DE4448002B4 - Steuerungssystem zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Steuerungssystem zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Katsuhiko Kariya Kawai
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Abstract

Steuerungssystem zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine, wobei die Temperatur des Katalysators (12) oder des Abgases mittels eines Temperatursensors (14, 13), welcher in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine eine Ansprechverzögerung aufweist, überwacht wird, wobei die Steuerschaltung (20) der Brennkraftmaschine derart ausgestaltet ist, daß die tatsächliche Temperatur auf der Grundlage der vom Temperatursensor (14, 13) erfaßten Meßwerte geschätzt wird,
wobei die Ansprechverzögerung des Temperatursensors (14, 13) durch ein Sensormodell, welches eine Verzögerung erster Ordnung in Abhängigkeit einer Modellkonstante a beschreibt, nachgebildet wird,
wobei die tatsächliche Temperatur zum Erfassungszeitpunkt (Tex(i)) mittels einer Temperaturbestimmungseinrichtung (21; 21'; 21'') unter Verwendung eines Temperaturmodells, welches invers zu dem verwendeten Sensormodell ist, berechnet wird, indem wenigstens die von dem. Temperatursensor (14, 13) zum Erfassungszeitpunkt erfaßte Temperatur (Texs(i)), die von dem Temperatursensor zum vorhergehenden Erfassungszeitpunkt erfaßte Temperatur (Texs(i – 1)) und die tatsächliche Temperatur zum Erfassungszeitpunkt (Tex(i)) verwendet werden, und
wobei zur Ermittlung der Modellkonstante...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungssystem zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine gemäß den Ansprüchen 1, 4, 7 und 9, wobei die Temperatur des Katalysators oder des Abgases mittels eines Temperatursensors, welcher in Anhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine eine Ansprechverzögerung aufweist, überwacht wird.
  • Es ist aus der Technik bekannt, daß katalytische 3-Wege-Konverter in großer Zahl für auf Fahrzeugen angebrachte Verbrennungsmotoren zum Reinigen von in dem Abgas enthaltenen schädlichen Gaskomponenten, die durch die Motoren hervorgerufen werden, verwendet werden.
  • Im allgemeinen sollte der katalytische 3-Wege-Konverter in einem hohen Temperaturbereich zum effektiven Durchführen der vorstehenden Reinigung der schädlichen Gaskomponenten betrieben werden. Demgegenüber neigen übermäßig hohe Temperaturen dazu, die Wirksamkeit der Reinigung des katalytischen Konverters herabzusetzen und des weiteren die Haltbarkeit eines Katalysators des katalytischen Konverters selbst herabzusetzen.
  • Unter den Umständen, welche beispielsweise in der JP 60101241 A offenbart sind, wird die Temperatur des Abgases von einem geeigneten Temperatursensor überwacht und aufrechterhalten, um durch Steuern eines Betrags der Treibstoffzufuhr zu dem Motor und des Zündzeitpunkts des Motors innerhalb eines bestimmten Solltemperaturbereichs zu liegen. Wenn, wie einzusehen ist, der Treibstoffzufuhrbetrag erhöht wird, wird das Luft-Treibstoff-Verhältnis fetter, wodurch die Abgastemperatur sinkt. Des weiteren wird die Abgastemperatur verringert, wenn der Zündzeitpunkt des Motors um einen größeren Betrag vorgerückt wird.
  • Dementsprechend erscheint es auf einer theoretischen Grundlage als gewiß, daß die Abgastemperatur innerhalb des gegebenen Solltemperaturbereichs gehalten und eine übermäßige Temperaturerhöhung verhindert werden kann durch Messen der Abgastemperatur unter Verwendung des Temperatursensors und durch Steuern des Treibstoffzufuhrbetrags zu dem Motor und des Zündzeitpunkts des Motors auf der Grundlage der gemessenen Temperatur.
  • Die Temperatursensoren besitzen jedoch bezüglich ihrer Ansprechcharakteristik eine Schwierigkeit. Insbesondere neigen die relativ preisgünstigen Temperatursensoren, welche bei in Massenproduktion hergestellten Fahrzeugen verwendet werden, dazu, bedeutsame Ansprechverzögerungen aufzuweisen. Als Ergebnis wird eine große Differenz oder eine Abweichung zwischen einer von dem Temperatursensor gemessenen Temperatur des Abgases und einer tatsächlichen Temperatur des Abgases hervorgerufen. Infolge dieser Abweichung kann die Temperatur des Abgases nicht genau gesteuert werden, so daß beispielsweise die Temperatur des vorstehenden katalytischen 3-Wege-Konverters nicht überwacht werden kann.
  • Obwohl auf die Messung der Abgastemperatur in der vorstehenden Beschreibung verwiesen worden ist, sind die Situationen beim Messen der Temperaturen der konkreten Teile, welche ihre Temperatur in Abhängigkeit des Motorbetriebszustands verändern, unter Verwendung der Temperatursensoren mehr oder weniger gleich.
  • Aus der DE 41 20 388 A1 ist ein Verfahren zur Temperaturerfassung bekannt, bei welchem der von einem Sensor erfaßte Messwert zur Dynamikkorrektur mit einem Korrektur wert beaufschlagt wird, welcher unter Verwendung eines zum Sensor inversen Modells gewonnen wird.
  • Die DE 39 19 877 A1 offenbart die Regelung für die einzuspritzende Kraftstoffmasse, wobei die Stellgröße für das Einspritzventil in Abhängigkeit der Abgastemperatur korrigiert wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Steuerungssystem zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine zu schaffen.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 4, 7 und 9. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Demgemäß wird ein Steuerungssystem zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine geschaffen, wobei die Temperatur des Katalysators oder des Abgases mittels eines Temperatursensors, welcher in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine eine Ansprechverzögerung aufweist, überwacht wird, wobei die Steuerschaltung der Brennkraftmaschine derart ausgestaltet ist, daß die tatsächliche Temperatur auf der Grundlage der vom Temperatursensor erfaßten Meßwerte geschätzt wird, wobei die Ansprechverzögerung des Temperatursensors durch ein Sensormodell, welches eine Verzögerung erster Ordnung in Abhängigkeit einer Modellkonstante a beschreibt, nachgebildet wird, wobei die tatsächliche Temperatur zum Erfassungszeitpunkt mittels einer Temperaturbestimmungseinrichtung unter Verwendung eines Temperaturmodells, welches invers zu dem verwendeten Sensormodell ist, berechnet wird, indem wenigstens die von dem Temperatursensor zum Erfassungszeitpunkt erfaßte Temperatur, die von dem Temperatursensor zum vorhergehenden Erfassungszeitpunkt erfaßte Temperatur und die tatsächliche Temperatur zum Erfassungszeitpunkt verwendet werden, und wobei zur Ermittlung der Modellkonstante a in Echtzeit eine Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung unter Verwendung einer angenommenen Temperatur des Katalysators oder des Abgases als Bezugswert, für den angenommen wird, daß die Temperatur des Katalysators oder des Abgases während der Kraftstoffzufuhrunterbrechung konvergiert, eingesetzt wird, wobei die Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung derart ausgestaltet ist, daß die Modellkonstante a dann abgeleitet wird, wenn eine Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Erfassungseinrichtung eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung erfaßt, wobei eine Betriebszustands-Steuerungseinrichtung zum Steuern eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine eingesetzt wird, wobei eine Korrekturbetrag-Ableitungseinrichtung zum Durchführen einer proportional-integralen Verarbeitung einer Differenz zwischen der angenommenen Temperatur des Katalysators oder des Abgases und einer Solltemperatur eingesetzt wird, um einen Korrekturbetrag (Fex) für einen Steuerungsbetrag (TAU) der Betriebszustands-Steuerungseinrichtung abzuleiten, wobei eine Steuerungsbetrag-Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Steuerungsbetrags auf der Grundlage des abgeleiteten Korrekturbetrags eingesetzt wird, wobei eine Modellkonstanten-Ableitungseinrichtung eines gesteuerten Gegenstands zum Ableiten von Modellkonstanten eines gesteuerten Gegenstandsmodells in Echtzeit auf der Grundlage der von dem Temperatursensor erfaßten Temperatur und des Korrekturbetrags eingesetzt wird, und wobei die Korrekturbetrag-Ableitungseinrichtung eine Einrichtung zur Verwendung der Modellkonstanten enthält, um eine Konstante eines proportionalen Ausdrucks während der proportional-integralen Verarbeitung zu bilden.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Temperaturbestimmungssystem, im folgenden auch als Temperaturrückschließsystem bezeichnet, für einen Verbrennungsmotor einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur eines gegebenen konkreten Teils auf, bei welchem sich die Temperatur in Abhängigkeit einer Betriebsbedingung des Motors ändert; eine Fließgeschwindigkeit-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Fließgeschwindigkeit an dem gegebenen konkreten Teil; eine Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung zum Ableiten einer Modellkonstante eines ersten Modells in Echtzeit, im folgenden auch als Realzeit bezeichnet, welches eine Ansprechverzögerung des Temperatursensors auf der Grundlage der von der Fließgeschwindigkeit-Erfassungseinrichtung erfaßten Fließgeschwindigkeit zeigt; und eine Temperaturbestimmungseinrichtung, im folgenden auch als Temperaturrückschließeinrichtung bezeichnet, zum Rückschließen auf eine tatsächliche Temperatur des konkreten Teils auf der Grundlage der von dem Temperatursensor erfaßten Temperatur unter Verwendung der von der Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung abgeleiteten Modellkonstante und eines zweiten Modells, welches invers zu dem ersten Modell ist.
  • Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Temperaturrückschließsystem für einen Verbrennungsmotor einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur eines gegebenen konkreten Teils auf, dessen Temperatur sich in Abhängigkeit eines Betriebszustand des Motors verändert; eine Treibstoffabschaltungs-Erfassungseinrichtung zum Erfassen, ob eine Treibstoffabschaltung erfolgt ist oder nicht; eine Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung zum Ableiten einer Modellkonstante eines ersten Modells, welches eine Ansprechzeit des Temperatursensors zeigt, unter Verwendung einer Temperatur des konkreten Teils als Referenzwert, welche als Konvergenzwert angenommen wird, während der Treibstoffabschaltung, wobei die Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung eingestellt ist, die Modellkonstante abzuleiten, wenn die Treibstoffabschaltungs-Erfassungseinrichtung die Treibstoffabschaltung erfaßt; und eine Temperaturrückschließeinrichtung zum Schließen auf eine tatsächliche Temperatur des konkreten Teils auf der Grundlage der von dem Temperatursensor erfaßten Temperatur unter Verwendung der von der Modellkon stanten-Ableitungseinrichtung abgeleiteten Modellkonstante und eines zweiten Modells, welches invers zu dem ersten Modell ist.
  • Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Temperatursteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor eine Betriebszustands-Steuerungseinrichtung zum Steuern eines Betriebszustands des Motors auf; einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur eines gegebenen konkreten Teils, bei welchem sich die Temperatur in Abhängigkeit des Betriebszustands des Motors verändert; eine Temperaturrückschließeinrichtung zum Schließen auf eine tatsächliche Temperatur des konkreten Teils auf der Grundlage der von dem Temperatursensor erfaßten Temperatur unter Verwendung eines ersten Modells, welches invers zu einem zweiten Modell ist, das eine Ansprechverzögerung des Temperatursensors zeigt; eine Korrekturbetrag-Ableitungseinrichtung zum Durchführen einer proportional-intergralen Verarbeitung einer Differenz zwischen der geschätzten tatsächlichen Temperatur und einer Solltemperatur, um einen Korrekturbetrag für einen Steuerungsbetrag der Betriebszustands-Steuerungseinrichtung abzuleiten; eine Steuerungsbetrag-Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Steuerungsbetrags auf der Grundlage des Korrekturbetrags; eine Modellkonstanten-Ableitungseinrichtung eines gesteuerten Gegenstands zum Ableiten der Modellkonstanten eines gesteuerten Gegenstandsmodells in Realzeit auf der Grundlage der von dem Temperatursensor erfaßten Temperatur und des Korrekturbetrags; und die Korrekturbetrag-Ableitungseinrichtung, welche eine Einrichtung zum Verwenden der Modellkonstanten enthält, um eine Konstante eines proportionalen Ausdrucks während der proportional-integralen Verarbeitung zu bilden.
  • Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Temperatursteuerungssytem für einen Verbrennungsmotor einen Abgastemperatursensor auf, welcher in einem Abgasrohr vorgesehen ist, zum Bestimmen einer Temperatur des Abgases; einen Katalysator, welcher in dem Abgasrohr stromab des Abgastemperatursensors zum Reinigen des Abgases vorgesehen ist; eine Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung zum Ableiten einer Modellkonstante eines ersten Modells in Realzeit, welches eine Ansprechverzögerung des Abgastemperatursensors zeigt; eine Temperaturrückschließeinrichtung zum Schließen auf eine tatsächliche Temperatur des Abgases auf der Grundlage der von dem Abgastemperatursensor erfaßten Temperatur unter Verwendung der von der Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung abgeleiteten Modellkonstante und eines zweiten Modells, welches invers zu dem ersten Modell ist; und eine Abgastemperatur-Steuerungseinrichtung zum Erhöhen der Abgastemperatur, wenn die geschätzte tatsächliche Temperatur unterhalb einer Solltemperatur liegt, und zum Beenden des Erhöhens der Abgastemperatur, wenn die geschätzte tatsächliche Temperatur gleich oder größer als die Solltemperatur ist.
  • Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Temperatursteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor einen Abgastemperatursensor auf, welcher in einem Abgasrohr zum Erfassen einer Temperatur des Abgases vorgesehen ist; einen abgemagerten bzw. gasarmen Katalysator (lean catalyst), welcher in dem Abgasrohr stromab des Abgastemperatursensors zum Reinigen von Stickoxid aus dem Abgas vorgesehen ist; einer Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung zum Ableiten einer Modellkonstanten eines ersten Modells in Realzeit, welches eine Ansprechverzögerung des Abgastemperatursensors zeigt; eine Temperaturrückschließeinrichtung zum Schließen auf eine tatsächliche Temperatur des Abgases auf der Grundlage der von dem Abgastemperatursensor erfaßten Temperatur unter Verwendung der von der Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung abgeleiteten Modellkonstante und eines zweiten Modells, welches invers zu dem ersten Modell ist; und eine Abgastemperatur-Steuerungseinrichtung zum Erhöhen der Ab gastemperatur, wenn die geschätzte tatsächliche Temperatur unterhalb einer ersten Solltemperatur liegt, und zum Verringern der Abgastemperatur, wenn die geschätzte tatsächliche Temperatur oberhalb einer zweiten Solltemperatur liegt, welche höher gesetzt ist als die erste Solltemperatur.
  • Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Temperatursteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor einen Abgastemperatursensor auf, welcher in einem Abgasrohr vorgesehen ist, zum Erfassen einer Temperatur des Abgases; einen Sauerstoffkonzentrationssensor, welcher in dem Abgasrohr vorhanden ist, zum Ausgeben eines Signals bezüglich eines fetten oder eines mageren Gemischs in Abhängigkeit einer Sauerstoffkonzentration in dem Abgas; eine Heizvorrichtung zum Aufwärmen des Sauerstoffkonzentrationssensors; eine Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung zum Ableiten einer Modellkonstante eines ersten Modells in Realzeit, welches eine Ansprechverzögerung des Abgastemperatursensors zeigt; eine Temperaturrückschließeinrichtung zum Schließen auf eine tatsächliche Temperatur des Abgases auf der Grundlage der von dem Abgastemperatursensor erfaßten Temperatur unter Verwendung der von der Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung abgeleiteten Modellkonstante und eines zweiten Modells, welches invers zu dem ersten Modell ist; und eine Heizvorrichtungserregungs-Steuerungseinrichtung zum Erregen der Heizvorrichtung, wenn die geschätzte tatsächliche Temperatur unter einer Solltemperatur liegt, und zum Entregen der Heizvorrichtung, wenn die tatsächliche Temperatur gleich oder oberhalb der Solltemperatur liegt.
  • Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung lediglich als Beispiele dargestellt sind und nicht dazu bestimmt sind, die vorliegende Erfindung zu beschränken.
