonders vorteilhaft ist, daß das Signal für den schnellen Anteil und das Signal für den langsamen Anteil vor der Über lagerung mit vorgebbaren Gewichtsfaktoren verknüpfbar sind. Dadurch kann dem unterschiedlich starken Einfluß der beiden Anteile auf die Abgastemperatur Rechnung getragen werden. Da dieser Einfluß vom Gasdurchsatz durch die Brennkraftmaschine abhängt, ist es vorteilhaft, die Gewichtsfaktoren abhängig vom Gasdurchsatz durch die Brennkraftmaschine vorzugeben.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird au ßerdem die kühlende Wirkung des Fahrtwindes auf das Abgas system berücksichtigt, indem das Signal für den langsamen Anteil von einem Korrekturwert beeinflußbar ist, der abhän gig von der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgebbar ist.

Das Signal für den schnellen Anteil und das Signal für den langsamen Anteil können ohne großen Aufwand durch Filterung des Signals für die stationäre Abgastemperatur ermittelt werden. Dabei wird zur Ermittlung des Signals für den schnellen Anteil ein Filter mit geringerer Filterwirkung eingesetzt als zur Ermittlung des Signals für den langsamen Anteil. Eine besonders hohe Genauigkeit kann dadurch er reicht werden, daß die Filterwirkung abhängig vom Gasdurch satz durch die Brennkraftmaschine vorgebbar ist.

In der bevorzugten Ausführungsform sind die Filter als Tief paß-Filter realisiert, wobei zur Ermittlung des Signals für den schnellen Anteil ein Tiefpaß-Filter mit einer kleineren Zeitkonstante eingesetzt wird als zur Ermittlung des Signals für den langsamen Anteil.

Der Gasdurchsatz durch die Brennkraftmaschine kann je nach vorhandenen Sensoren bzw. bereits aufbereiteten Signalen durch ein Signal für den Luftmassenstrom oder durch Signale für die Last und die Drehzahl oder ähnliche Signale angege ben werden.

Aus dem Signal für die Abgastemperatur kann wenigstens ein Signal für eine weitere Temperatur im Abgassystem der Brenn kraftmaschine ermittelt werden, beispielsweise die Tempera tur eines Katalysators oder die Temperatur einer Abgassonde stromauf oder stromab des Katalysators usw.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 das technische Umfeld, in dem die Erfindung einge setzt werden kann,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung der Erfindung und

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt das technische Umfeld, in dem die Erfindung eingesetzt werden kann. Einer Brennkraftmaschine 100 wird über einen Ansaugtrakt 102 Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt und die Abgase werden in einen Abgaskanal 104 abgegeben. Im Ansaugtrakt 102 sind - in Stromrichtung der angesaugten Luft gesehen - ein Luftmengenmesser oder Luftmassenmesser 106, beispielsweise ein Heißfilm-Luftmassenmesser, eine Drossel klappe 108 mit einem Sensor 110 zur Erfassung des Öffnungs winkels der Drosselklappe 108 und eine oder mehrere Ein spritzdüsen 112 angebracht. Im Abgaskanal 104 sind - in Stromrichtung des Abgases gesehen - eine erste Abgassonde 114, ein Katalysator 116 und eine zweite Abgassonde 118 an geordnet. An der Brennkraftmaschine 100 sind ein Drehzahl sensor 120 und ein Temperatursensor 121 angebracht. Weiter hin besitzt die Brennkraftmaschine 100 beispielsweise vier Zündkerzen 122 zur Zündung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den Zylindern. Die Ausgangssignale mL des Luftmengenmessers oder Luftmassenmessers 106, α des Sensors 110 zur Erfassung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 108, λ1 der ersten Ab gassonde 114, λ2 der zweiten Abgassonde 118, n des Drehzahl sensors 120 und TBKM des Temperatursensors 121 werden einem zentralen Steuergerät 124 über entsprechende Verbindungslei tungen zugeführt. Das Steuergerät 124 wertet die Sensor signale aus und steuert über weitere Verbindungsleitungen die Einspritzdüse bzw. die Einspritzdüsen 112 und die Zünd kerzen 122 an.

Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung der Erfindung. Ein Block 200 gibt ein Signal TStat für eine stationäre Abgas temperatur aus. Einzelheiten zur Erzeugung dieses Signals und zu den dazu benötigten Eingangssignalen des Blocks 200 werden in Fig. 3 und dem zugehörigen Text erläutert. Die stationäre Abgastemperatur ist die Abgastemperatur, die sich einstellt, wenn ein gegebener Betriebszustand der Brenn kraftmaschine 100 ausreichend lange beibehalten wird, d. h. wenn ein stationärer Betriebszustand vorliegt. In der Praxis kommt es allerdings sehr häufig vor, daß sich der Betriebs zustand der Brennkraftmaschine 100 ändert, beispielsweise beim Beschleunigen, d. h. die Brennkraftmaschine befindet sich häufig in instationären Betriebszuständen. In diesen Fällen weicht die tatsächliche Abgastemperatur in der Regel von der stationären Abgastemperatur ab.

Um auch unter instationären Betriebsbedingungen eine mög lichst genaue Nachbildung der tatsächlichen Abgastemperatur zu erreichen, schließen sich bei der Erfindung an die Erzeu gung des Signals TStat mittels des Blocks 200 weitere Bear beitungsschritte an. Zur Durchführung dieser Bearbeitungs schritte wird das Signal TStat sowohl in einen Block 202 als auch in einen Block 204 eingespeist. Im Block 202 werden die Einflußgrößen berücksichtigt, die sich schnell, d. h. ohne nennenswerte zeitliche Verzögerung, auf die Abgastemperatur auswirken. Beispielsweise folgt der Verbrennungsprozeß in der Verbrennungsmaschine bei dem die Abgase erzeugt werden, schnell den sich verändernden Betriebsbedingungen und wirkt sich auch unmittelbar auf die Abgastemperatur aus. Im Block 204 werden die Einflußgrößen berücksichtigt, die sich lang sam, d. h. mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung, auf die Abgastemperatur auswirken. Hierzu gehört beispielsweise die Temperatur des Abgaskanals 104 oder anderer Komponenten, die mit dem Abgas in thermischem Kontakt stehen.

Der Block 202 gibt ein Signal TAbgS aus, das einen schnellen Anteil der Abgastemperatur repräsentiert und der Block 204 gibt ein Signal TAbgL aus, das einen langsamen Anteil der Abgastemperatur repräsentiert. Das Signal TAbgS und das Signal TAbgL werden in je einen Eingang eines Blocks 206 eingespeist. Der Block 206 dient dazu, die beiden eingespei sten Signale TAbgS und TAbgL zu einem Signal TAbg für die Abgastemperatur zu überlagern. Bei dieser Überlagerung kön nen die beiden Signale TAbgS und TAbgL unterschiedlich ge wichtet werden. Einzelheiten hierzu sind in Fig. 3 darge stellt und im zugehörigen Text beschrieben.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, das Signal TStat für die stationäre Abgastemperatur zu den Signalen TAbgS und TAbgL für den schnellen und den langsamen Anteil an der Abgastemperatur weiter zu verarbeiten und die Signale TAbgS und TAbgL mit einer vorgebbaren Gewichtung zum Signal TAbg für die Abgastemperatur zu überlagern.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Das Signal TStat für die stationäre Abgas temperatur wird mit Hilfe einer Kennlinie bzw. eines Kenn felds 300 erzeugt. Die Kennlinie bzw. das Kennfeld 300 ent spricht dem Block 200 aus Fig. 2. In den Eingang der Kenn linie 300 wird ein Signal mL für den Luftmassenstrom einge speist, das vom Luftmassenmesser oder Luftmengenmesser 106 ausgegeben wird. In einer Variante kann statt des Signals mL ein Signal n für die Drehzahl und ein Signal tL für die Last in das Kennfeld 300 eingespeist werden. Diese Variante ist durch die gestrichelte Linie in Fig. 3 angedeutet. Die al ternative Verwendung der Signale mL bzw. n und tL ist auch bei anderen Funktionseinheiten der Fig. 3 möglich, die im folgenden noch beschrieben werden. Prinzipiell sind als Ein gangssignale für die Kennlinie bzw. das Kennfeld 300 alle Signale geeignet, die den Gasdurchsatz durch die Brennkraft maschine 100 angeben. Dies gilt auch für andere Funktions einheiten, in die das Signal mL eingespeist wird.