  • Es zeigen:
  • 1 ein schematisches strukturelles Diagramm, welches ein Temperatursteuerungssystem für einen auf einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor darstellt, entsprechend einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ein systematisches Blockdiagramm, welches das Temperatursteuerungssystem in Übereinstimmung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt, zum Erklären eines Betriebsverhältnisses unter zugeordneten Elementen, welche das Temperatursteuerungssystem bilden;
  • 3A ein erläuterndes Diagramm, welches eine digitalisierte Übertragungsfunktion, welche eine Verzögerung erster Ordnung des Temperatursensors des katalytischen Konverters verkörpert, zum Erklären des Betriebs des Temperatursensors des katalytischen Konverters in Übereinstimmung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
  • 3B ein erläuterndes Diagramm, welches einen inversen Ausdruck der Übertragungsfunktion von 3A darstellt, zum Erklären eines Betriebs eines Temperaturrückschließabschnitts des katalytischen Konverters in einer Steuerschaltung in Übereinstimmung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform;
  • 4 ein Flußdiagramm des von einer Steuerschaltung auszuführenden Zeitgeberunterbrecherprogramms zum Durchführen einer Temperatursteuerung eines katalytischen Konverters;
  • 5 ein Flußdiagramm eines Unterprogramms, welches ein Programm zum Schließen auf die tatsächliche Temperatur des katalytischen Konverters in dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm von 4 darstellt;
  • 6 ein Flußdiagramm eines Unterprogramms, welches ein Ableitungsprogramm eines PID-gesteuerten Korrekturbetrags in dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm von 4 darstellt;
  • 7 ein Flußdiagramm eines von der Steuerschaltung auszuführenden Hauptprogramms zum Durchführen der Temperatursteuerung des katalytischen Konverters;
  • 8 ein systematisches Blockdiagramm, welches ein Temperatursteuerungssystem für einen auf einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor in Übereinstimmung mit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, zum Erklären eines Betriebsverhältnisses unter zugeordneten Elementen, welche das Temperatursteuerungssystem bilden;
  • 9 ein Flußdiagramm eines von einer Steuerungsschaltung in der zweiten bevorzugten Ausführungsform auszuführenden Zeitgeberunterbrechungsprogramms zum Durchführen einer Temperatursteuerung des katalytischen Konverters;
  • 10 ein Flußdiagramm eines Unterprogramms, welches ein Programm zum Schließen auf die tatsächliche Temperatur des katalytischen Konverters in dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm von 9 darstellt;
  • 11 ein Flußdiagramm des Unterprogramms, welches ein Ableitungsprogramm eines Korrekturbetrags in dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm von 9 darstellt;
  • 12 ein Flußdiagramm eines Unterprogramms, welches ein Modellkonstanten-Korrekturprogramm in dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm von 9 darstellt;
  • 13 ein systematisches Blockdiagramm, welches ein Temperatursteuerungssystem für einen auf einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor entsprechend einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, zum Erklären eines Betriebsverhältnisses unter zugeordneten Elementen, welche das Temperatursteuerungssytem bilden;
  • 14A ein erläuterndes Diagramm, welches eine digitalisierte Übertragungsfunktion darstellt, welche eine Verzögerung erster Ordnung eines Temperatursensors des katalytischen Konverters verkörpert, zum Erklären eines Betriebs des Temperatursensors des katalytischen Konverters entsprechend der dritten bevorzugten Ausführungsform;
  • 14B ein erläuterndes Diagramm, welches einen inversen Ausdruck der Übertragungsfunktion von 14A darstellt, zum Erklären eines Betriebs eines Temperaturrückschließabschnitts eines katalytischen Konverters in einer Steuerschaltung in Übereinstimmung mit der dritten bevorzugten Ausführungsform;
  • 15 ein Flußdiagramm eines Unterprogramms, welches ein Programm zum Schließen auf eine tatsächliche Temperatur eines katalytischen Konverters in einem Zeitgeberunterbrechungsprogramm in Übereinstimmung mit der dritten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
  • 16 ein systematisches Blockdiagramm, welches ein Temperatursteuerungssystem für einen auf einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor entsprechend einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, zum Erklären einer Betriebsbeziehung zwischen zuge ordneten Elementen, welche das Temperatursteuerungssystem bilden;
  • 17 ein systematisches Blockdiagramm, welches ein Temperatursteuerungssystem für einen auf einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor entsprechend einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, zum Erklären einer Betriebsbeziehung unter zugeordneten Elementen, welche das Temperatursteuerungssystem bilden;
  • 18 ein Flußdiagramm eines von einer Steuerschaltung in der fünften bevorzugten Ausführungsform auszuführenden Zeitgeberunterbrechungsprogramms zum Durchführen einer Abgastemperatursteuerung;
  • 19 ein Flußdiagramm eines Unterprogramms, welches ein Programm zum Schließen auf eine tatsächliche Temperatur des Abgases in dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm von 18 darstellt;
  • 20 ein Flußdiagramm eines Unterprogramms, welches ein Sensormodellkonstanten-Korrekturprogramm in dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm von 18 darstellt;
  • 21 ein systematisches Blockdiagramm, welches ein Temperatursteuerungssystem, das ein Temperaturrückschließsystem enthält, für einen auf einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor entsprechend einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, zum Erklären einer Betriebsbeziehung unter zugeordneten Elementen, welche das Temperatursteuerungssystem bilden;
  • 22 ein Flußdiagramm eines Unterprogramms, welches ein Programm zum Schließen auf eine tatsächliche Temperatur des Abgases entsprechend der sechsten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
  • 23 ein Flußdiagramm eines Unterprogramms, welches ein Sensormodellkonstanten-Korrekturprogramm entsprechend der sechsten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
  • 24 ein systematisches Blockdiagramm, welches ein Temperatursteuerungssystem, das ein Temperaturrückschließsystem enthält, für einen auf einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor entsprechend einer siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, zum Erklären einer Betriebsbeziehung zwischen zugeordneten Elementen, welche das Temperatursteuerungssystem bilden;
  • 25 ein Flußdiagramm eines von einer Steuerschaltung in der siebten bevorzugten Ausführungsform auszuführenden Zeitgeberunterbrechungsprogramms zum Durchführen einer Temperatursteuerung des katalytischen Konverters;
  • 26 ein Flußdiagramm eines Unterprogramms, welches ein Sensorzeitkonstanten-Ableitungsprogramm in dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm von 25 darstellt;
  • 27 ein Flußdiagramm eines Unterprogramms, welches ein Sensormodellkonstanten-Ableitungsprogramm in dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm von 25 darstellt;
  • 28 ein Flußdiagramm eines Unterprogramms, welches ein Programm zum Schließen auf die tatsächliche Temperatur des katalytischen Konverters in dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm von 25 darstellt;
  • 29 ein Flußdiagramm eines von der Steuerschaltung auszuführenden Programms zum Durchführen einer Steuerung des schnellen Erwärmens des katalytischen Konverters in Übereinstimmung mit einer achten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 30 ein Zeitdiagramm, welches eine Beziehung zwischen einer Abgastemperatur, einer Temperatur des katalytischen Konverters, einem Zündzeitpunkt und einer Unebenheit (roughness) der Motorgeschwindigkeit darstellt, wenn die Steuerung des plötzlichen Erwärmens des katalytischen Konverters durchgeführt wird;
  • 31 eine charakteristische Zuordnung, welche bei der Steuerung der schnellen Erwärmung des katalytischen Konverters zu verwenden ist;
  • 32 ein Flußdiagramm eines von der Steuerschaltung auszuführenden Programms zum Durchführen einer Steuerung der schnellen Erwärmung des katalytischen Konverters in Übereinstimmung mit einer Modifizierung der achten bevorzugten Ausführungsform;
  • 33 einen Graphen, welcher eine NOx-(Stickstoffoxid)Reinigungscharakteristik eines in einer neunten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu verwendenden abgemagerten bzw. gasarmen NOx-Katalysators darstellt;
  • 34 ein schematisches strukturelles Diagramm, welches ein Temperatursteuerungssystem für einen auf einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor in Übereinstimmung mit einer neunten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 35 ein Flußdiagramm eines von der Steuerschaltung auszuführenden Programms zum Durchführen einer Temperatursteuerung eines abgemagerten bzw. gasarmen NOx-Katalysators in Übereinstimmung mit der neunten bevorzugten Ausführungsform;
  • 36 ein Flußdiagramm eines von der Steuerschaltung auszuführenden Programms zum Steuern der Erregung einer Heizvorrichtung eines O2-Sensors in Übereinstimmung mit einer zehnten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 37 ein Zeitdiagramm, welches eine Beziehung zwischen einer tatsächlichen Abgastemperatur und einem elektrischen Zustand der Heizvorrichtung darstellt.
  • Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
  • 1 zeigt ein schematisches strukturelles Diagramm, welches ein Temperatursteuerungssystem erläutert, das ein Temperaturrückschließsystem enthält, für einen auf einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor entsprechend einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Entsprechend 1 ist ein Drosselklappenventil 3 in einem Einlaßrohr stromab eines (nicht gezeigten) Luftfilters vorgesehen. Ein Drosselklappensensor 4 ist des weiteren zum Überwachen eines Öffnungsgrads des Drosselklappenventils 3 vorgesehen. Stromab des Drosselklappenventils 3 ist ein Druckausgleichsbehälter 5 dort vorgesehen, wo ein Drucksensor 1 zum überwachen eines Motorvakuums angeordnet ist, d. h. eines Einlaßluftdrucks stromab des Drosselklappenventils 3. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird ein Betrag der von dem Motor angesaugten Einlaßluft indirekt auf der Grundlage des von dem Drucksensor 1 überwachten Motorvakuums gemessen. Des weiteren ist ein Einlaßluft-Temperatursensor 2 an dem Druckausgleichsbehälter 5 zum überwachen einer Temperatur der Einlaßluft angeordnet.
  • Ein Einlaßkrümmer 6 besitzt stromauf ein Ende, welches an den Druckausgleichsbehälter 5 gekoppelt ist, und Enden stromab, welche mit entsprechenden Verbrennungskammern 8A der Motorzylinder kommunizieren, welche jeweils in einem Motorblock 8 gebildet sind. In dem Einlaßkrümmer 6 wird Einlaßluft mit von einem Treibstoffeinspritzventil 7, welches für jede Verbrennungskammer 8A vorgesehen ist, eingespritzten Treibstoff gemischt, um eine Luft-Treibstoff-Mischung eines gegebenen Luft-Treibstoff-Verhältnisses zu bilden, welches danach der entsprechenden Verbrennungskammer 8A zugeführt wird. Der Motor ist des weiteren mit einer Zündkerze 9 für jede Verbrennungskammer 8A und einem Kühlflüssigkeitstemperatursensor 10 zum Überwachen einer Temperatur des Motorkühlwassers versehen.
  • Die Verbrennungskammern 8A kommunizieren wiederum über einen Auslaßkrümmer 11 mit einem Auslaßrohr. In dem Auslaßrohr ist ein katalytischer Konverter 12, welcher einen 3-Wege-Katalysator enthält, zum Reinigen der schädlichen Gaskomponenten angeordnet, welche in dem Abgas enthalten sind, welches aus den Verbrennungskammern 8A über den Auslaßkrümmer 11 ausströmt. In dem Auslaßkrümmer 11 ist ein Abgastemperatursensor (hiernach als "E.G.-Temperatursensor" bezeichnet) 13 zum Überwachen der Temperatur des durch den Auslaßkrümmer 11 ausströmenden Abgases vorgesehen. Des weiteren ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor (O2-Sensor) 29 stromauf des katalytischen Konverters zum Überwachen einer zurückbleibenden Sauerstoffkonzentration in dem Abgas vorgesehen, welches stromauf des katalytischen Konverters 12 fließt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches das Luft-Treibstoff-Verhältnis anzeigt. Des weiteren ist ein Temperatursensor eines Katalysators oder eines katalytischen Konverters (hiernach als "C.C.-Temperatursensor" bezeichnet) 14 an dem katalytischen Konverter 12 zum Überwachen einer Temperatur des Katalysators oder des katalytischen Konverters 12 vorgesehen.
  • Die an dem Motorblock 8 vorgesehenen Zündkerzen 9 sind elektrisch jeweils mit einem Verteiler 15 verbunden. Der Verteiler 15 wiederum ist an eine Zündvorrichtung 16 angeschlossen, so daß eine in der Zündvorrichtung 16 erzeugte Hochspannung von dem Verteiler 15 an die entsprechende Zündkerze 9 zu einem gegebenen Zeitpunkt verteilt wird. Die Zündkerzen 9, der Verteiler 15 und die Zündvorrichtung 16 stellen zusammenwirkend eine Zündanlage des Motors dar. In dem Verteiler 15 sind ein elektromagnetischer Aufnehmer und ein Signalrotor, welcher an einer Verteilerwelle befestigt ist, vorgesehen, um einen Sensor zur Zylinderidentifizierung 17 und einen Motorgeschwindigkeitssensor 18 zu bilden. Der Sensor zur Zylinderidentifizierung 17 erzeugt ein Signal zur Zylinderidentifizierung beispielsweise pro 180° CA (crank angle = Kurbelwinkel) im Falle eines Vier-Zylinder-Motors und pro 120° CA im Falle eines Sechs-Zylinder-Motors, welches einer Steuerschaltung 20 ausgegeben wird. Demgegenüber erzeugt der Geschwindigkeitssensor 18 ein Kurbelwinkelsignal beispielsweise pro 30° CA, welches der Steuerschaltung 20 zum Erfassen einer Motorgeschwindigkeit ausgegeben wird.
  • Die Steuerschaltung 20 wird von einem Mikrocomputer gebildet, welcher eine CPU, ein RAM, ein ROM, ein Ersatz-RAM, Eingangs/Ausgangsports und ähnliches auf bekannte Weise enthält.
  • 2 zeigt ein systematisches Blockdiagramm, welches das Temperatursteuerungssystem von 1 darstellt, zum Erklären einer Betriebsbeziehung zwischen zugeordneten Elemten, welche das Temperatursteuerungssystem bilden. Wie 2 zu entnehmen ist, enthält bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Steuerschaltung 20 einen Temperaturrückschließabschnitt oder Temperaturabschätzabschnitt bezüglich eines Katalysators oder eines katalytischen Konverters (hiernach als "C.C.-Temperaturrückschließabschnitt" bezeichnet) 21, einen Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22 und einen Multiplizierer 23.
  • Unten wird der Betrieb des C.C.-Temperaturrückschließabschnitts 21, des Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitts 22 und des Multiplizierers 23, welche die Steuerschaltung 20 darstellen, beschrieben.
  • Der C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21 schließt auf eine tatsächliche Temperatur Tex des katalytischen Konverters 12 (hiernach als "tatsächliche C.C.-Temperatur Tex" bezeichnet) auf der Grundlage einer Temperatur Texs des katalytischen Konverters 12, welche von dem C.C.-Temperatursensor 14 (hiernach als "Sensor erfaßte C.C.-Temperatur Texs" bezeichnet) erfaßt worden ist. Der C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21 schließt auf die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex in Vorraussicht oder Berücksichtigung einer Verzögerung erster Ordnung des Verhaltens des C.C.-Temperatursensors 14. Die spezifische Rückschließart des C.C.-Temperaturrückschließabschnitts 21 wird unten beschrieben.
  • Eine Ansprechverzögerung des C.C.-Temperatursensors 14 wird durch Gleichung (1) wie folgt dargestellt: Texs(i + 1) = aTexs(i) + (1 – a)Tex(i) (1) wobei i eine Variable ist, welche die Anzahl der Steuerungen darstellt und a eine Sensormodellkonstante des C.C.-Temperatursensors 14 ist.
  • Die Gleichung (1) stellt dar, daß die sensorerfaßte C.C.-Temperatur Texs mit einer Verzögerung erster Ordnung (1 – a)/(Z – a) von der tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex erfaßt wird, was graphisch in 3A dargestellt ist.
  • In dieser Ausführungsform sollte jedoch die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex aus der sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs geschätzt werden. Dementsprechend wird ein Modell, wie in 3B gezeigt, betrachtet, welches invers zu dem durch die Gleichung (1) dargestellen Sensormodell ist. Eine Gleichung (2) ist wie folgt auf der Grundlage der Gleichung (1) zum Darstellen dieses inversen Modells abgeleitet: (Z – a)Texs(i) = (1 – a)Tex(i) (2)
  • Dementsprechend wird die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex durch Gleichung (3) wie folgt abgeleitet:
    Figure 00190001
  • Jedoch enthält die Gleichung (3) zukünftige Daten (i + 1), welche nicht verwendet werden können. Dementsprechend wird die Gleichung (3) durch Gleichung (4) wie folgt angenähert:
    Figure 00190002
  • Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu sehen ist, kann auf die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex(i), wenn die Modellkonstante a auf einen geeigneten Wert gesetzt wird, zu der Zeit auf der Grundlage der derzeitigen sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs(i) und der letzten sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs(i – 1) geschlossen werden. Diese tatsächliche C.C.-Temperatur Tex, welche an dem C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21 wie von der Gleichung (4) nachgebildet geschätzt worden ist, wird dem Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22 zugeführt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird ein geeigneter Wert bezüglich der Modellkonstante a im voraus durch Experimente oder anderes abge leitet und in dem C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21 vorab gespeichert.
  • Der Korrekturwert-Ableitungsabschnitt 22 leitet einen Korrekturbetrag Fex bezüglich eines grundlegenden Steuerungsbetrags TAU des Treibstoffeinspritzventils 7 auf der Grundlage einer Differenz e zwischen der vorstehenden geschätzten tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex und einer voreingestellten Solltemperatur TR des katalytischen Konverters 12 (hiernach als "Sollwert der C.C.-Temperatur TR" bezeichnet) ab. Wie leicht einzusehen ist, steuert der Korrekturbetrag Fex einen Betriebszustand des Motors. Der von dem Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22 abgeleitete spezifische Korrekturbetrag wird unten beschrieben.
  • Bei dem Temperatursteuerungssystem dieser bevorzugten Ausführungsform wird der Korrekturbetrag Fex bezüglich des grundlegenden Steuerungsbetrags TAU des Treibstoffeinspritzventils 7 durch Steuern der Differenz e zwischen der tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex und dem Sollwert der C.C.-Temperatur TR unter Verwendung einer sogenannten PID-Steuerung (proportional, integral, differential) abgeleitet.
  • Insbesondere wird an dem Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22, wenn die Differenz e gegeben ist durch: e(i) = TR – Tex (5) ein proportionaler Ausdruck u1(i), d. h. ein proportionaler Korrekturwert, abgeleitet durch: u1(i) = Kpe(i) (6) und es wird ein integraler Ausdruck u2(i) abgeleitet durch: u2(i) = u2(i – 1) + Kie(i) (7) und ein differentieller Ausdruck u3(i) wird abgeleitet durch: u3(i) = Kd{e(i) – e(i – 1)} (8)
  • In den obigen Gleichungen (6), (7) und (8) sind Kp, Ki und Kd jeweils voreingestellte Konstanten.
  • Danach leitet der Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22 den Korrekturbetrag Fex unter Verwendung von Gleichung (9) wie folgt ab: Fex(i) = u1(i) + u2(i) + u3(i) (9)
  • Der von dem Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22 abgeleitete Korrekturbetrag Fex wird dem Multiplizierer 23 zugeführt.
  • Der Multiplizierer 23 multipliziert den grundlegenden Steuerungsbetrag TAU des Treibstoffeinspritzventils 7 mit dem Korrekturbetrag Fex, um einen Steuerungsbetrag TAU' des Treibstoffeinspritzventils 7 als korrigierten Wert des grundlegenden Steuerungsbetrags TAU abzuleiten. Insbesondere leitet der Multiplizierer 23 den Steuerungsbetrag TAU auf der Grundlage von Gleichung (10) wie folgt ab: TAU' = TAU × Fex (10)
  • In der Gleichung (10) stellt der grundlegende Steuerungsbetrag TAU einen grundlegenden Treibstoffeinspritzbetrag des Treibstoffeinspritzventils 7 dar, welcher auf bekannte Art in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Motors abgeleitet ist. Dementsprechend stellt der Steuerungsbetrag TAU einen Treibstoffeinspritzbetrag des Treibstoffeinspritzventils 7 zum Steuern der tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex auf den Sollwert der C.C.-Temperatur TR dar.
  • Im folgenden wird der vollständige Betrieb des Temperatursteuerungssystems entsprechend der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4 bis 7 beschrieben. 4 bis 7 stellen von der Steuerschaltung 20 auszuführende Verfahrensschritte zum Steuern der Temperatur des katalytischen Konverters 12 dar.
  • 4 zeigt ein Flußdiagramm eines Zeitgeberunterbrechungsprogramms 100, welches von der Steuerschaltung 20 beispielsweise pro 100 ms auszuführen ist, zum Durchführen der Temperatursteuerung des katalytischen Konverters 12.
  • Bei diesem Zeitgeberunterbrechungsprogramm 100 führt mit einem Schritt 110 die Steuerschaltung ein Programm zum Schließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur über den C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21 zum Ableiten der tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex aus.
  • 5 zeigt dieses Programm zum Schließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur im Detail. Gemäß 5 liest in einem Schritt 111 die Steuerschaltung 20 die von dem C.C.-Temperatursensor 14 ausgegebene derzeitige sensorerfaßte C.C.-Temperatur Texs(i) aus. Darauf folgend leitet in einem Schritt 112 die Steuerschaltung 20 die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex(i) zu der Zeit auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (4) unter Verwendung der Modellkonstante a, welche in dem C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21 gespeichert ist, und der letzten sensorerfaßten C.C.- Temperatur Texs(i – 1), welche in dem RAM oder dem Ersatz-RAM der Steuerschaltung 20 gespeichert ist, ab.