Der Ausgang der Kennlinie bzw. des Kennfeldes 300 ist sowohl mit einem Eingang eines Filters 302 als auch mit einem Ein gang eines Filters 304 verbunden, d. h. das Signal TStat wird sowohl in das Filter 302 als auch in das Filter 304 einge speist. Das Filter 302 entspricht dem Block 202 aus Fig. 2 und das Filter 304 dem Block 204. Die Filter 302 und 304 können beispielsweise als Tiefpaßfilter realisiert sein. Sie besitzen unterschiedliche Zeitkonstanten, die zudem jeweils vom Signal mL abhängen können, das in je einen zweiten Ein gang der Filter eingespeist wird. Wie schon beim Kennfeld bzw. bei der Kennlinie 300 kann auch hier das Signal mL durch die Signale n und tL ersetzt werden. Das Filter 302 stellt an seinem Ausgang das Signal TAbgS für den schnellen Anteil an der Abgastemperatur bereit, d. h. das Filter 302 besitzt ein schnelles Zeitverhalten und somit eine geringe Filterwirkung. Dies wird bei einer Realisierung als Tiefpaß filter durch eine kleine Zeitkonstante erreicht. Umgekehrt besitzt das Filter 304 ein langsames Zeitverhalten und somit eine große Filterwirkung, was im Falle eines Tiefpaßfilters durch eine große Zeitkonstante erreicht wird. Das Filter 304 stellt am Ausgang das Signal TAbgL für den langsamen Anteil der Abgastemperatur bereit.

Vor der bereits im Text zu Fig. 2 angesprochenen Überlage rung der Signale TAbgS und TAbgL werden diese noch mit Ge wichtsfaktoren GS bzw. GL versehen. Der Gewichtsfaktor GS wird von einer Kennlinie bzw. von einem Kennfeld 306 ausge geben. In die Kennlinie bzw. das Kennfeld 306 wird das Signal mL bzw. es werden die Signale n und tL eingespeist. Der Gewichtsfaktor GS wird einem Verknüpfungspunkt 308 zuge führt und dort mit dem Signal TAbgS verknüpft, das ebenfalls dem Verknüpfungspunkt 308 zugeführt wird. Weiterhin wird der Gewichtsfaktor GS einem Verknüpfungspunkt 310 zugeführt und dort vom Wert 1 subtrahiert, der dem Verknüpfungspunkt 310 von einem Festwertspeicher 312 aufgeprägt wird. Auf diese Art und Weise wird am Ausgang des Verknüpfungspunktes 310 der Gewichtsfaktor GL erzeugt. Der Gewichtsfaktor GL wird in einen Verknüpfungspunkt 314 eingespeist und dort mit dem Signal TAbgL verknüpft, das dem Verknüpfungspunkt 314 vom Filter 304 zugeführt wird. Der Ausgang des Verknüpfungspunk tes 314 ist mit einem ersten Eingang eines Verknüpfungspunk tes 316 verbunden an dessen zweitem Eingang ein fahrzeugge schwindigkeitsabhängiger Korrekturwert KV anliegt. Der Kor rekturwert KV wird aus einer Kennlinie 318 ausgelesen, an deren Eingang die Fahrzeuggeschwindigkeit v anliegt. Der fahrzeuggeschwindigkeitsabhängige Korrekturwert KV ist optional und kann je nach Ausführungsbeispiel auch entfal len.

Der Ausgang des Verknüpfungspunktes 316 ist mit einem ersten Eingang eines Verknüpfungspunktes 320 verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Verknüpfungspunktes 308 verbunden ist. Im Verknüpfungspunkt 320 findet die Überlage rung der gewichteten und ggf. in Abhängigkeit von der Fahr zeuggeschwindigkeit korrigierten Signale TAbgS und TAbgL zum Signal TAbg für die Abgastemperatur statt. Das Signal TAbg wird am Ausgang des Verknüpfungspunktes 320 für Funktions blöcke bereitgestellt die dieses Signal als Eingangsgröße benötigen.

Weiterhin wird in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungs beispiel das Signal TAbg in ein Filter 322 eingespeist, das das dynamische Verhalten des Katalysators 116 repräsentiert, so daß am Ausgang des Filters 322 ein Signal TKat für die Temperatur des Katalysators abgegriffen werden kann. Das Filter 322 kann als Tiefpaßfilter realisiert sein und eine Zeitkonstante besitzen, die vom Signal mL bzw. von den Signalen n und tL abhängt. Statt des Filters 322 oder zu sätzlich zum Filter 322 kann auch ein Funktionsblock vorhan den sein, der ausgehend vom Signal TAbg für die Abgastempe ratur oder vom Signal TKat für die Temperatur des Katalysa tors 116 ein Signal für die Temperatur der Abgassonde 114 oder der Abgassonde 118 erzeugt. Allgemein läßt sich sagen, daß das Signal TAbg für die Abgastemperatur zur Ermittlung weiterer Signale für Temperaturen im Abgassystem herangezo gen werden kann.