  • Danach rückt das Programm zu einem Schritt 120 von 4 vor. In dem Schritt 120 führt die Steuerschaltung 20 ein PID-gesteuertes Korrekturbetrag-Ableitungsprogramm über den Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22 zum Ableiten des Korrekturbetrags Fex bezüglich des grundlegenden Steuerungsbetrags TAU aus.
  • 6 stellt dieses Korrekturbetrag-Ableitungsprogramm im Detail dar. Entsprechend 6 leitet in einem Schritt 121 die Steuerschaltung 20 die Differenz e(i) auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (5) unter Verwendung des Sollwerts der C.C.-Temperatur TR und der tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex ab, auf welche in dem Schritt 110 von 4 geschlossen worden ist. Darauf folgend werden in Schritten 122 bis 124 die proportionalen, integralen und differentiellen Korrekturwerte u1(i), u2(i) und u3(i) jeweils durch Ausführen der vorstehenden Gleichungen (6), (7) und (8) in Folge abgeleitet. Danach werden in einem Schritt 125 diese Korrekturwerte u1(i), u2(i) und u3(i) auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (9) addiert, um den Korrekturbetrag Fex(i) abzuleiten. Der auf diese Weise abgeleitete Korrekturbetrag Fex(i) wird ebenso in dem RAM oder dem Ersatz-RAM der Steuerschaltung 20 gespeichert.
  • Wie ersichtlich, führt die Steuerschaltung 20 das vorstehende Programm zum Schließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur und das Korrekturbetrag-Ableitungsprogramm in Folge jedesmal, beispielsweise pro 100 ms, durch, wenn die Zeitgeberunterbrechung erzeugt wird.
  • 7 zeigt ein Flußdiagramm eines Hauptprogramms 1000, welches von der Steuerschaltung 20 auszuführen ist, zum Durchführen der Temperatursteuerung des katalytischen Konverters 12.
  • In diesem Hauptprogramm 1000 liest in einem Schritt 1100 die Steuerschaltung 20 den abgeleiteten und in dem RAM oder dem Ersatz-RAM in dem Schritt 125 von 6 gespeicherten Korrekturbetrag Fex(i) aus und führt diesen Korrekturbetrag Fex(i) dem Multiplizierer zu. Darauf folgend korrigiert in einem Schritt 1200 die Steuerschaltung 20, d. h. der Multiplizierer 23, den grundlegenden Steuerungsbetrag TAU des Treibstoffeinspritzventils 7 auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (10), um den korrigierten Steuerungsbetrag TAU' abzuleiten.
  • Wie einzusehen ist, ist bei der ersten bevorzugten Ausführungsform die Temperatursteuerung des katalytischen Konverters schwach und wird durch Wiederholung der Ausführungen des vorstehenden Hauptprogramms 1000 effektiv durchgeführt.
  • Wie des weiteren ersichtlich ist, kann bei der ersten bevorzugten Ausführungsform das Temperaturrückschließsystem unabhängig durch den C.C.-Temperatursensor 14 und den C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21 gebildet werden.
  • Im folgenden wird eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 8 zeigt ein systematisches Blockdiagramm, welches ein Temperatursteuerungssystem darstellt, das ein Temperaturrückschließsystem enthält, für einen auf einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor in Übereinstimmung mit der zweiten bevorzugten Ausführungsform zum Erklären einer Betriebsbeziehung zwischen zugeordneten Elementen, welche das Temperatursteuerungssystem bilden.
  • Die zweite bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten bevorzugten Ausführungsform lediglich bezüglich einer funktionalen Struktur der Steuerschaltung 20, wie aus 8 ersichtlich ist. Dementsprechend wird bei der folgenden Beschreibung hauptsächlich auf die funktionale Struktur der Steuerschaltung 20 Bezug genommen.
  • In 8 sind dieselben oder entsprechende Elemente wie jene von 2 mit denselben oder entsprechenden Markierungen oder Symbolen bezeichnet, damit deren Erklärung zur Vermeidung einer redundanten Offenbarung ausgelassen werden kann. 1 wird ebenso auf die zweite bevorzugte Ausführungsform angewandt.
  • Unter Bezugnahme auf 8 enthält bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform die Steuerschaltung 20 neu einen Modellkonstanten-Ableitungsabschnitt eines gesteuerten Gegenstands 24. Der Modellkonstanten-Ableitungsabschnitt 24 leitet Modellkonstanten eines gesteuerten Gegenstands α, β und γ ab und führt diese Modellkonstanten einem Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22' zu.
  • Der Modellkonstanten-Ableitungsabschnitt 24 leitet die Modellkonstanten α, β und γ eines Modells eines gesteuerten Gegenstands in Realzeit unter Verwendung der von dem C.C.-Temperatursensor 14 überwachten sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs und eines von dem Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22' abgeleiteten Korrekturbetrag Fex ab. Die vom Modellkonstanten-Ableitungsabschnitt 24 abgeleitete spezifische Modellkonstante wird unten beschrieben.
  • Eine Verzögerung erster Ordnung bezüglich der von dem C.C.-Temperatursensor 14 erfaßten C.C.-Temperatur Texs wird durch Gleichung (11) wie folgt dargestellt: Texs(i + 1) = αTexs(i) + βTexs(i) + γ (11) wobei die Modellkonstante α eine unbekannte Konstante ist, welche eine Zeitkonstante des C.C.-Temperatursensors 14 verkörpert, die Modellkonstanten β und γ unbekannte Konstanten sind, welche jeweils einen physikalischen Positionszustand des katalytischen Konverters 12, verschiedene Störgrößen und ähnliches verkörpern und i eine Variable ist, welche die Anzahl der Steuerungen darstellt.
  • Da die Modellkonstanten α, β und γ in der Gleichung (11) jeweils unbekannt sind, werden diese Modellkonstanten als angenommene Werte überschrieben, und die Gleichung (11) wird des weiteren in ein bekanntes Signal und ein unbekanntes Signal aufgespalten, so daß die Gleichung (12) wie folgt abgeleitet wird:
    Figure 00260001
  • Danach werden die angenommenen Werte der unbekannten Modellkonstanten α, β und γ unter Verwendung der Fehlerquadratmethode abgeleitet.
  • Insbesondere, wenn Gleichungen (13) wie folgt gegeben sind:
    Figure 00260002
    Figure 00270001
    wobei θ einen Parametervektor und W einen Meßwertvektor darstellt, und wenn Gleichung (14) wie folgt erfüllt ist:
    Figure 00270002
    dann gilt die folgende Beziehung (15) unter der Bedingung, daß i → ∞: α ^(i) → α β ^(i) → β γ ^(i) → γ (15)
  • Dementsprechend können durch Verwendung des Algorithmus der Gleichung (14) die bisher unbekannten Modellkonstanten α, β und γ abgeleitet werden. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Gleichung (14) in Realzeit ausgeführt, und die abgeleiteten Werte werden aus Gründen der Vereinfachung als die geforderten Modellgrößen α(i), β(i) und γ(i) eingesetzt.
  • In der Gleichung (14) wird Γ definiert als
    Figure 00270003
    und stellt eine symmetrische 3×3-Matrix dar, deren Anfangswert definiert ist mit:
    Figure 00280001
  • Unter Bezugnahme auf 8 ist der Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22' eingerichtet, den Korrekturbetrag Fex unter Verwendung der Modellkonstanten abzuleiten, welche in Realzeit, wie oben beschrieben, abgeleitet und aktualisiert worden sind.
  • Wenn bei der vorstehenden ersten bevorzugten Ausführungsform der Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22 der Steuerschaltung 20 den Korrekturbetrag Fex bezüglich des grundlegenden Steuerungsbetrags TAU des Treibstoffeinspritzventils 7 mittels Durchführung der PID-Steuerung der Differenz zwischen der tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex und dem Sollwert der C.C.-Temperatur TR ableitet, sind die Konstanten Kp, Ki und Kd, welche für die proportionalen, integralen und differentiellen Ausdrücke verwendet werden, jeweils fest. Die Konstante Kp des proportionalen Ausdrucks (hiernach als "Proportionalkonstante Kp" bezeichnet) kann durch die von dem Modellkonstanten-Ableitungsabschnitt 24 abgeleiteten Modellkonstanten ersetzt werden.
  • Die Art des spezifischen Ersetzens des Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitts 22' wird unten beschrieben.
  • Zuerst wird ein Ausdruck des Korrekturbetrags Fex auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (11) wie folgt abgeleitet:
    Figure 00280002
  • Darauf folgend ergibt sich durch Umstellung der Gleichung (18) unter Verwendung von Gleichung (19) wie folgt: Texs(i + 1) = Texs(i) = Texso + e(i) (19) Gleichung 20:
    Figure 00290001
    wobei Texso eine sensorerfaßte C.C.-Temperatur Texs darstellt, welche von dem C.C.-Temperatursensor 14 erfaßt worden ist, wenn der grundlegende Steuerungsbetrag TAU um einen Korrekturbetrag Fexo korrigiert wird.
  • Dementsprechend kann die Proportionalkonstante Kp durch die Modellkonstanten α und β wie folgt ersetzt werden:
    Figure 00290002
  • Da der Korrekturbetrag Fex unter Verwendung dieser Realzeit-Modellkonstanten abgeleitet wird, welche von dem Modellkonstanten-Ableitungsabschnitt 24 abgeleitet worden sind, wird der auf diese Weise abgeleitete Korrekturbetrag Fex zu einem verläßlicheren Datenwert, welcher beispielsweise frei von altersabhängigen Veränderungen ist.
  • Nun wird der vollständige Betrieb des Temperatursteuerungssystems entsprechend der zweiten bevorzugten Ausfüh rungsform unter Bezugnahme auf 9 bis 12 beschrieben. 9 bis 12 stellen von der Steuerschaltung 20 auszuführende Verfahrensschritte zum Steuern der Temperatur des katalytischen Konverters 12 dar.
  • 9 zeigt ein Flußdiagramm eines von der Steuerschaltung 20 beispielsweise pro 100 ms auszuführenden Zeitgeberunterbrechungsprogramms 200 zum Durchführen der Temperatursteuerung des katalytischen Konverters 12.
  • Bei diesem Zeitgeberunterbrechungsprogramm 200 führt in einem Schritt 210 die Steuerschaltung 20 ein Programm zum Schließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur über den C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21 zum Ableiten der tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex aus.
  • 10 zeigt dieses Programm zum Schließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur im Detail. Entsprechend 10 liest in einem Schritt 211 die Steuerschaltung 20 die von dem C.C.-Temperatursensor 14 ausgegebene, derzeitig sensorerfaßte C.C.-Temperatur Texs(i) aus. Darauf folgend leitet in einem Schritt 212 die Steuerschaltung 20 die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex(i) zu der Zeit auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (4) unter Verwendung der in dem Schritt 211 gelesenen derzeitigen sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs(i), der vorstehenden in dem C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21 gespeicherten Sensormodellkonstante a und der in dem RAM oder dem Ersatz-RAM der Steuerschaltung 20 gespeicherten letzten sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs(i – 1) ab.
  • Danach rückt das Programm zu einem Schritt 220 von 9 vor. In dem Schritt 220 führt die Steuerschaltung 20 ein Korrekturbetrag-Ableitungsprogramm über den Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22' zum Ableiten des Korrekturbetrags Fex bezüglich des grundlegenden Steuerungsbetrags TAU aus.
  • 11 stellt dieses Korrekturbetrag-Ableitungsprogramm im Detail dar. Ensprechend 11 leitet mit einem Schritt 221 die Steuerschaltung 20 die Differenz e(i) auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (5) unter Verwendung des Sollwerts der C.C.-Temperatur TR und der in dem Schritt 210 von 9 geschätzten tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex ab. Darauf folgend wird in einem Schritt 222 der proportionale Korrekturwert u1(i) auf der Grundlage folgender Gleichung (22) unter Verwendung der in Realzeit von dem Modellkonstanten-Ableitungsabschnitt 24 korrigierten oder aktualisierten Modellkonstanten abgeleitet:
    Figure 00310001
  • Danach werden mit den Schritten 223 und 224 die integralen und differentiellen Korrekturwerte u2(i) und u3(i) jeweils durch Ausführen der vorstehenden Gleichungen (7) und (8) abgeleitet. Danach werden in einem Schritt 225 diese Korrekturwerte u1(i), u2(i) und u3(i) auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (9) addiert, um den Korrekturbetrag Fex(i) abzuleiten. Wie oben beschrieben, ist der auf diese Weise abgeleitete Korrekturbetrag Fex(i) frei von altersbedingten Veränderungen und stellt somit einen sehr genauen und zuverlässigen Datenwert dar. Der Korrekturbetrag Fex(i) wird ebenso in dem RAM oder dem Ersatz-RAM in der Steuerschaltung 20 gespeichert.
  • Danach rückt das Programm zu einem Schritt 230 von 9 vor. In dem Schritt 230 führt die Steuerschaltung 20 ein Modellkonstanten-Korrekturprogramm über den Modellkonstanten-Ableitungsabschnitt 24 zur Korrektur oder Aktualisierung der Modellkonstanten unter Verwendung des Korrekturbetrags Fex (um genau zu sein, des Korrekturbetrags Fex(i – 3), welcher dreimal vor dem derzeitigen Ausführungszyklus die ses Zeitgeberunterbrechungsprogramms abgeleitet worden ist und in dem RAM oder Ersatz-RAM gespeichert worden ist) und der derzeitigen sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs(i) aus.
  • 12 stellt dieses Modellkonstanten-Korrekturprogramm im Detail dar. Entsprechend 12 initialisiert in einem Schritt 231 die Steuerschaltung 20 zuerst die vorstehende symmetrische Matrix Γ, wie durch die vorstehende Gleichung (17) angezeigt. Danach werden in Schritten 232 und 233 der Meßwertvektor und der Parametervektor jeweils, wie durch die vorstehende Gleichung (13) angezeigt, definiert. Darauf folgend wird in einem Schritt 234 die symmetrische Matrix Γ definiert, wie durch die vorstehende Gleichung (16) angezeigt ist. Danach wird in einem Schritt 235 die vorstehende Gleichung (14) ausgeführt, um die Modellkonstanten α(i), β(i) und γ(i) abzuleiten. In einem darauf folgenden Schritt 236 werden die abgeleiteten Modellkonstanten α(i), β(i) und γ(i) in dem RAM oder dem Ersatz RAM der Steuerschaltung 20 als korrigierte oder aktualisierte Werte der Modellkonstanten α, β und γ gespeichert.
  • Wie einzusehen ist, führt die Steuerschaltung 20 in der zweiten bevorzugten Ausführungsform das vorstehende Programm zum Schließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur, das Korrekturbetrag-Ableitungsprogramm und das Modellkonstanten-Korrekturprogramm in Folge jedesmal durch, wenn die Zeitgeberunterbrechung erzeugt worden ist, beispielsweise pro 100 ms.
  • Das Hauptprogramm 1000, wie in 7 gezeigt, wird ebenso in der zweiten bevorzugten Ausführungsform auf dieselbe Art wie in der vorstehenden ersten bevorzugten Ausführungsform ausgeführt. Dementsprechend wird keine weitere detaillierte Erklärung diesbezüglich abgegeben.
  • Da bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform die Modellkonstanten bezüglich des Modells des gesteuerten Gegen stands in Realzeit abgeleitet und aktualisiert werden, um den tatsächlichen Betriebszustand des Motors genauer darzustellen, und da des weiteren der Korrekturbetrag Fex unter Verwendung dieser Realzeit-Modellkonstanten abgeleitet wird, können individuelle Differenzen des gesteuerten Gegenstands automatisch kompensiert werden, welche durch beispielsweise altersbedingte Veränderung und Ungleichheit infolge des Herstellungsverfahrens hervorgerufen werden.
  • Wie einzusehen ist, kann bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform das Temperaturrückschließsystem unabhängig von dem C.C.-Temperatursensor 14 und dem C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21 gebildet werden.
  • Im folgenden wird eine dritte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 13 zeigt ein systematisches Blockdiagramm, welches ein Temperatursteuerungssystem darstellt, das ein Temperaturrückschließsystem enthält, für einen auf einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor in Übereinstimmung mit der dritten bevorzugten Ausführungsform zum Erklären einer Betriebsbeziehung zwischen zugeordneten Elementen, welche das Temperatursteuerungssystem bilden.
  • Die dritte bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten bevorzugten Ausführungsform lediglich in einer funktionalen Struktur der Steuerschaltung 20, wie aus 13 zu sehen ist. Dementsprechend bezieht sich die folgende Beschreibung in der Hauptsache auf eine derartige funktionale Struktur der Steuerschaltung 20.
  • In 13 sind dieselben oder entsprechende Elemente wie jene in 2 mit denselben oder entsprechenden Markierungen oder Symbolen bezeichnet, damit eine diesbezügliche Erklärung zur Vermeidung einer redundanten Offenbarung ausgelassen werden kann. 1 wird ebenso auf die dritte bevorzugte Ausführungsform angewandt.
  • Ensprechend 13 schätzt oder schließt bei der dritten bevorzugten Ausführungsform ein C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21' ebenso auf die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex des katalytischen Konverters 12 auf der Grundlage einer von dem C.C.-Temperatursensor 14 erfaßten sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs und in Voraussicht einer Verzögerung erster Ordnung des Verhaltens des C.C.-Temperatursensors 14 wie der C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21 in der ersten bevorzugten Ausführungsform. Jedoch schließt der C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21' der dritten bevorzugten Ausführungsform auf die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex auf der Grundlage eines Sensormodells des C.C.-Temperatursensors 14, welcher unterschiedlich zu demjenigen des C.C.-Temperatursensors 14 der ersten bevorzugten Ausführungsform ist. Die spezifische Rückschließart des C.C.-Temperaturrückschließabschnitts 21' wird unten beschrieben.
  • In der dritten bevorzugten Ausführungsform wird eine Ansprechverzögerung des C.C.-Temperatursensors 14 durch Gleichung (23) wie folgt dargestellt: Texs(i) = a1Texs(i – 1) + b1Tex(i) + b2Tex(i – 1) (23)wobei i eine Variable ist, welche die Anzahl der Steuerungen darstellt, und a1, b1 sowie b2 jeweils Modellkonstanten des C.C.-Temperatursensors 14 sind.
  • Die Gleichung (23) stellt dar, daß die sensorerfaßte C.C.-Temperatur Texs mit einer Verzögerung erster Ordnung (b1Z + b2)/(Z – a1) aus der tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex erfaßt wird, was in 14A graphisch dargestellt ist. Jedoch sollte bei dieser bevorzugten Ausführungsform wie bei der vorstehenden ersten bevorzugten Ausführungsform auf die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex aus der sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs geschlossen werden. Dementsprechend wird ein Modell erwogen, welches invers zu dem durch die Gleichung (23) dargestellten Sensormodell ist, wie in 14B dargestellt. Gleichung (24) wird wie folgt auf der Grundlage der Gleichung (23) zum Darstellen dieses inversen Modells abgeleitet: (Z – a1)Texs(i) = (b1Z + b2)Tex(i) (24)
  • Dementsprechend wird die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex durch Gleichung (25) wie folgt abgeleitet:
    Figure 00350001
  • Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit eine Modellkonstante c1 eingeführt, welche eine Störgröße darstellt, woraus sich Gleichung (26) wie folgt ableitet:
    Figure 00350002
  • Wenn, wie aus der vorstehenden Beschreibung einzusehen ist, die Modellkonstanten a1, b1, b2 und c1 auf geeignete Werte bestimmt sind, kann auf die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex(i) zu dieser Zeit auf der Grundlage der derzeitigen sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs(i), der letzten sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs(i – 1) und der letzten tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex(i – 1) geschlossen werden. Diese tatsächliche C.C.-Temperatur Tex, auf welche von dem C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21' wie von der Glei chung (26) modelliert geschlossen worden ist, wird dem Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22 zugeführt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform werden wie bei der vorstehenden ersten bevorzugten Ausführungsform geeignete Werte bezüglich der Modellkonstanten a1, b1, b2 und c1 im voraus durch Experimente oder ähnliches abgeleitet und in dem C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21' vorgespeichert.
  • Der Korrekturwert-Ableitungsabschnitt 22 leitet den Korrekturbetrag Fex bezüglich des grundlegenden Steuerungsbetrags TAU des Treibstoffeinspritzventils 7 auf der Grundlage der Differenz e zwischen der geschätzten tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex und dem voreingestellten Sollwert der C.C.-Temperatur TR ab.
  • Der Multiplizierer 23 multipliziert den grundlegenden Steuerungsbetrag TAU des Treibstoffeinspritzventils 7 mit dem Korrekturbetrag Fex, um den Steuerungsbetrag TAU' des Treibstoffeinspritzventils 7 als korrigierten Wert des grundlegenden Steuerungsbetrags TAU abzuleiten.
  • Da der Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22 und der Multiplizierer 23 dieser bevorzugten Ausführungsform dieselben wie jene der ersten bevorzugten Ausführungsform sind, wird diesbezüglich keine weitere detaillierte Erklärung erstellt.
  • Im folgenden wird der vollständige Betrieb des Temperatursteuerungssystems entsprechend der dritten bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
  • Bei der dritten bevorzugten Ausführungsform führt die Steuerschaltung 20 ein Zeitgeberunterbrechungsprogramm entsprechend dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm 100 aus, wie in 4 gezeigt, zum Durchführen der Temperatursteuerung des katalytischen Konverters 12. Wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform führt die Steuerschaltung 20 das Zeitgeberunterbrechungsprogramm biespielsweise pro 100 ms aus.
  • Insbesondere führt bei dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm die Steuerschaltung 20 zuerst ein Programm zum Rückschließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur über den C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21' zum Ableiten der tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex aus. 15 stellt dieses Programm zum Schließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur im Detail dar, welchem bei der dritten bevorzugten Ausführungsform die Bezugszahl 310 zugewiesen ist.
  • Entsprechend 15 liest in einem Schritt 311 die Steuerschaltung 20 die von dem C.C.-Temperatursensor 14 ausgegebene derzeitige sensorerfaßte C.C.-Temperatur Texs(i) aus. Darauf folgend schließt in einem Schritt 312 die Steuerschaltung 20 auf die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex(i) zu der Zeit auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (26) unter Verwendung der in dem Schritt 311 ausgelesenen derzeitigen sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs(i), der Modellkonstanten a1, b1, b2 und c1, welche in dem C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21' gespeichert sind, und der letzten sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs(i – 1) und der letzten tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex(i – 1), welche in dem RAM oder dem Ersatz-RAM der Steuerschaltung 20 gespeichert sind.
  • Bezüglich des Zeitgeberunterbrechungsprogramms führt die Steuerschaltung 20 das Korrekturbetrag-Ableitungsprogramm über den Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22 zum Ableiten des Korrekturbetrags Fex bezüglich des grundlegenden Steuerungsbetrags TAU aus. Da dieses Korrekturbetrag-Ableitungsprogramm gerade dem Korrekturbetrag-Ableitungsprogramm 120 von 6 der ersten bevorzugten Ausführungsform entspricht, wird diesbezüglich keine weitere detaillierte Erläuterung abgegeben.
  • Wie einzusehen ist, führt die Steuerschaltung 20 der dritten bevorzugten Ausführungsform das vorstehende Programm zum Rückschließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur und das Korrekturbetrag-Ableitungsprogramm in Folge jedesmal durch, wenn die Zeitgeberunterbrechung erzeugt worden ist, beispielsweise pro 100 ms.
  • Das Hauptprogramm 1000, wie in 7 gezeigt, wird ebenso bei der dritten bevorzugten Ausführungsform auf dieselbe Art wie bei der vorstehenden ersten bevorzugten Ausführungsform ausgeführt, um den grundlegenden Steuerungsbetrag TAU auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (10) zu korrigieren. Dementsprechend wird diesbezüglich keine weitere detaillierte Erläuterung abgegeben.
  • Wie einzusehen ist, wird ebenso bei der dritten bevorzugten Ausführungsform die Temperatursteuerung des katalytischen Konverters 12 weich und effektiv durch Wiederholung von Ausführungen des vorstehenden Hauptprogramms 1000 durchgeführt. Des weiteren kann bei der dritten bevorzugten Ausführungsform auf die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex genauer geschlossen werden, da der C.C.-Temperatursensor 14 angenähert ist, so daß sein inverses Modell wie durch die vorstehende Gleichung (26) dargestellt, gebildet ist.
  • Wie des weiteren einzusehen ist, kann bei der dritten bevorzugten Ausführungsform das Temperaturrückschließsystem unabhängig von dem C.C.-Temperatursensor 14 und dem C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21' gebildet werden.
  • Im folgenden wird eine vierte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 16 zeigt ein systematisches Blockdiagramm, welches ein Temperatursteuerungssystem darstellt, das ein Temperaturrückschließsystem enthält, für einen auf einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor entsprechend der vierten be vorzugten Ausführungsform zum Erklären einer Betriebsbeziehung zwischen zugeordneten Elementen, welche das Temperatursteuerungssystem bilden.
  • Die vierte bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von den vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen lediglich in einer funktionalen Struktur der Steuerschaltung 20, wie aus 16 zu sehen ist. Dementsprechend bezieht sich die folgende Beschreibung hauptsächlich auf eine derartige funktionale Struktur der Steuerschaltung 20.
  • Wie aus 16 einzusehen ist, besitzt die Steuerschaltung 20 der vierten bevorzugten Ausführungsform eine funktionale Struktur wie eine Kombination der vorstehenden zweiten und dritten bevorzugten Ausführungsformen. Dementsprechend sind dieselben Elemente oder Elemente, die denen von 8 und 13 entsprechen, mit denselben oder entsprechenden Markierungen und Symbolen bezeichnet, damit zur Vermeidung einer redundanten Offenbarung eine diesbezügliche Erläuterung ausgelassen werden kann. 1 wird ebenso auf die vierte bevorzugte Ausführungsform angewendet.
  • Bei der vierten bevorzugten Ausführungsform entsprechend 16 wird der Rückschließabschnitt bezüglich der tatsächlichen C.C.-Temperatur wie durch die vorstehende Gleichung (26) dargestellt invers zu dem Sensormodell des C.C.-Temperatursensors 14 zum Schließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex wie bei der dritten bevorzugten Ausführungsform modelliert. Der Modellkonstanten-Ableitungsabschnitt 24 des gesteuerten Gegenstands leitet die Modellkonstanten α, β und γ des Modells des gesteuerten Gegenstands in Realzeit auf der Grundlage der von dem C.C.-Temperatursensor 14 sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs und des von dem Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22' abgeleiteten Korrekturbetrags Fex ab wie bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform. Des weiteren leitet der Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22' den Korrekturbetrag Fex unt er Verwendung der von dem Modellkonstanten-Ableitungsabschnitt 24 abgeleiteten Realzeit-Modellkonstanten wie bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform ab.
  • Dementsprechend führt bei der vierten bevorzugten Ausführungsform die Steuerschaltung 20 die Temperatursteuerung des katalytischen Konverters 12 auf folgende Art durch:
    • (1) Die Steuerschaltung 20 führt ein Zeitgeberunterbrechungsprogramm entsprechend dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm 200, wie in 9 gezeigt, durch;
    • (2) zum Schließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex in dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm führt die Steuerschaltung 20 ein Programm zum Rückschließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur entsprechend dem Programm zum Rückschließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur 310 aus, wie in 15 gezeigt;
    • (3) zum Ableiten des Korrekturbetrags Fex in dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm führt die Steuerschaltung 20 ein Korrekturbetrag-Ableitungsprogramm entsprechend dem Korrekturbetrag-Ableitungsprogrammm 220 aus, wie in 11 gezeigt;
    • (4) zum Aktualisieren der Modellkonstanten des Modells des gesteuerten Gegenstands in dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm führt die Steuerschaltung 20 ein Modellkonstanten-Korrekturprogramm entsprechend den Modellkonstanten-Korrekturprogramm 230 aus, wie in 12 gezeigt; und
    • (5) die Steuerschaltung 20 führt das Hauptprogramm 1000 von 7 wie bei den vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen aus.
  • Dementsprechend sind bei der vierten bevorzugten Ausführungsform die von der vorstehenden zweiten und dritten bevorzugten Ausführungsform realisierten Vorteile miteinander kombiniert, so daß nicht nur auf die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex mit hoher Genauigkeit geschlossen werden kann, sondern daß ebenso individuelle Differenzen des gesteuerten Gegenstands, welche durch altersbedingte Veränderung und Ungleichmäßigkeit infolge des Herstellungsverfahrens hervorgerufen sind, effektiv kompensiert werden können.
  • Wie einzusehen ist, kann bei der vierten bevorzugten Ausführungsform das Temperaturrückschließsystem unabhängig von dem C.C.-Temperatursensor 14 und dem C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21 gebildet werden.
  • Bei den vorstehenden ersten bis vierten Ausführungsformen ist das Verhalten des C.C.-Temperatursensors 14 annähernd gleich, um das Sensormodell in Voraussicht der Verzögerung erster Ordnung des diesbezüglichen Verhaltens im voraus zu bilden, und danach wird das zu dem Sensormodell inverse Modell im voraus gebildet, so daß auf die Temperatur des Katalysators oder des katalytischen Konverters, welcher ein zu steuerndes konkretes Teil ist, wobei sich die Temperatur in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors ändert, unmittelbar unter Verwendung des vorstehenden inversen Modells und der Modellkonstanten des Sensormodells geschlossen wird, welche ebenso im voraus durch Experimente oder ähnliches abgeleitet sind. Bei diesen bevorzugten Ausführungsformen kann auf die tatsächliche C.C.-Temperatur zuverläßlich geschlossen werden, solange wie bei der Modellkonstante/-konstanten keine Abweichung hervorgerufen wird. Wenn demgegenüber eine Abweichung bei der Modellkonstanten bzw. den Modellkonstanten beispielsweise in folge einer altersbedingten Änderung der Motorzustands hervorgerufen wird, enthält die zu schätzende tatsächliche C.C.-Temperatur in Übereinstimmung damit unvermeidlich einen entsprechenden Fehler.
  • Im Hinblick darauf wird unten eine fünfte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Die fünfte bevorzugte Ausführungsform ist auf der Grundlage folgenden Prinzips strukturiert:
    Während beispielsweise des sogenannten Motorbremsens, bei welchem die Motorgeschwindigkeit relativ hoch ist und das Drosselklappenventil vollständig geschlossen ist, oder einer Motorgeschwindigkeit, welche einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird die Treibstoffabschaltung durchgeführt, um die Treibstoffeinspritzung zu beenden. Wenn die Treibstoffabschaltung somit durchgeführt wird, während der Motor betrieben wird, wird die Abgastemperatur verringert und einem bestimmten konstanten Wert angeglichen.
  • Dementsprechend kann ein zu verwendender Temperatursensor mittels der vorstehenden Temperatur modelliert werden, welche näherungsweise als Referenzwert verwendet werden kann. Des weiteren kann durch Korrektur oder Aktualisierung von Modellkonstanten des Sensormodells jedesmal, wenn eine derartige Modellierung durchgeführt wird, die Zuverlässigkeit der projektierten Temperatur sogar dann sichergestellt werden, wenn die vorstehende Abweichung bei den Modellkonstanten infolge der altersbedingten Änderung des Motorbetriebszustands hervorgerufen wird.
  • Obwohl die Treibstoffabschaltung sowohl ein Konvergieren der Abgastemperatur als auch der Temperatur des katalytischen Konverters auf einen bestimmten Wert hervorruft, ist es hier wünschenswert, eine Steuerung der Abgastemperatur durchzuführen, da die Temperatur des katalytischen Konverters mehr Zeit zum Konvergieren auf diesen konstanten Wert benötigt.
  • 17 zeigt ein systematisches Blockdiagramm, welches ein Temperatursteuerungssystem darstellt, das ein Tempera turrückschließsystem enthält, für einen auf einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor entsprechend der fünften bevorzugten Ausführungsform zum Erläutern der Betriebsbeziehung zwischen zugeordneten Elementen, welche das Temperatursteuerungssystem bilden.
  • Wie aus 17 ersichtlich ist, wird bei der fünften bevorzugten Ausführungsform die Abgastemperatur anstelle der Temperatur des katalytischen Konverters unter Verwendung des E.G.-Temperatursensors 13, welcher in dem Abgaskrümmer 11 angeordnet ist, gesteuert, so daß sich eine funktionale Struktur der Steuerschaltung 20 der fünften bevorzugten Ausführungsform von jenen der vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen dementsprechend unterscheidet, unten beschrieben wird.
  • In 17 werden dieselben oder entsprechende Elemente wie jene in den vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen mit denselben oder entsprechenden Markierungen oder Symbolen bezeichnet, damit eine diesbezügliche Erklärung zur Vermeidung einer redundanten Offenbarung ausgelassen werden kann. 1 wird ebenso auf die fünfte Ausführungsform angewandt.
  • Wie in 17 gezeigt, enthält die Steuerschaltung 20 der fünften bevorzugten Ausführungsform neu einen Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25 zum Ableiten einer Sensormodellkonstanten a. Die von dem Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25 abgeleitete Sensormodellkonstante a wird danach einem Abgastemperatur-Rückschließabschnitt (hiernach als "E.G.-Temperaturrückschließabschnitt" bezeichnet) 26, welcher auf eine tatsächliche Abgastemperatur Tex (hiernach als "tatsächliche E.G.-Temperatur Tex" bezeichnet) auf der Grundlage der eingegebenen Modellkonstante a zugeführt.
  • Insbesondere stellt der Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25 zuerst eine gegebene konstante Temperatur T im Ansprechen auf ein Treibstoffabschaltungssignal ein, welches darstellt, daß die vorstehende Treibstoffabschaltung durchgeführt wird. Die gegebene konstante Temperatur T stellt einen Pseudowert dar, auf welchen die Abgastemperatur angenommenerweise infolge der Ausführung der Treibstoffabschaltung konvergieren soll (hiernach als "E.G.-Konvergenztemperatur T" bezeichnet), und wird im voraus durch Experimente oder ähnliches abgeleitet und in dem Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25 vorgespeichert. Der Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25 arbeitet des weiteren, um ein Verhalten der von dem E.G.-Temperatursensor 13 erfaßten Abgastemperatur Texs (hiernach als "sensorerfaßte E.G.-Temperatur Texs" bezeichnet) unter Verwendung der gegebenen konstanten Temperatur T als Referenzwert zu modellieren. Insbesondere bildet der Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25 ein Modell aus, welches das Verhalten der sensorerfaßten E.G.-Temperatur Texs ab dem Zeitpunkt annähert, zu welchem sie von dem E.G.-Temperatursensor 13 erfaßt worden ist, bis zu einem Zeitpunkt, zu welchem sie die E.G.-Konvergenztemperatur T erreicht. Des weiteren leitet der Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25 die Modellkonstante a des gebildeten Modells jedesmal dann ab oder aktualisiert sie, wenn eine derartige Modellierung durchgeführt wird. Die spezifische Modellkonstanten-Ableitungsart des Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitts 25 wird unten beschrieben.
  • Das Verhalten (eine Verzögerung erster Ordnung) der sensorerfaßten E.G.-Temperatur Texs, welche von dem E.G.-Temperatursensor 13 erfaßt worden ist, wird auf eine Art modelliert, welche ähnlich derjenigen der vorstehenden Gleichung (1) ist. Insbesondere wird das Verhalten der sensorerfaßten E.G.-Temperatur Texs dargestellt durch folgende Gleichung (27), welche jedoch des weiteren eine Modellkon stante c1 enthält, die eine Störgröße darstellt, zum weiteren Verbessern der Genauigkeit: Texs(i) = aTexs(i – 1) + (1 – a)Tex(i – 1) + c1 (27)
  • Aus Gründen der Vereinfachung wird der Ausdruck (1 – a) in der Gleichung (27) durch eine Konstante b ersetzt, so daß folgende Gleichung (28) zum Darstellen des Modells des Verhaltens der sensorerfaßten E.G.-Temperatur Texs abgeleitet wird. Texs(i) = aTexs(i – 1) + bTex(i – 1) + c1 (28)
  • Unten werden die Modellkonstanten a, b und c1 auf der Grundlage der Gleichung (28) abgeleitet.
  • Da die Modellkonstanten a, b und c1 der Gleichung (28) unbekannt sind, werden diese Modellkonstanten als angenommene Werte umgeschrieben, und die Gleichung (28) wird des weiteren in ein bekanntes Signal und ein unbekanntes Signal aufgespalten, so daß sich Gleichung (29) wie folgt ergibt:
    Figure 00450001
  • Danach werden die angenommenen Werte der unbekannten Modellkonstanten a, b und c1 unter Verwendung der Fehlerquadratmethode abgeleitet.
  • Insbesondere, wenn Gleichungen (30) wie folgt gegeben sind:
    Figure 00460001
    wobei θ einen Parametervektor und W einen Meßwertvektor darstellt, und wenn Tex(i) durch die vorstehende E.G.-Konvergenztemperatur T ersetzt wird, um Gleichung (31) wie folgt abzuleiten:
    Figure 00460002
    und wenn des weiteren Gleichung (32) wie folgt erfüllt ist:
    Figure 00460003
    dann ist folgende Beziehung (33) unter der Bedingung garantiert, daß i → ∞: a ^ → a b ^ → b c ^ → c (33)
  • Dementsprechend können durch Verwendung des Algorithmus der Gleichung (32) die Modellkonstanten a, b und c1, welche unbekannt sind, abgeleitet werden. Dementsprechend wird bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Gleichung (32) in Realzeit ausgeführt, und es werden die abgeleiteten Werte als die geforderten Modellkonstanten a(i), b(i) und c1(i) zur Vereinfachung bestimmt.