Weiterhin ist in Fig. 3 noch eine aus der DE 43 38 342 be reits bekannte und dort auch detailliert beschriebene Tau punktendeerkennung in Form eines Blocks 324 schematisch dar gestellt. Der Block 324 liefert ein Signal TP an die Filter 302, 304 und 322 und bewirkt über dieses Signal, daß die Ausgangssignale der Filter auf vorgebbare Werte begrenzt werden, solange mit Flüssigkeit in dem Bereich des Abgassy stems zu rechnen ist, der dem jeweiligen Filter zugeordnet ist. Dabei kann den drei Filtern jeweils eine unterschiedli che Meldung bezüglich des Vorhandenseins von Flüssigkeit übermittelt werden. Als Eingangssignal erhält der Block 324 die Signale mL, TBKM, n und TKat. Das Signal mL kann wieder um durch die Signale n und tL ersetzt werden. Einzelheiten bezüglich der Verarbeitung dieser Signale können der DE 43 38 342 entnommen werden.

Claims

1. Verfahren zur Bildung eines simulierten Signals bezüglich einer Temperatur im Abgassystem eines Kraftfahrzeugs, da durch gekennzeichnet, daß ausgehend von einem Signal (TStat) für eine stationäre Abgastemperatur ein Signal (TAbgS) für einen schnellen Anteil und ein Signal (TAbgL) für einen langsamen Anteil an der Abgastemperatur ermittelt werden und anschließend die Signale (TAbgS, TAbgL) für den schnellen und den langsamen Anteil zu einem Signal (TAbg) für die Ab gastemperatur überlagert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal (TAbgS) für den schnellen Anteil und das Signal (TAbgL) für den langsamen Anteil vor der Überlagerung mit vorgebbaren Gewichtsfaktoren (GS, GL) verknüpfbar sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsfaktoren (GS, GL) abhängig vom Gasdurchsatz durch die Brennkraftmaschine (100) des Kraftfahrzeugs vor gebbar sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Signal (TAbgL) für den langsa men Anteil von einem Korrekturwert (KV) beeinflußbar ist, der abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) vorgebbar ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Signal (TAbgS) für den schnel len Anteil und das Signal (TAbgL) für den langsamen Anteil durch Filterung des Signals (TStat) für die stationäre Ab gastemperatur ermittelt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittlung des Signals (TAbgS) für den schnellen An teil ein Filter mit geringerer Filterwirkung eingesetzt wird als bei der Ermittlung des Signals (TAbgL) für den langsamen Anteil.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterwirkung abhängig vom Gasdurchsatz durch die Brennkraftmaschine (100) vorgebbar ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Filter als Tiefpaß-Filter (302, 304) realisiert sind, wobei zur Ermittlung des Signals (TAbgS) für den schnellen Anteil ein Tiefpaß-Filter (302) mit einer kleineren Zeitkonstante eingesetzt wird als zur Ermittlung des Signals (TAbgL) für den langsamen Anteil.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß der Gasdurchsatz durch die Brennkraftma schine (100) durch ein Signal (mL) für den Luftmassenstrom oder durch Signale für die Last (tL) und die Drehzahl (n) angegeben wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß aus dem Signal (TAbg) für die Ab gastemperatur wenigstens ein Signal (TKat) für eine weitere Temperatur im Abgassystem der Brennkraftmaschine (100) er mittelbar ist.

11. Vorrichtung zur Bildung eines simulierten Signals bezüg lich einer Temperatur im Abgassystem eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß

- erste Mittel (200) vorgesehen sind zur Bildung eines Signals (TStat) für eine stationäre Abgastemperatur, - zweite Mittel (202) zur Ermittlung eins Signal (TAbgS) für einen schnellen Anteil an der Abgastemperatur ausgehend vom Signal (TStat) für die stationäre Abgastemperatur,
- dritte Mittel (204) zur Ermittlung eins Signals (TAbgL) für einen langsamen Anteil an der Abgastemperatur ausgehend vom Signal (TStat) für die stationäre Abgastemperatur und - vierte Mittel (206) zur Überlagerung der Signale (TAbgS, TAbgL) für den schnellen und den langsamen Anteil zu einem Signal (TAbg) für die Abgastemperatur.