  • In der Gleichung (32) wird Γ wie folgt definiert:
    Figure 00470001
    und stellt eine symmetrische 3×3-Matrix dar, deren Anfangswert definiert ist durch:
    Figure 00470002
  • Entsprechend 17 schließt der E.G.-Temperaturrückschließabschnitt 26 auf die tatsächliche E.G.-Temperatur Tex unter Verwendung der Konstanten a unter den Sensormodellkonstanten, welche auf diese Weise abgeleitet und aktualisiert worden sind, d. h. in Voraussicht oder Berücksichtigung der Verzögerung erster Ordnung des E.G.-Temperatursensors 13 selbst. Da diese Tex-Rückschließart der unter Bezugnahme auf die vorstehenden Gleichungen (1) bis (4) be schriebenen Tex-Rückschließart entspricht, wird diesbezüglich keine weitere detaillierte Erläuterung gegeben.
  • Da der Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22, der Multiplizierer 23 und der Modellkonstanten-Ableitungsabschnitt 24 des gesteuerten Gegenstands bei der in 17 gezeigten fünften bevorzugten Ausführungsform dieselben wie diejenigen der in 8 gezeigten zweiten bevorzugten Ausführungsform sind, wird diesbezüglich keine weitere Erörterung gegeben.
  • Im folgenden wird der Gesamtbetrieb des Temperatursteuerungssystems in Übereinstimmung mit der fünften bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 18 bis 20 beschrieben. 18 bis 20 zeigen Verfahrensschritte, welche von der Steuerschaltung 20 zum Steuern der Abgastemperatur auszuführen sind.
  • 18 zeigt ein Flußdiagramm eines Zeitgeberunterbrechungsprogramms 500, welches von der Steuerschaltung 20 beispielsweise pro 100 ms auszuführen ist, zum Durchführen der Abgastemperatursteuerung.
  • Bei diesem Zeitgeberunterbrechungsprogramm 500 führt in einem Schritt 510 die Steuerschaltung 20 ein Programm zum Schließen auf die tatsächliche E.G.-Temperatur über den Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25 und den E.G.-Temperaturrückschließabschnitt 26 zum Ableiten der tatsächlichen E.G.-Temperatur Tex aus.
  • 19 zeigt dieses Programm zum Schließen auf die tatsächliche E.G.-Temperatur im Detail. Entsprechend 19 beurteilt in einem Schritt 510A die Steuerschaltung 20 auf der Grundlage des Vorhandenseins oder des Fehlens des Treibstoffabschaltungssignals zuerst, ob die Treibstoffabschaltung durchgeführt wird. Wenn in dem Schritt 510A die Antwort positiv ist, d. h. wenn die Treibstoffabschaltung durchgeführt wird, rückt das Programm zu einem Schritt 511 vor, bei welchem die vorstehende E.G.-Konvergenztemperatur T eingestellt wird. Darauf folgend führt in einem Schritt 512 die Steuerschaltung das Modellieren, wie durch die vorstehenden Gleichungen (27) oder (28) dargestellt, durch. Danach führt die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 513 ein Sensormodellkonstanten-Korrekturprogramm zum Korrigieren der Sensormodellkonstanten aus.
  • 20 zeigt dieses Sensormodellkonstanten-Korrekturprogramm im Detail. Entsprechend 21 initialisiert in einem Schritt 5131 die Steuerschaltung 20 zuerst die vorstehende symmetrische Matrix Γ, wie durch die vorstehende Gleichung (35) angezeigt. Danach werden in Schritten 5132 und 5133 der Meßwertvektor und der Parametervektor definiert, wie durch die vorstehenden Gleichungen (30) und (31) dargestellt ist. Darauf folgend wird in einem Schritt 5134 die symmetrische Matrix Γ, wie in der vorstehenden Gleichung (34) angezeigt, definiert. Danach wird in einem Schritt 5135 die vorstehende Gleichung (32) ausgeführt, um die Modellkonstanten a(i), b(i) und c1(i) abzuleiten. In einem darauf folgenden Schritt 5136 werden die abgeleiteten Modellkonstanten a(i), b(i) und c1(i) in dem RAM oder dem Ersatz-RAM in der Steuerschaltung 20 als korrigierte oder aktualisierte Werte der Modellkonstanten a, b und c1 gespeichert.
  • Wenn demgegenüber die Antwort in dem Schritt 510A entsprechend 19 negativ ist, d. h. wenn keine Treibstoffabschaltung durchgeführt wird, rückt das Programm zu einem Schritt 514 vor, bei welchem die Steuerschaltung 20 die derzeitige sensorerfaßte E.G.-Temperatur Texs(i) ausliest, welche von dem E.G.-Temperatursensor 13 ausgegeben worden ist. Darauf folgend wird in einem Schritt 515 die Sensormodellkonstante a, welche in dem Schritt 5136 in dem RAM oder dem Ersatz-RAM entsprechend 20 gespeichert worden ist, ausgelesen. Danach leitet die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 516 die tatsächliche E.G.-Temperatur Tex(i) zu der Zeit auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (4) unter Verwendung der in dem Schritt 514 ausgelesenen derzeitigen sensorerfaßten E.G.-Temperatur Texs(i), der Sensormodellkonstante a, die im Schritt 515 gelesen worden ist, und der in dem RAM oder in dem Ersatz-RAM der Steuerschaltung 20 gespeicherten letzten sensorerfaßten E.G.-Temperatur Texs(i – 1) ab.
  • Danach rückt das Programm zu einem Schritt 520 von 18 vor. In dem Schritt 520 führt die Steuerschaltung ein Korrekturbetrag-Ableitungsprogramm zum Ableiten des Korrekturbetrags Fex bezüglich des grundlegenden Steuerungsbetrags TAU aus. Darauf folgend führt in einem Schritt 530 die Steuerschaltung 20 ein Modellkonstanten-Korrekturprogramm bezüglich des gesteuerten Gegenstands zum Aktualisieren der Modellkonstanten des gesteuerten Gegenstands α, β und γ aus. Da das im Schritt 520 ausgeführte Korrekturbetrag-Ableitungsprogramm und das im Schritt 530 ausgeführte Modellkonstanten-Korrekturprogramm bezüglich des gesteuerten Gegenstands im wesentlichen dieselben sind wie jene der in 11 bzw. 12 dargestellten zweiten bevorzugten Ausführungsform, wird diesbezüglich keine weiter detaillierte Erörterung gegeben.
  • Das Hauptprogramm 1000 von 7 wird ebenso auf die fünfte verbesserte Ausführungsform angewendet. Dementsprechend wird der grundlegende Steuerungsbetrag TAU durch den Korrekturbetrag Fex, der in dem Schritt 520 von 18 abgeleitet worden ist, korrigiert, um den korrigierten Steuerungsbetrag TAU' über den Multiplizierer 23 abzuleiten.
  • Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird bei der fünften bevorzugten Ausführungsform die Sensormodellkonstante zum Schließen auf die Abgastemperatur jedesmal aktualisiert, wenn die Treibstoffabschaltung durchgeführt wird, zusätzlich zu der Tatsache, daß die Modellkonstanten des gesteuerten Gegenstands bezüglich des Modells des gesteuerten Gegenstands in Realzeit aktualisiert werden, um den tatsächlichen Betriebszustand des Motors genauer darzustellen, und daß der Korrekturbetrag Fex unter Verwendung dieser Realzeit-Modellkonstanten des gesteuerten Gegenstands abgeleitet wird. Dementsprechend können individuelle Differenzen nicht nur des gesteuerten Gegenstands sondern ebenso des Temperatursensors effektiv kompensiert werden, welche beispielsweise durch altersbedingte Änderung und Unausgeglichenheiten infolge des Herstellungsverfahrens hervorgerufen worden sind. Als Ergebnis kann das zuverläßliche Temperaturrückschließen und somit die genaue und schnelle Temperatursteuerung realisiert werden.
  • Wie des weiteren einzusehen ist, kann bei der fünften bevorzugten Ausführungsform das Temperaturrückschließsystem unabhängig von dem E.G.-Temperatursensor 13, dem Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25 und dem E.G.-Temperaturrückschließabschnitt 26 gebildet werden.
  • Im folgenden wird eine sechste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die sechste bevorzugte Ausführungsform ist auf der Grundlage desselben Prinzips wie des Prinzips der fünften bevorzugten Ausführungsform strukturiert.
  • 21 zeigt ein systematisches Blockdiagramm, welches ein Temperatursteuerungssystem darstellt, das ein Temperaturrückschließsystem enthält, für einen auf einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor entsprechend der sechsten bevorzugten Ausführungsform zum Erklären einer Betriebsbeziehung unter zugeordneten Elementen, welche das Temperatursteuerungssystem bilden.
  • Wie 21 zu entnehmen ist, wird bei der sechsten bevorzugten Ausführungsform die Abgastemperatur unter Verwen dung des in dem Abgaskrümmer 11 angeordneten E.G.-Temperatursensors 13 wie bei der fünften bevorzugten Ausführungsform gesteuert. Unten wird eine funktionale Struktur der Steuerschaltung 20, welche sich von jenen der vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen unterscheidet, beschrieben.
  • In 21 werden dieselben oder entsprechende Elemente wie jene in den vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen mit denselben oder entsprechenden Markierungen oder Symbolen bezeichnet, damit eine diesbezügliche Erläuterung zur Vermeidung einer redundanten Offenbarung ausgelassen werden kann. 1 wird ebenso für die sechste bevorzugte Ausführungsform verwendet.
  • Wie in 21 dargestellt ist, enthält die Steuerschaltung 20 bei der sechsten bevorzugten Ausführungsform einen Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25' anstelle des Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitts 25 der fünften bevorzugten Ausführungsform zum Ableiten der Sensormodellkonstanten a1, b1, b2 und c1. Die von dem Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25' abgeleiteten Sensormodellkonstanten a1, b1, b2 und c1 werden danach einem E.G.-Temperaturrückschließabschnitt 26' anstelle des E.G.-Temperaturrückschließabschnitts 26 der fünften bevorzugten Ausführungsform zugeführt, welcher auf eine tatsächliche Temperatur Tex auf der Grundlage der eingegebenen Sensormodellkonstanten a1, b1, b2, und c1 schließt.
  • Der Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25' führt eine Modellierung des E.G.-Temperatursensors 13 durch und aktualisiert die Sensormodellkonstanten im Ansprechen auf das Vorliegen des Treibstoffabschaltungssignals ähnlich wie der Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25 der fünften bevorzugten Ausführungsform. Die spezifische Modellkonstanten-Ableitungsart des Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitts 25 wird unten beschrieben.
  • Der Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25' führt das Modellieren des E.G.-Temperatursensors 13 auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (23) durch und leitet die Modellkonstanten davon ab. Jedoch wird zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit eine Störgröße c1 in die Gleichung (23) eingeführt, so daß folgende Gleichung (36) abgeleitet wird: Texs(i) = a1Texs(i – 1) + b1Tex(i) + b2Tex(i) + c1 (36)
  • Unten werden die Modellkonstanten a1, b1, b2 und c1 auf der Grundlage der Gleichung (36) abgeleitet.
  • Da die Modellkonstanten a1, b1, b2 und c1 in der Gleichung (36) unbekannt sind, werden diese Modellkonstanten jeweils als angenommene Werte überschrieben, und die Gleichung (36) wird des weiteren in ein bekanntes Signal und ein unbekanntes Signal aufgespalten, so daß eine Gleichung (37) wie folgt abgeleitet wird:
    Figure 00530001
  • Danach werden die angenommenen Werte der unbekannten Modellkonstanten a1, b1, b2 und c1 unter Verwendung der Fehlerquadratmethode abgeleitet.
  • Insbesondere, wenn Gleichungen (38) wie folgt gegeben sind:
    Figure 00540001
    wobei θ einen Parametervektor und W einen Meßwertvektor darstellt, und wenn Tex(i + 1) und Tex(i) durch die vorstehende E.G.-Konvergenztemperatur T ersetzt werden, um Gleichung (39) wie folgt abzuleiten:
    Figure 00540002
    und wenn des weiteren eine Gleichung (40) erfüllt ist:
    Figure 00540003
    dann ist folgende Beziehung (41) sichergestellt, unter der Bedingung, daß i → ∞ a ^1 → a1 b ^1 → b1 b ^2 → b2 c ^1 → c1 (41)
  • Dementsprechend können durch Verwendung des Algorithmus der Gleichung (40) die Modellkonstanten a1, b1, b2 und c1, welche unbekannt sind, abgleitet werden. Dementsprechend wird bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Gleichung (40) in Realzeit ausgeführt, und es werden die abgeleiteten Werte als die geforderten Modellkonstanten a1(i), b1(i), b2(i) und c1(i) zur Vereinfachung bestimmt.
  • In der Gleichung (40) ist Γ definiert als:
    Figure 00550001
    und stellt eine symmetrische 4×4-Matrix dar, welche einen Anfangswert besitzt, der definiert ist durch:
    Figure 00550002
  • Entsprechend 21 schließt der E.G.-Temperaturrückschließabschnitt 26' auf die tatsächliche E.G.-Temperatur Tex unter Verwendung der Sensormodellkonstanten a1, b1, b2 und c1, welche somit abgeleitet und aktualisiert worden sind, d. h. in Voraussicht oder unter Berücksichtigung der Verzögerung erster Ordnung des E.G.-Temperatursensors 13 selbst. Da die Tex-Rückschließart der unter Bezugnahme auf die vorstehenden Gleichungen (23) bis (26) beschriebenen Tex-Rückschließart entspricht, wird diesbezüglich keine weitere detaillierte Erläuterung gegeben.
  • Da der Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22, der Multiplizierer 23 und der Modellkonstanten-Ableitungsabschnitt 24 des gesteuerten Gegenstands bei der in 21 dargestellten sechsten bevorzugten Ausführungsform dieselben sind wie jene der in 8 dargestellten zweiten bevorzugten Ausführungsform, wird diesbezüglich keine weitere detaillierte Erörterung gegeben.
  • 22 und 23 zeigen ein Programm zum Schließen auf die tatsächliche E.G.-Temperatur und ein Sensormodellkonstanten-Korrekturprogramm, welche jeweils von der Steuerschaltung 20 zum Steuern der Abgastemperatur bei der sechsten bevorzugten Ausführungsform auszuführen sind. Da die anderen von der Steuerschaltung 20 auszuführenden Programme dieselben wie jene der vorstehenden fünften bevorzugten Ausführungsform sind, werden die in 22 und 23 dargestellten Programme unten beschrieben.
  • Ensprechend 22 entscheidet in einem Schritt 610A die Steuerschaltung 20 zuerst auf der Grundlage des Vorliegens oder Fehlens des Treibstoffabschaltungssignals, ob die Treibstoffabschaltung durchgeführt wird. Wenn die Antwort in dem Schritt 610A positiv ist, d. h. wenn die Treibstoffabschaltung durchgeführt wird, rückt das Programm zu einem Schritt 611 vor, bei welchem die vorstehende E.G.-Konvergenztemperatur T gesetzt wird. Darauf folgend führt die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 612 die Modellierung, wie durch die vorstehende Gleichung (36) dargestellt, durch. Danach führt die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 613 das Sensormodellkonstanten-Korrekturprogramm zum Korrigieren der Sensormodellkonstanten durch.
  • 23 stellt dieses Sensormodellkonstanten-Korrekturprogramm im Detail dar. Entsprechend 23 initialisiert die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 6131 zuerst die vorstehende symmetrische Matrix Γ, wie durch die vorstehende Gleichung (43) angezeigt ist. Danach werden in Schritten 6132 und 6133 der Meßwertvektor und der Parametervektor definiert, wie durch die vorstehenden Gleichungen (38) und (39) dargestellt. Darauf folgend wird in einem Schritt 6134 die symmetrische Matrix Γ definiert, wie durch die vorstehende Gleichung (42) angezeigt. Danach wird in einem Schritt 6135 die vorstehende Gleichung (40) ausgeführt, um die Modellkonstanten a1(i), b1(i), b2(i) und c1(i) abzuleiten. In einem darauf folgenden Schritt 6136 werden die abgeleiteten Modellkonstanten a1(i), b1(i), b2(i) und c1(i) in dem RAM oder dem Ersatz-RAM der Steuerschaltung 20 als korrigierte oder aktualisierte Werte der Modellkonstanten a1, b1, b2 und c1 gespeichert.
  • Wenn demgegenüber in dem Schritt 610A von 22 die Antwort negativ ist, d. h. wenn keine Treibstoffabschaltung durchgeführt wird, rückt das Programm zu einem Schritt 614 vor, bei welchem die Steuerschaltung 20 die von dem E.G.-Temperatursensor 13 ausgegebene sensorerfaßte E.G.-Temperatur Texs(i) liest. Darauf folgend werden in einem Schritt 615 die in dem RAM oder dem Ersatz-RAM in dem Schritt 6136 von 23 gespeicherten Sensormodellkonstanten a1, b1, b2 und c1 ausgelesen. Danach leitet die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 616 die tatsächliche E.G.-Temperatur Tex(i) zu der Zeit auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (26) unter Verwendung der in dem Schritt 614 gelesenen derzeitigen sensorerfaßten E.G.-Temperatur Tex(i), der in dem Schritt 615 gelesenen Sensormodellkonstanten a1, b1, b2 und c1 und der in dem RAM oder dem Ersatz-RAM in der Steuerschaltung 20 gespeicherten letzten sensorerfaßten E.G.-Tem peratur Texs(i – 1) und der letzten tatsächlichen E.G.-Temperatur Tex(i – 1) ab.
  • Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird bei der sechsten bevorzugten Ausführungsform auf die Abgastemperatur durch Festsetzen des Sensormodells, welches genauer als das der fünften bevorzugten Ausführungsform ist, geschlossen. Dementsprechend wird auf die Abgastemperatur mit höherer Genauigkeit geschlossen.
  • Wie des weiteren ersichtlich ist, kann bei der sechsten bevorzugten Ausführungsform das Temperaturrückschließsystem unabhängig von dem E.G.-Temperatursensor 13, dem Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25' und dem E.G.-Temperaturrückschließabschnitt 26' gebildet werden.
  • Bei der vorstehenden fünften und sechsten bevorzugten Ausführungsform werden die Sensormodellkonstanten zu der Zeit der Treibstoffabschaltung aktualisiert, und des weiteren werden die Modellkonstanten des gesteuerten Objekts in Realzeit zum Ableiten des Korrekturbetrags Fex aktualisiert. Jedoch kann die erste Anordung, bei welcher die Sensormodellkonstanten zu der Zeit der Treibstoffabschaltung aktualisiert werden, ebenso bezüglich der vorstehenden ersten oder dritten bevorzugten Ausführungsform verwendet werden, bei welchen die Modellkonstanten des gesteuerten Gegenstands nicht verwendet werden.
  • Des weiteren kann bei der fünften und sechsten bevorzugten Ausführungsform eingerichtet werden, daß anstelle der Temperatur des katalytischen Konverters die Temperatur des Abgases gesteuert wird.
  • Im folgenden wird eine siebente bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 24 zeigt ein systematisches Blockdiagramm, welches ein Temperatursteuerungssystem darstellt, das ein Temperaturrückschließsystem enthält, für einen auf einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor entsprechend der siebten bevorzugten Ausführungsform zum Erklären einer Betriebsbeziehung unter zugeordneten Elementen, die das Temperatursteuerungssystem bilden.
  • In 24 sind dieselben oder entsprechende Elemente wie diejenigen von 13 mit denselben oder entsprechenden Markierungen oder Symbolen bezeichnet, so daß eine diesbezügliche Erläuterung zur Vermeidung einer redundanten Offenbarung ausgelassen werden kann. 1 wird ebenso für die siebente verbesserte Ausführungsform verwendet.
  • Entsprechend 24 erfaßt ein Fließgeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt 28 eine Fließgeschwindigkeit des Abgases, und ein C.C.-Temperatursensor-Zeitkonstanten-Ableitungsabschnitt 27 leitet eine Temperaturkonstante τ des C.C.-Temperatursensors 14 in Abhängigkeit der von dem Fließgeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt 28 erfaßten Fließgeschwindigkeit ab. Unten wird die spezifische Ableitungsart der Sensorzeitkonstanten τ beschrieben.
  • Wenn im allgemeinen eine Temperatur eines Fluids gemessen wird, wird die Sensorzeitkonstante τ durch eine Dichte ρ, eine spezifische Wärme C und einen Radius r eines Sensorelements und einen Wärmeübertragungskoeffizienten h zwischen dem Sensorelement und des Fluids bestimmt und durch folgende Gleichung (44) dargestellt:
    Figure 00590001
  • Demgegenüber ist der Wärmeübertragungskoeffizient h in Abhängigkeit einer entsprechenden Größe des Temperatursen sors, der Art der Flüssigkeit, der Fließgeschwindigkeit μ des Fluids und anderem verschieden.
  • Wenn dementsprechend Arten des Temperatursensors und der Fluids bestimmt werden, wird der Wärmeübertragungskoeffizient h des Temperatursensors durch folgende Gleichung (45) dargestellt: h = χ + ψ√μ (45) wobei χ und ψ unbekannte Konstanten sind, welche von einem Element und dem Durchmesser des Sensors abhängen, von der Art des Fluids und anderem.
  • Wenn dementsprechend die C.C.-Temperatur gemessen wird, ändert sich die Sensorzeitkonstante τ in Abhängigkeit der Fließgeschwindigkeit μ des Abgases in dem Katalysator oder dem katalytischen Konverter 12. Dies bedeutet, daß durch Erfassen der Fließgeschwindigkeit μ des Gases in dem katalytischen Konverter 12 in Realzeit und durch Ableiten der Zeitkonstanten τ des C.C.-Temperatursensors 14 in Abhängigkeit der erfaßten Fließgeschwindigkeit μ des Gases die Sensorzeitkonstante τ bei irgendeinem Motorbetriebszustand genau abgeleitet werden kann.
  • Wenn diesbezüglich zum Beispiel die Fließgeschwindigkeit μ des Abgases in dem katalytischen Konverter 12 auf der Grundlage der von dem Motorgeschwindigkeitssensor 18 und dem Drucksensor 1 überwachten Motorbetriebszustandsdaten abgeleitet wird, wird die Sensorzeitkonstante τ durch Gleichung (46) wie folgt dargestellt:
    Figure 00600001
    wobei C1 und C2 unbekannte Konstanten sind, welche jeweils von einem Element des Sensors, der Art des Fluids, dem Wärmeübertragungskoeffizienten und anderem abhängen und wobei optimale Werte von C1 und C2 im voraus durch Experimente oder ähnliches abgeleitet werden können.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Gasfließgeschwindigkeit μ in dem katalytischen Konverter auf der Grundlage der von dem Motorgeschwindigkeitssensor 18 und dem Drucksensor 1 erfaßten Motorbetriebszustandsdaten abgeleitet. Wenn jedoch ein Luftfließmesser vorgesehen ist, kann die Gasfließgeschwindigkeit μ in dem katalytischen Konverter ebenso auf der Grundlage der von dem Luftfließmesser überwachten Daten abgeleitet werden. Des weiteren kann es eingerichtet werden, einen bestimmten Wert abzuleiten, welcher der Gasfließgeschwindigkeit μ in dem katalytischen Konverter entspricht.
  • Entsprechend 24 leitet ein Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25'' Modellkonstanten eines Modells des C.C.-Temperatursensors 14 auf der Grundlage der Zeitkonstante τ des von dem Zeitkonstanten-Ableitungsabschnitt 27 abgeleiteten C.C.-Temperatursensors 14 ab.
  • Bezüglich der siebten bevorzugten Ausführungsform wird eine Ansprechverzögerung bezüglich der sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs, welche von dem C.C.-Temperatursensor 14 erfaßt worden ist, durch Gleichung (47) wie folgt dargestellt: Texs(i + 1) = a1Texs(i) + b1Tex(i + 1) + b2Tex(i) + c1 (47) wobei i eine Variable ist, welche die Anzahl der Steuerungen darstellt und a1, b1, b2 und c1 jeweils Modellkonstante des C.C.-Temperatursensors 14 sind.
  • Die Gleichung (47) stellt dar, daß die sensorerfaßte C.C.-Temperatur Texs mit einer Verzögerung erster Ordnung (b1Z + b2)/(Z – a1) von der tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex erfaßt wird, was graphisch in 14A dargestellt ist. Jedoch sollte bei dieser bevorzugten Ausführungsform wie bei den vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex aus der sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs geschlossen werden. Dementsprechend wird ein Modell, welches zu dem durch Gleichung (47) dargestellten Sensormodell invers ist, berücksichtigt, wie in 14B dargestellt. Eine Gleichung (48) wird wie folgt auf der Grundlage der Gleichung (47) zum Darstellen des inversen Modells abgeleitet: (Z – a1)Texs(i) = (b1Z + b2)Tex(i) (48)
  • Dementsprechend wird die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex durch Gleichung (49) wie folgt abgeleitet:
    Figure 00620001
  • Jedoch enthält die Gleichung (49) zukünftige Daten (i + 1), welche nicht verwendet werden können. Dementsprechend wird die Gleichung (49) durch eine Gleichung (50) wie folgt angenähert:
    Figure 00620002
  • Wie aus der vorstehenden Beschreibung einzusehen ist, kann auf die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex(i) zu der Zeit auf der Grundlage der derzeitigen sensorerfaßten C.C.- Temperatur Texs(i), der letzten sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs(i – 1) und der letzten tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex(i – 1) geschlossen werden, wenn die Modellkonstanten a1, b1, b2 und c1 gegeben sind.
  • Jedoch sind die Modellkonstanten a1, b1, b2 und c1 unbekannte Konstanten, welche von der Zeitkonstante τ des C.C.-Temperatursensors 14 abhängen.
  • Die Ableitungsart der Modellkonstanten a1 wird unten an einem Beispiel beschrieben.
  • Wenn eine Abtastperiode T der sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs(i) gegeben ist, wird eine Gleichung (51) wie folgt abgeleitet:
    Figure 00630001
  • Dementsprechend kann die unbekannte Modellkonstante a1 in Realzeit unter Verwendung der aus der vorstehenden Gleichung (46) abgeleiteten Sensorzeitkonstante τ abgeleitet werden.
  • Wie einzusehen ist, können ebenso die anderen unbekannten Modellkonstanten b1, b2 und c1 auf ähnliche Weise in Realzeit unter Verwendung der aus der vorstehenden Gleichung (46) abgeleiteten Sensorzeitkonstante abgeleitet werden.
  • Entsprechend 24 schließt ein C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21'' auf die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (50) unter Verwendung der sensorerfaßten C.C.-Temperatur Texs, welche von dem C.C.-Temperatursensor 14 erfaßt worden ist, und der durch den Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25'' abgeleiteten Modellkonstanten a1, b1, b2 und c1.
  • Da der Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitt 22 und der Multiplizierer 23 dieselben sind wie jene der ersten und dritten Ausführungsformen, wird diesbezüglich keine weitere detaillierte Erläuterung gegeben.
  • 25 zeigt ein Flußdiagramm eines Zeitgeberunterbrechungsprogramms 700, welches von der Steuerschaltung 20 beispielsweise pro 120 ms ausgeführt werden soll, zum Ableiten der oder Schließen auf die Temperatur des katalytischen Konverters 12 in Übereinstimmung mit der siebten bevorzugten Ausführungsform.
  • Bei diesem Zeitgeberunterbrechungsprogramm 700 liest die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 710 die derzeitige sensorerfaßte C.C.-Temperatur Texs(i) aus, welche von dem C.C.-Temperatursensor 14 ausgegeben worden ist. Darauf folgend liest die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 720 die von dem Motorgeschwindigkeitssensor 18 ausgegebenen derzeitigen Motorgeschwindigkeitsdaten Ne(i) und die von dem Drucksensor 1 ausgegebenen derzeitigen Einlaßdruckdaten Pm(i) zum Erfassen des derzeitigen Motorbetriebszustands aus.
  • Danach rückt das Programm zu einem Schritt 730 vor, bei welchem die Steuerschaltung ein Sensorzeitkonstanten-Ableitungsprogramm zum Ableiten der Zeitkonstanten τ des C.C.-Temperatursensors 14 ausführt.
  • 26 stellt dieses Sensorzeitkonstanten-Ableitungsprogramm im Detail dar. Entsprechend 26 liest die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 731 die Motorgeschwindigkeitsdaten Ne(i) und Einlaßdruckdaten Pm(i), welche im Schritt 720 ausgelesen und temporär in dem RAM oder ähnlichem gespeichert worden sind, in den Zeitkonstanten-Ablei tungsabschnitt 27 ein. Darauf folgend liest die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 732 die vorstehenden Konstanten C1 und C2, welche im voraus durch Experimente oder ähnliches, wie oben beschrieben, abgeleitet und in dem RAM oder ROM oder ähnlichem vorgespeichert worden sind, in den Zeitkonstanten-Ableitungsabschnitt 27 ein. Danach leitet die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 733 mittels des Zeitkonstanten-Ableitungsabschnitt 27 die Zeitkonstante τ des C.C.-Temperatursensors 14 auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (46) unter Verwendung der im Schritt 731 ausgelesenen Daten Ne(i), Pm(i) und der in dem Schritt 732 ausgelesenen Konstanten C1, C2 ab.
  • Danach rückt das Programm zu einem Schritt 740 von 25 vor. In dem Schritt 740 führt die Steuerschaltung 20 ein Modellkonstanten-Ableitungsprogramm zum Ableiten der Modellkonstanten a1, b1, b2 und c1 auf der Grundlage der in dem Schritt 730 abgeleiteten Sensorzeitkonstanten τ aus.
  • 27 stellt dieses Modellkonstanten-Ableitungsprogramm im Detail dar. Entsprechend 27 liest die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 741 die in dem Schritt 730 abgeleitete Sensorzeitkonstante τ in den Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25'' ein. Darauf folgend leitet die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 742 die Modellkonstante a1 auf der Grundlage beispielsweise der vorstehenden Gleichung (51) unter Verwendung der im Schritt 741 ausgelesenen Sensorzeitkonstanten τ und der vorstehend voreingestellten Temperaturabtastperiode T ab. In dem Beispiel von 27 ist die Temperaturabtastperiode T auf 120 ms eingestellt. Des weiteren werden entsprechend dem Beispiel von 27 die Modellkonstanten b1 und c1 auf feste Werte gesetzt, welche jeweils durch Experimente oder ähnliches auf das Optimum abgeleitet sind, und es wird die Modellkonstante b2 unter Verwendung der Modellkonstanten a1 und b1 abgeleitet. Es kann jedoch ebenso vorgesehen sein, die Modellkonstanten b1, b2 und c1 auf der Grundlage einer Realzeit berechnung unter Verwendung der Sensorzeitkonstante τ ähnlich wie die Modellkonstante a1 abzuleiten.
  • Danach rückt das Programm zu einem Schritt 750 von 25 vor. In dem Schritt 750 führt die Steuerschaltung 20 ein Programm zum Schließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur zum Ableiten oder Schließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex zu dieser Zeit durch.
  • 28 stellt dieses Programm zum Schließen auf die tatsächliche C.C.-Temperatur im Detail dar. Entsprechend 28 liest die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 751 die in dem Schritt 710 von 25 gelesene und in dem RAM oder dem Ersatz-RAM gespeicherte derzeitige sensorerfaßte C.C.-Temperatur Texs(i) aus. Darauf folgend liest die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 752 die in dem RAM oder dem Ersatz-RAM gespeicherte letzte sensorerfaßte C.C.-Temperatur Texs(i – 1) aus. Danach liest die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 753 die in dem RAM oder dem Ersatz-RAM gespeicherte letzte tatsächliche C.C.-Temperatur Tex(i – 1) aus. Des weiteren liest die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 754 die in dem Schritt 740 abgeleiteten Modellkonstanten a1, b1, b2 und c1 aus. Danach leitet die Steuerschaltung 20 in einem Schritt 755 mittels des C.C.-Temperaturrückschließabschnitts 21'' zu dieser Zeit die tatsächliche C.C.-Temperatur Tex(i) auf der Grundlage der vorstehenden Gleichung (50) unter Verwendung der ausgelesenen Werte Texs(i), Texs(i – 1), Tex(i – 1) und a1, b1, b2 sowie c1 ab.
  • Entsprechend 25 ist jedoch nicht gezeigt, daß die Steuerschaltung 20 danach mittels des Korrekturbetrag-Ableitungsabschnitts 22 ein Korrekturbetrag-Ableitungsprogramm, wie entsprechend 6 identifiziert, zum Ableiten des Korrekturbetrags Fex bezüglich des grundlegenden Steuerungsbetrags TAU unter Verwendung der in dem Schritt 750 von 25 abgeleiteten tatsächlichen C.C.-Temperatur Tex(i) aus.
  • Danach wird das entsprechend 7 identifizierte Hauptprogramm wie bei den vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen zur Korrektur des grundlegenden Steuerbetrags TAU mit dem Korrekturbetrag Fex ausgeführt, um unter Verwendung der vorstehenden Gleichung (10) den korrigierten Steuerungsbetrag TAU' abzuleiten.
  • Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird bei der siebten bevorzugten Ausführungsform das wie durch die vorstehende Gleichung (50) dargestellte Modellieren bezüglich des C.C.-Temperatursensors 14 durchgeführt, und es werden daher die Modellkonstanten in Realzeit in Abhängigkeit der Gasfließgeschwindigkeit zu der Zeit abgeleitet. Dementsprechend kann auf die Temperatur des katalytischen Konverters verläßlich bei irgendeinem Motorbetriebszustand geschlossen werden, was zu einer Temperatursteuerung des katalytischen Konverters mit hoher Genauigkeit führt.
  • Wie des weiteren ersichtlich ist, kann bei der siebten bevorzugten Ausführungsform das Temperaturrückschließsystem unabhängig von dem C.C.-Temperatursensor 14, dem Fließgeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt 28, dem C.C.-Temperatursensor-Zeitkonstanten-Ableitungsabschnitt 27, dem Sensormodellkonstanten-Ableitungsabschnitt 25'' und dem C.C.-Temperaturrückschließabschnitt 21'' gebildet werden.
  • Bei der siebten bevorzugten Ausführungsform ist die Temperatur des katalytischen Konverters der zu steuernde Gegenstand. Jedoch kann die Abgastemperatur der zu steurende Gegenstand wie bei der vorstehenden fünften oder sechsten bevorzugten Ausführungsform sein.
  • Des weiteren ist die Modellierung des C.C.-Temperatursensors 14 nicht auf die durch die vorstehende Gleichung (47) dargestellte Form beschränkt, sondern ist willkürlich.
  • Beispielsweise kann die vorstehende Gleichung (1) bei der siebten bevorzugten Ausführungsform verwendet werden.
  • Des weiteren kann eine Kombination der siebten bevorzugten Ausführungsform mit der fünften oder sechsten bevorzugten Ausführungsform möglich sein. Insbesondere werden bei dem kombinierten System, während die Treibstoffabschaltung durchgeführt wird, die Modellkonstanten des Temperatursensors unter Verwendung der vorstehend angenommenen Konvergenztemperatur als Referenzwert abgeleitet, während andererseits die Modellkonstanten in Realzeit auf der Grundlage der überwachten Fluidgeschwindigkeit abgeleitet werden.
  • Im folgenden wird eine achte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der achten bevorzugten Ausführungsform wird eine Steuerung der schnellen Erwärmung des Katalysators oder des katalytischen Konverters (hiernach mit "Steuerung der schnellen C.C.-Erwärmung" bezeichnet) unter Verwendung einer Abgastemperatur (hiernach als "E.G.-Temperatur" bezeichnet) durchgeführt, auf welche in der vorstehenden fünften oder sechsten bevorzugten Ausführungsform geschlossen worden ist.
  • Während des Kaltstarts des Motors oder während sich die Temperatur des katalytischen Konverter unterhalb einer gegebenen Aktivierungstemperatur befindet, ab welcher der katalytische Konverter die schädlichen Komponenten des Abgases auf einen hinreichenden Pegel reinigen kann, wird bei dieser bevorzugten Ausführungsform eine Temperatur des katalytischen Konverters (hiernach als "C.C.-Temperatur" bezeichnet) so schnell wie möglich auf die vorstehende Aktivierungstemperatur mittels der Steuerung der schnellen C.C.-Erwärmung wie einer Zündzeitpunktsverzögerungsteuerung oder einer Motorbeschleunigungssteuerung zur Reduzierung der Emission von schädlichen Abgaskomponenten erhöht. Um eine Wärmebeeinträchtigung von zugeordneten Teilen in dem Abgassystem wie dem katalytischen Konverter infolge übermäßig oder abnorm erhöhter E.G.-Temperatur oder C.C.-Temperatur zu verhindern, wird des weiteren die Steuerung der schnellen C.C.-Erwärmung beendet, wenn die geschätzte E.G.- oder C.C.-Temperatur einer gegebenen Temperatur gleicht oder größer ist.
  • 29 zeigt ein Flußdiagramm des von der Steuerschaltung auszuführenden Programms zum Durchführen der vorstehenden Steuerung der schnellen C.C.-Erwärmung. Dieses Programm wird beispielsweise pro 100 ms ausgeführt.
  • Entsprechend 29 wird in einem Schritt 801 eine Abweichung S(i) zwischen einem Sollwert der E.G.-Temperatur TR1 und einer tatsächlichen E.G.-Temperatur Tex1, auf welche in der fünften oder sechsten bevorzugten Ausführungsform geschlossen worden ist, abgeleitet. Der Sollwert der E.G.-Temperatur TR1 stellt eine E.G.-Temperatur dar, bei welcher der katalytische Konverter 12 die vorstehend gegebene Aktivierungstemperatur erreicht. Darauf folgend wird in einem Schritt 802 bestimmt, ob die Abweichung S(i) größer als Null ist. Wenn die Abweichung S(i) gleich oder kleiner als Null ist, rückt das Programm zu einem Schritt 807 vor, bei welchem bestimmt wird, ob die Operation des schnellen C.C.-Erwärmens gerade beendet ist, d. h. ob die Leerlaufgeschwindigkeit und der unter der Operation des schnellen C.C.-Erwärmens gesteuerte Zündzeitpunkt auf Werte vor der Operation des schnellen C.C.-Erwärmens oder entsprechend des derzeitigen Motorbetriebzustands zurückgekehrt sind. Wenn in dem Schritt 807 die Antwort positiv ist, d. h. wenn die Leerlaufgeschwindigkeit und der Zündzeitpunkt nicht auf derartige Werte zurückgegangen sind, läßt man sie auf die jeweiligen Werte in Schritten 808 und 809 zurückkehren, und dieses Programm ist beendet. Wenn demgegenüber in dem Schritt 807 die Antwort negativ ist, wird das Programm unter Umgehung der Schritte 808 und 809 beendet.
  • Wenn bezüglich des Schrittes 802 die Abweichung S(i) größer als Null ist, rückt das Programm zu einem Schritt 803 vor, bei welchem die Leerlaufgeschwindigkeit auf einen gegebenen Wert von beispielsweise 1200 Umdrehungen pro Minute erhöht wird. Darauf folgend wird in Schritten 804 und 805 der Zündzeitpunkt θ pro gegebenem Verzögerungseinheitswinkel oder einer Größe AR verzögert, bis eine Veränderung ΔNE der Motorgeschwindigkeit eine gegebene Größe der Schwankung oder Unebenheit (roughness) überschreitet. Wenn die Antwort in einem Schritt 805 positiv ist, d. h. wenn die Motorgeschwindigkeitsänderung ΔNE die gegebene Unebenheit überschreitet, rückt das Programm zu einem Schritt 806 vor, bei welchem die Zündzeitpunktsverzögerungssteuerung beendet wird und der Zündzeitpunkt, unmittelbar bevor die Motorgeschwindigkeitsänderung ΔNE die gegebene Unebenheit in dem Schritt 805 überschritten hat, wird beibehalten. Danach wird das Programm beendet.
  • 30 zeigt ein Zeitablaufsdiagramm, welches eine Beziehung zwischen der E.G.-Temperatur, der C.C.-Temperatur, dem Zündzeitpunkt und der Motorgeschwindigkeitsunebenheit Δ NE darstellt. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf dieses Flußdiagramm.
  • Wenn die geschätzte E.G.- oder C.C.-Temperatur kleiner als der gegebene Wert beispielsweise zur Zeit des Kaltstarts des Motors ist, wird die Steuerung der schnellen C.C.-Erwärmung durchgeführt. Insbesondere wird die Leerlaufmotorgeschwindigkeit auf 1200 Umdrehungen pro Minute erhöht (hier nicht gezeigt), und der Zündzeitpunkt wird verzögert, bis die Motorgeschwindigkeitsänderung ΔNE die gegebene Unebenheit zu dem Zeitpunkt t1 erreicht. Wenn die Motorgeschwindigkeitsänderung ΔNE die gegebene Unebenheit bzw. Rauheit überschreitet, wird der Zündzeitpunkt auf einem Wert festgehalten, welcher demjenigen entspricht, unmittelbar bevor ΔNE die gegebene Unebenheit überschritten hat. Wenn die geschätzte E.G.-Temperatur Tex1 einen Wert gleich oder größer als der Sollwert der E.G.-Temperatur TR1 von beispielsweise 850°C in dieser bevorzugten Ausführungsform annimmt, wird des weiteren die Beschleunigung des Motorleerlaufs beendet und des weiteren wird der Zündzeitpunkt vorgerückt.
  • Durch Ausführen des vorstehenden Programms kann die C.C.-Temperatur auf die Aktivierungstemperatur innerhalb einer kürzeren Zeit erhöht werden, während verhindert werden kann, daß die E.G.- oder C.C.-Temperatur sich übermäßig erhöht, wodurch eine Wärmebeeinträchtigung der zugeordneten Teile innerhalb des Abgassystems wie des katalytischen Konverters hervorgerufen würde.
  • Bei der vorstehenden achten bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß die Zündverzögerungsgröße während der Operation des schnellen C.C.-Erwärmens auf einen kleineren Wert eingestellt wird, wenn die Abweichung S(i) kleiner ist, und umgekehrt, wie in 31 dargestellt ist. Wenn bei dieser Anordnung die Abweichung groß ist, wird die Zündverzögerungsgröße unmittelbar erhöht, um schnell die E.G.-Temperatur zu erhöhen.
  • 32 zeigt eine Modifizierung der achten bevorzugten Ausführungsform.
  • Bei der achten bevorzugten Ausführungsform wird, wie in 29 dargestellt, der Zündzeitpunkt θ verzögert, bis die gegebene Unebenheit der Motorgeschwindigkeit erreicht ist. Wenn demgegenüber entsprechend 32 die gegebene Unebenheit der Motorgeschwindigkeit in dem Schritt 805 erreicht ist, wird die Motorleerlaufgeschwindigkeit Ne um einen gegebenen Einheitswert α in einem Schritt 810 erhöht. Dementsprechend wird in 32 der Schritt 806 von 29 durch den Schritt 810 ersetzt. Die anderen Schritte von 32 sind dieselben wie jene von 29.
  • Bei der in 32 dargestellten Modifizierung kann der gegebene Einheitswert α auf einen größeren Wert gesetzt werden, wenn die Abweichung S(i) größer ist. Durch diese Einrichtung kann der katalytische Konverter 12 schneller erwärmt werden.
  • Im folgenden wird eine neunte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Bei der neunten bevorzugten Ausführungsform wird eine Temperatursteuerung eines abgemagerten bzw. gasarmen NOx-Katalysators oder katalytischen Konverters unter Verwendung der bei der fünften oder sechsten bevorzugten Ausführungsform geschätzten E.G.-Temperatur durchgeführt.
  • Bei einem System mit magerer Verbrennung ist ein abgemagerter bzw. gasarmer NOx-Katalysator auf Zeolithbasis, welcher ein Übergangsmetall oder ein Edelmetall trägt, in dem Abgassystem zum Reinigen von NOx (Stickstoffoxid) innerhalb eines mageren Luft-Treibstoff-Verhältnisbereichs vorgesehen. Dementsprechend differriert, wie in 33 dargestellt, eine Reinigungseffizienz des abgemagerten bzw. gasarmen NOx-Katalysators in Abhängigkeit einer Temperatur des Abgases, welches durch den Katalysator fließt, oder einer Katalysatoreinbettungstemperatur und nimmt ein Maximum an, wenn eine derartige Temperatur etwa 500°C beträgt. Die Reinigungseffizienz ist in dem anderen Temperaturbereich wesentlich verringert.
  • Dementsprechend wird bei der neunten bevorzugten Ausführungsform die E.G.-Temperatur oder die Katalysatoreinbettungstemperatur bezüglich eines konstanten Haltens der Reinigungseffizienz des abgemagerten bzw. gasarmen NOx-Katalysators auf einen hohen Pegel gesteuert.
  • 34 zeigt ein schematisches strukturelles Diagramm, welches das Temperatursteuerungssystem für den Fahrzeugmotor entsprechend der neunten bevorzugten Ausführungsform darstellt.
  • Entsprechend 34 ist ein katalytischer Konverter 19, welcher den abgemagerten bzw. gasarmen NOx-Katalysator enthält, stromab des katalytischen 3-Wege-Konverters 12 vorgesehen. Der E.G.-Temperatursensor 13 ist zwischen den katalytischen Konvertern 12 und 19 vorgesehen, d. h. stromab des katalytischen 3-Wege-Konverters 12 und stromauf des abgemagerten bzw. gasarmen katalytischen NOx-Konverters 19. Die andere Struktur in 34 ist dieselbe wie diejenige in 1.
  • Die Temperatur des in den katalytischen Konverter 19 fließenden Abgases wird von dem E.G.-Temperatursensor 13 erfaßt. Auf die tatsächliche E.G.-Temperatur Tex wird auf der Grundlage der erfaßten E.G.-Temperatur Texs mittels des bezüglich der vorstehenden fünften oder sechsten bevorzugten Ausführungsform beschriebenen Verfahrens geschlossen. Die E.G.-Temperatur wird auf einen Wert innerhalb eines Bereiches der Solltemperatur auf der Grundlage der geschätzten E.G.-Temperatur Tex gesteuert.
  • 35 zeigt ein Flußdiagramm eines von der Steuerschaltung auszuführenden Programms zum Durchführen der Temperatursteuerung des abgemagerten bzw. gasarmen NOx-Katalysators. Dieses Programm wird beispielsweise pro 100 ms ausgeführt.
  • Entsprechend 35 wird in einem Schritt 821 die in dem bezüglich der fünften oder sechsten Ausführungsform beschriebenen Verfahren geschätzte tatsächliche E.G.-Temperatur Tex ausgelesen. Darauf folgend wird in einem Scheritt 822 bestimmt, ob Tex ≥ T1. T1 stellt den unteren Grenzwert des Sollwerts des Temperaturbereichs dar. Wenn Tex < T1 ist, rückt das Programm zu einem Schritt 823 vor, bei welchem die gegebene Zündverzögerungs-Einheitsgröße AR ausgelesen wird, und des weiteren zu einem Schritt 824, bei welchem der Zündzeitpunkt θ um AR zum Erhöhen der E.G.-Temperatur verzögert wird, welche nun geringer als der Sollwert des Temperaturbereichs ist. Danach wird dieses Programm beendet.
  • Wenn demgegenüber in dem Schritt 822 Tex ≥ T1 ist, rückt das Programm zu einem Schritt 825 vor, in welchem bestimmt wird, ob Tex ≤ T2 ist. T2 stellt einen oberen Grenzwert des Sollwerts des Temperaturbereichs dar. Wenn Tex ≤ T2 ist, rückt das Programm zu einem Schritt 828 vor, bei welchem die Verzögerungsgröße AR und ein Korrekturbetrag Fex für einen grundlegenden Steuerungsbetrag (grundlegenden Treibstoffeinspritzbetrag) TAU des Treibstoffeinspritzventils 7 zurückgesetzt werden. Danach wird das Programm beendet.
  • Wenn demgegenüber in einem Schritt 825 Tex > T2 ist, rückt das Programm auf einen Schritt 826 vor, bei welchem der Korrekturbetrag Fex ausgelesen wird. Wie ersichtlich ist, kann der Korrekturbetrag Fex auf die Art, wie bezüglich der fünften oder sechsten bevorzugten Ausführungsform beschrieben, abgeleitet werden. Darauf folgend wird in einem Schritt 827 der grundlegende Steuerungsbetrag TAU auf der Grundlage von Fex korrigiert, um den Treibstoffeinspritzbetrag des Treibstoffeinspritzventils 7 zu erhöhen. Durch Erhöhen des Treibstoffeinspritzbetrags wird die E.G.-Temperatur, welche nun größer als der Sollwert des Temperaturbereichs ist, verringert. Danach wird dieses Programm beendet.
  • Da die sensorerfaßte E.G.-Temperatur Texs, welche von dem E.G.-Temperatursensor 13 erfaßt worden ist, eine Ansprechverzögerung beinhaltet, war es schwierig, die E.G.-Temperatur auf einen Wert innerhalb des Sollwerts des Tem peraturbereichs auf der Grundlage der sensorerfaßten E.G.-Temperatur Texs zu steuern. Da jedoch bei dieser bevorzugten Ausführungsform die tatsächliche E.G.-Temperatur Tex verwendet wird, auf welche in dem bezüglich der fünften oder sechsten bevorzugten Ausführungsform beschriebenen Verfahren geschlossen worden ist, kann die E.G.-Temperatur leicht auf einen Wert innerhalb des Sollwerts des Temperaturbereichs gesteuert werden. Dementsprechend kann die hohe Reinigungseffizienz des abgemagerten bzw. gasarmen katalytischen NOx-Konverters 19 konstant gehalten werden, so daß eine Verschlechterung der NOx-Emission wirksam verhindert wird.
  • Bei der neunten bevorzugten Ausführungsform können die Schritte 822 bis 824 ausgelassen werden, wenn es dort lediglich eine kleine oder gar keine Möglichkeit gibt, daß die tatsächliche E.G.-Temperatur Tex einen kleineren Wert annimmt als den unteren Grenzwert T1 in dem normalen Motorbetriebszustand.
  • Des weiteren kann bei der neunten bevorzugten Ausführungsform anstelle der Steuerung der E.G.-Temperatur die tatsächliche Einbettungstemperatur des Katalysators in dem Verfahren, wie bezüglich in einer der ersten bis vierten und der siebten bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, geschätzt und gesteuert werden.
  • Im folgenden wird eine zehnte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Bei der zehnten bevorzugten Ausführungsform wird eine Heizvorrichtungserregungssteuerung zum schnellen Erwärmen der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung beispielsweise des O2-Sensors 29 dieser bevorzugten Ausführungsform unter Verwendung der tatsächlichen E.G.-Temperatur durchgeführt, auf welche in dem bezüglich der vorste henden fünften oder sechsten bevorzugten Ausführungsform beschriebenen Verfahren geschlossen worden ist.
  • In dem Abgassystem des Verbrennungsmotors ist der O2-Sensor 29 (1) zum Überwachen der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas vorgesehen. Auf der Grundlage der von dem O2-Sensor 29 erfaßten Sauerstoffkonzentration wird die Rückkopplungssteuerung für das Treibstoffsteuerungssystem oder das Zündzeitpunktsteuerungssystem zum Steuern eines Treibstoffeinspritzbetrags, eines Treibstoffeinspritzzeitpunkts oder eines Zündzeitpunkts durchgeführt, um die Zusammensetzung des Abgases zu verbessern. Dadurch wird wirksam die Reinigungseffizienz des katalytischen Konverters 12 verbessert. Der O2-Sensor 29 verwendet ein Zirkoniumelement oder ähnliches, um eine elektromotorische Kraft oder einen elektrischen Widerstand zum Bestimmen der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas zu messen. Es ist jedoch eine bestimmte hohe Temperatur zum Aktivieren des O2-Sensors 29 nötig. Ohne eine derartige Aktivierung gibt der O2-Sensor 29 kein Signal aus, welches genau der Sauerstoffkonzentration entspricht.
  • In diesem Hinblick ist der O2-Sensor 29 dieser bevorzugten Ausführungsform mit einer Heizvorrichtung in Form einer in das Element des O2-Sensors 29 eingebetteten Widerstandsleitung vorgesehen. Dementsprechend wird durch Erregung der Heizvorrichtung der O2-Sensor 29 erhitzt, so daß ein schnelles Aufwärmen des O2-Sensors 29 erzielt wird.
  • Da jedoch der Heizvorrichtung des O2-Sensors 29 zum Erhöhen der Elementtemperatur elektrische Leistung zugeführt wird, wird eine zusätzliche Last an einen Wechselstromgenerator und somit an den Motor angelegt, wodurch der Treibstoffverbrauch ungünstig beeinflußt wird. Wenn des weiteren die E.G.-Temperatur erhöht wird, wird die Temperatur des O2-Sensor 29 ebenso erhöht, um eine Erregung der Heizvorrichtung unnötig zu machen.
  • Im Hinblick darauf wird bei der zehnten bevorzugten Ausführungsform die Erregung der Heizvorrichtung des O2-Sensors 29 auf der Grundlage der E.G.-Temperatur zum wirksamen Durchführen der schnellen Erwärmung des O2-Sensor 29 ohne unnötig vergeudete elektrische Leistung gesteuert.
  • 36 zeigt ein Flußdiagramm eines von der Steuerschaltung auszuführenden Programms zum Steuern der Erregung der Heizvorrichtung des O2-Sensor 29. Dieses Programm wird beispielsweise pro 100 ms ausgeführt.
  • Entsprechend 36 wird die tatsächliche E.G.-Temperatur Tex ausgelesen, auf welche in dem bezüglich der fünften oder sechsten bevorzugten Ausführungsform beschriebenen Verfahren geschlossen worden ist. Darauf folgend wird in einem Schritt 832 bestimmt, ob Tex < TO2 ist. TO2 stellt eine Aktivierungstemperatur des O2-Sensor 29 dar. Wenn Tex < TO2, rückt das Programm zu einem Schritt 833 vor, bei welchem die Heizvorrichtung erregt wird, um den O2-Sensor 29 zu erhitzen. Danach wird dieses Programm beendet.
  • Wenn andererseits in dem Schritt 832 Tex ≥ TO2 ist, rückt das Programm zu einem Schritt 834 vor, bei welchem ein akkumulierter und integrierter Wert S der tatsächlichen E.G.-Temperaturen Tex abgeleitet wird. Darauf folgend wird in einem Schritt 835 bestimmt, ob S < SO2 ist. SO2 stellt einen voreingestellten Wert dar. Wenn S < SO2 ist, rückt das Programm zu einem Schritt 833 vor, um die Heizvorrichtung zu erregen. Wenn demgegenüber S ≥ SO2 gilt, wird bestimmt, daß die Temperatur des O2-Sensors 29 zum Ausgeben eines verläßlichen Signals hinreichend erhöht worden ist. Dementsprechend rückt das Programm zu einem Schritt 836 vor, bei welchem die Heizvorrichtung entregt wird. Wie ersichtlich ist, wird die in dem Schritt 834 zu akkumulierende Zahl von Tex bestimmt, um die Entscheidung in dem Schritt 835 verläßlich zu machen. Danach rückt das Programm zu einem Schritt 837 vor, bei welchem der akkumulierte Wert S gelöscht wird, und wird darauf beendet.
  • 37 zeigt ein Zeitdiagramm, welches eine Beziehung zwischen der tatsälichen E.G.-Temperatur Tex und dem elektrischen Zustand der Heizvorrichtung darstellt. Entsprechend 37 stellt TO2 die Aktivierungstemperatur des O2-Sensors 29 dar, wie oben beschrieben ist. Da der O2-Sensor 29 unterhalb von TO2 nicht aktiviert wird, wird dementsprechend die Heizvorrichtung erregt, um den O2-Sensor 29 zu erhitzen, während Tex < TO2 ist (vom Zeitpunkt tO bis zum Zeitpunkt t1). Wenn andererseits die E.G.-Temperatur Tex erhöht wird, um gleich oder größer als TO2 zu sein, wird die gegebene Zahl von Tex integriert, um den Wert S abzuleiten. Wenn S gleich oder größer als der gegebene Wert SO2 ist, wird die Heizvorrichtung entregt (Zeitpunkt t2). Wenn der integrierte Wert S den gegebenen Wert SO2 erreicht, wird dementsprechend bestimmt, daß der O2-Sensor 29 mittels der Heizvorrichtung und des Abgases hinreichend aktiviert worden ist, um ein zuverläßliches Signal entsprechend der Sauerstoffkonzentration des Abgases auszugeben.
  • Wenn des weiteren Tex kleiner als TO2 beispielsweise während des Motorleerlaufs oder einer Verzögerung ist, wird auf das Bestimmen, daß die Temperatur des O2-Sensors 29 niedriger als die Aktivierungstemperatur ist, die Heizvorrichtung erneut erregt. Diese Steuerungen werden wiederholt durchgeführt.
  • Da bei der zehnten bevorzugten Ausführungsform die in Realzeit geschätzte tatsächliche E.G.-Temperatur verwendet wird, kann die Erregungssteuerung der Heizvorrichtung zu einem genauen Zeitpunkt durchgeführt werden. Dementsprechend kann der O2-Sensor schnell aufgewärmt werden, während eine Überhitzung wirksam verhindert werden kann. Als Ergebnis kann die an den Motor angelegte elektrische Last mini miert werden, so daß die Beeinträchtigung des Treibstoffverbrauchs ebenso unterdrückt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den C.C.-Temperatursensor und den E.G.-Temperatursensor beschränkt, sondern kann sämtliche Sensoren zur Verwendung bei Temperaturmessung abdecken wie einen Wassertemperatursensor, einen Öltemperatursensor und einen Einlaßlufttemperatursensor. Des weiteren können Sensoren wie ein Heißdrahtluftflußmesser abgedeckt werden, bei welchen sich der Ausgang in Abhängigkeit einer Fluidfließgeschwindigkeit oder einer Fluidfließrate ändert. Da das oben erwähnte Temperaturrückschließsystem auf die tatsächliche Temperatur frei von der Ansprechverzögerung des Sensors schließt, können jene Sensoren ebenso abgedeckt werden, welche Ansprechverzögerungen besitzen wie ein Sauerstoffkonzentrationssensor (O2-Sensor), ein Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensor (A/F-Sensor) und ein abgemagerter bzw. gasarmer Mischungssensor sowie jene Sensoren, welche Verzögerungen bezüglich einer Rauscheleminierung erzeugen wie ein Einlaßdrucksensor, ein Beschleunigungssensor und ein Verbrennungsdrucksensor.
  • Obwohl die Korrekturwerte bezüglich aller proportionaler, integraler und differentieller Ausdrücke abgeleitet sind und der Korrekturbetrag Fex als Summe der Korrekturwerte abgeleitet ist, kann der Korrekturbetrag, welcher hinreichend genau bezüglich einer praktischen Grundlage ist, abgeleitet werden, insbesondere ohne den differentiellen Ausdruck. Des weiteren wird es nicht notwendigerweise erfordert, die PID- oder PI-Steuerung zum Ableiten des Korrekturbetrags zu verwenden. Andere Verfahren können verwendet werden, solange sie den Korrekturbetrag bezüglich des grundlegenden Steuerungsbetrags TAU auf der Grundlage der Differenz zwischen der geschätzten tatsächlichen Temperatur und der Solltemperatur ableiten können.
  • Des weiteren kann zum Steuern der C.C.- oder der E.G.-Temperatur eine in dem EGR-System (exhaust gas recirculation system, Abgasrückführungsssytem) gesteuerte Abgasrückführungsrate anstelle oder mit dem Treibstoffeinspritzbetrag, der Motorgeschwindigkeit, dem Zündzeitpunkt und anderem verwendet werden.
  • Des weiteren ist der Se nsor nicht notwendigerweise exakt an dem konkreten Teil vorgesehen, um die direkten Temperaturdaten dort zu erlangen. Insbesondere sind die dem konkreten Teil zugeordneten Temperaturdaten hinreichend, um auf die tatsächliche Temperatur davon verläßlich zu schließen. Des weiteren ist die zu steuernde Temperatur nicht auf die C.C.- oder die E.G.-Temperatur beschränkt. Solange wie Temperaturen sich in Abhängigkeit des Motorbetriebszustands ändern, kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um auf die entsprechenden Temperaturen zuverläßlich zu schließen und sie zu steuern.

Claims (12)

  1. Steuerungssystem zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine, wobei die Temperatur des Katalysators (12) oder des Abgases mittels eines Temperatursensors (14, 13), welcher in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine eine Ansprechverzögerung aufweist, überwacht wird, wobei die Steuerschaltung (20) der Brennkraftmaschine derart ausgestaltet ist, daß die tatsächliche Temperatur auf der Grundlage der vom Temperatursensor (14, 13) erfaßten Meßwerte geschätzt wird, wobei die Ansprechverzögerung des Temperatursensors (14, 13) durch ein Sensormodell, welches eine Verzögerung erster Ordnung in Abhängigkeit einer Modellkonstante a beschreibt, nachgebildet wird, wobei die tatsächliche Temperatur zum Erfassungszeitpunkt (Tex(i)) mittels einer Temperaturbestimmungseinrichtung (21; 21'; 21'') unter Verwendung eines Temperaturmodells, welches invers zu dem verwendeten Sensormodell ist, berechnet wird, indem wenigstens die von dem. Temperatursensor (14, 13) zum Erfassungszeitpunkt erfaßte Temperatur (Texs(i)), die von dem Temperatursensor zum vorhergehenden Erfassungszeitpunkt erfaßte Temperatur (Texs(i – 1)) und die tatsächliche Temperatur zum Erfassungszeitpunkt (Tex(i)) verwendet werden, und wobei zur Ermittlung der Modellkonstante a in Echtzeit eine Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung (25, 25', 25'') unter Verwendung einer angenommenen Temperatur des Katalysators (12) oder des Abgases als Bezugswert, für den angenommen wird, daß die Temperatur des Katalysators (12) oder des Abgases während der Kraftstoffzufuhrunterbrechung konvergiert, eingesetzt wird, wobei die Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung (25, 25', 25'') derart ausgestaltet ist, daß die Modellkonstante a dann abgeleitet wird, wenn eine Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Erfassungseinrichtung eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung erfaßt, wobei eine Betriebszustands-Steuerungseinrichtung zum Steuern eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine eingesetzt wird, wobei eine Korrekturbetrag-Ableitungseinrichtung (22) zum Durchführen einer proportional-integralen Verarbeitung einer Differenz zwischen der angenommenen Temperatur des Katalysators (12) oder des Abgases und einer Solltemperatur eingesetzt wird, um einen Korrekturbetrag (Fex) für einen Steuerungsbetrag (TAU) der Betriebszustands-Steuerungseinrichtung abzuleiten, wobei eine Steuerungsbetrag-Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Steuerungsbetrags (TAU) auf der Grundlage des abgeleiteten Korrekturbetrags (Fex) eingesetzt wird, wobei eine Modellkonstanten-Ableitungseinrichtung (24) eines gesteuerten Gegenstands zum Ableiten von Modellkonstanten eines gesteuerten Gegenstandsmodells in Echtzeit auf der Grundlage der von dem Temperatursensor (14) erfaßten Temperatur und des Korrekturbetrags (Fex) eingesetzt wird, und wobei die Korrekturbetrag-Ableitungseinrichtung (22) eine Einrichtung zur Verwendung der Modellkonstanten enthält, um eine Konstante eines proportionalen Ausdrucks während der proportional-integralen Verarbeitung zu bilden.
  2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturbestimmungseinrichtung (21; 21'; 21'') eine Einrichtung zum Schließen auf die tatsächliche Temperatur auf der Grundlage folgender Gleichung enthält:
    Figure 00820001
    wobei Tex(i) die tatsächliche Temperatur des Katalysators (12) zum zweiten Erfassungszeitpunkt, Texs(i) die von dem Temperatursensor (14) zum zweiten Erfassungszeitpunkt erfaßte Temperatur des Katalysators, Texs(i – 1) die von dem Temperatursensor (14) zum dritten Erfassungszeitpunkt er faßte Temperatur des Katalysators und a die Modellkonstante darstellen.
  3. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebszustands-Steuerungseinrichtung eine Treibstoffeinspritzbetrag-Steuerungseinrichtung zum Steuern eines Treibstoffeinspritzbetrags enthält.
  4. Steuerungssystem zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine, wobei die Temperatur des Abgases mittels eines Abgastemperatursensors (13) überwacht wird, welcher in einer Abgasleitung vorgesehen ist und in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine eine Ansprechverzögerung aufweist, und das Abgas von Stickstoffoxid mittels eines Katalysators (12) gereinigt wird, welcher in der Abgasleitung stromab des Abgastemperatursensors vorgesehen ist, wobei die Steuerschaltung (20) der Brennkraftmaschine derart ausgestaltet ist, daß die tatsächliche Temperatur auf der Grundlage der vom Abgastemperatursensor (13) erfaßten Meßwerte geschätzt wird, wobei die Ansprechverzögerung des Abgastemperatursensors (13) durch ein Sensormodell, welches eine Verzögerung erster Ordnung in Abhängigkeit einer Modellkonstante a beschreibt, nachgebildet wird, wobei die tatsächliche Temperatur zum Erfassungszeitpunkt (Tex(i)) mittels einer Temperaturbestimmungseinrichtung (21; 21'; 21'') unter Verwendung eines Temperaturmodells, welches invers zu dem verwendeten Sensormodell ist, berechnet wird, indem wenigstens die von einem Katalysatortemperatursensor (14) zum Erfassungszeitpunkt erfaßte Temperatur (Texs(i)), die von dem Katalysatortemperatursensor zum vorhergehenden Erfassungszeitpunkt erfaßte Temperatur (Texs(i – 1)) und die tatsächliche Temperatur zum Erfassungszeitpunkt (Tex(i)) verwendet werden, wobei zur Ermittlung der Modellkonstante a in Echtzeit eine Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung (25, 25', 25'') unter Verwendung einer angenommenen Temperatur des Katalysators (12) oder des Abgases als Bezugswert, für den angenommen wird, daß die Temperatur des Katalysators (12) oder des Abgases während der Kraftstoffzufuhrunterbrechung konvergiert, eingesetzt wird, wobei die Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung (25, 25', 25'') derart ausgestaltet ist, daß die Modellkonstante a dann abgeleitet wird, wenn eine Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Erfassungseinrichtung eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung erfaßt, und wobei eine Abgastemperatur-Steuerungseinrichtung zum Erhöhen der Abgastemperatur, wenn die angenommene Temperatur kleiner als eine Solltemperatur ist, und zum Beenden des Erhöhens der Abgastemperatur eingesetzt wird, wenn die angenommene Temperatur gleich oder größer als die Solltemperatur ist.
  5. Steuerungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgastemperatur-Steuerungseinrichtung eine Einrichtung zum Erhöhen der Abgastemperatur durch Verzögern eines Zündzeitpunkts enthält.
  6. Steuerungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgastemperatur-Steuerungseinrichtung eine Einrichtung zum Erhöhen der Abgastemperatur durch Erhöhen der Leerlaufgeschwindigkeit des Motors enthält.
  7. Steuerungssystem zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine, wobei die Temperatur des Abgases mittels eines Abgastemperatursensors (13) überwacht wird, welcher in einer Abgasleitung vorgesehen ist und in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine eine Ansprechverzögerung aufweist, und das Abgas von Stickstoffoxid mittels eines Katalysators (12) gereinigt wird, welcher in der Abgasleitung stromab des Abgastemperatursensors vorgesehen ist, wobei die Steuerschaltung (20) der Brennkraftmaschine derart ausgestaltet ist, daß die tatsächliche Temperatur auf der Grundlage der vom Abgastemperatursensor (13) erfaßten Meßwerte geschätzt wird, wobei die Ansprechverzögerung des Abgastemperatursensors (13) durch ein Sensormodell, welches eine Verzögerung erster Ordnung in Abhängigkeit einer Modellkonstante a beschreibt, nachgebildet wird, wobei die tatsächliche Temperatur zum Erfassungszeitpunkt (Tex(i)) mittels einer Temperaturbestimmungseinrichtung (21; 21'; 21'') unter Verwendung eines Temperaturmodells, welches invers zu dem verwendeten Sensormodell ist, berechnet wird, indem wenigstens die von einem Katalysatortemperatursensor (14) zum Erfassungszeitpunkt erfaßte Temperatur (Texs(i)), die von dem Katalysatortemperatursensor zum vorhergehenden Erfassungszeitpunkt erfaßte Temperatur (Texs(i – 1)) und die tatsächliche Temperatur zum Erfassungszeitpunkt (Tex(i)) verwendet werden, wobei zur Ermittlung der Modellkonstante a in Echtzeit eine Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung (25, 25', 25'') unter Verwendung einer angenommenen Temperatur des Katalysators (12) oder des Abgases als Bezugswert, für den angenommen wird, daß die Temperatur des Katalysators (12) oder des Abgases während der Kraftstoffzufuhrunterbrechung konvergiert, eingesetzt wird, wobei die Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung (25, 25', 25'') derart ausgestaltet ist, daß die Modellkonstante a dann abgeleitet wird, wenn eine Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Erfassungseinrichtung eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung erfaßt, und wobei eine Abgastemperatur-Steuerungseinrichtung zum Erhöhen der Abgastemperatur, wenn die angenommene Temperatur kleiner als eine erste Solltemperatur ist, und zum Verringern der Abgastemperatur eingesetzt wird, wenn die angenommene Temperatur größer als eine zweite Solltemperatur ist, welche auf einen größeren Wert als die erste Solltemperatur gesetzt ist.
  8. Steuerungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgastemperatur-Steuerungseinrichtung eine Einrichtung zum Erhöhen der Abgastemperatur durch Verzögern eines Zündzeitpunkts und zum Verringern der Abgastemperatur durch Erhöhen eines Treibstoffeinspritzbetrags enthält.
  9. Steuerungssystem zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine, wobei die Temperatur des Abgases mittels eines Abgastemperatursensors (13) überwacht wird, welcher in einer Abgasleitung vorgesehen ist und in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine eine Ansprechverzögerung aufweist, wobei ein Signal bezüglich eines fetten oder mageren Gemischs in Abhängigkeit einer Sauerstoffkonzentration in dem Abgas mittels eines Sauerstoffkonzentrationssensors (29) ausgegeben wird, welcher in dem Auspuff vorgesehen ist, und der Sauerstoffkonzentrationssensor mittels einer Heizvorrichtung erwärmt wird, wobei die Steuerschaltung (20) der Brennkraftmaschine derart ausgestaltet ist, daß die tatsächliche Temperatur auf der Grundlage der vom Abgastemperatursensor (13) erfaßten Meßwerte geschätzt wird, wobei die Ansprechverzögerung des Abgastemperatursensors (13) durch ein Sensormodell, welches eine Verzögerung erster Ordnung in Abhängigkeit einer Modellkonstante a beschreibt, nachgebildet wird, wobei die tatsächliche Temperatur zum Erfassungszeitpunkt (Tex(i)) mittels einer Temperaturbestimmungseinrichtung (21; 21'; 21'') unter Verwendung eines Temperaturmodells, welches invers zu dem verwendeten Sensormodell ist, berechnet wird, indem wenigstens die von einem Katalysatortemperatursensor (14) zum Erfassungszeitpunkt erfaßte Temperatur (Texs(i)) eines Katalysators (12), welcher in der Abgasleitung stromab des Abgastemperatursensors vorgesehen ist, die von dem Katalysatortemperatursensor zum vorhergehenden Erfassungszeitpunkt erfaßte Temperatur (Texs(i – i)) und die tatsächliche Temperatur zum Erfassungszeitpunkt (Tex(i)) verwendet werden, wobei zur Ermittlung der Modellkonstante a in Echtzeit eine Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung (25, 25', 25'') unter Verwendung einer angenommenen Temperatur des Katalysators (12) oder des Abgases als Bezugswert, für den angenommen wird, daß die Temperatur des Katalysators (12) oder des Abgases während der Kraftstoffzufuhrunterbrechung konvergiert, eingesetzt wird, wobei die Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung (25, 25', 25'') derart ausgestaltet ist, daß die Modellkonstante a dann abgeleitet wird, wenn eine Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Erfassungseinrichtung eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung erfaßt, und wobei eine Heizvorrichtungseinschalt-Steuerungseinrichtung zum Einschalten der Heizvorrichtung, wenn die angenommene Temperatur kleiner als eine Solltemperatur ist, und zum Abschalten der Heizvorrichtung eingesetzt wird, wenn die angenommene Temperatur gleich oder größer als die Solltemperatur ist.
  10. Steuerungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtungseinschalt-Steuerungseinrichtung die Heizvorrichtung abschaltet, wenn ein akkumulierter Wert der angenommenen Temperatur gleich oder größer als ein voreingestellter Wert ist, und die Heizvorrichtung einschaltet, wenn der akkumulierte Wert kleiner als der voreingestellte Wert ist.
  11. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 4, 7 oder 9, des weiteren gekennzeichnet durch: eine Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Erfassungseinrichtung zum Erfassen, ob eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung durchgeführt wird oder nicht, und wobei die Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung (25'; 25'; 25'') eine Einrichtung zum Ableiten der Modellkonstante unter Verwendung einer Temperatur des Abgases als Referenzwert enthält, welche ein angenommener Konvergenzwert ist, während der Kraftstoffzufuhrunterbrechung, wobei die Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung eingestellt ist, die Modellkonstante abzuleiten, wenn die Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Erfassungseinrichtung die Kraftstoffzufuhrunterbrechung erfaßt.
  12. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 2, 4, 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormodellkonstanten-Ableitungseinrichtung (25'; 25'; 25'') weitere Modellkonstanten des ersten Modells ableitet und die Temperaturbestimmungseinrichtung (21; 21'; 21'') eine Einrichtung zum Schließen auf die tatsächliche Temperatur auf der Grundlage folgender Gleichung enthält:
    Figure 00880001
    wobei Tex(i) die tatsächliche Temperatur des Katalysators (12) zum zweiten Erfassungszeitpunkt, Texs(i) die von dem Temperatursensor (14) zum zweiten Erfassungszeitpunkt erfaßte Temperatur des Katalysators, Texs(i – 1) die von dem Temperatursensor (14) zum dritten Erfassungszeitpunkt erfaßte Temperatur des Katalysators, a1 die Modellkonstante und b1, b2 sowie c1 die weiteren Modellkonstanten darstellen.
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