DE4498478C2

DE4498478C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Kraftfahrzeug-Katalysators

Info

Publication number: DE4498478C2
Application number: DE4498478A
Authority: DE
Inventors: Naoki Tomisawa
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-11-02
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2014-10-29
Also published as: DE4498478T1; US5606855A; WO1995012752A1; JPH07127441A; JP2860866B2

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung der Temperatur eines Kraftfahrzeug-Katalysa tors und auf ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur ei nes Abgasreinigungs-Katalysators, der zum Reinigen des Abga ses eines Motors verwendet wird, aus den Fahrzeug-Betriebs bedingungen.

Stand der Technik

Bisher hat es verschiedene Vorschläge für elektronisch ge steuerte Kraftstoff-Einspritzeinheiten gegeben, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F-Verhältnis = Air/Fuel-Ver hältnis) eines Ansauggemisches eines Motors rückkopplungs mäßig steuern, indem sie Erfassungswerte von zwei Sauer stoff-Sensoren verwenden, die strömungsmäßig vor bzw. strö mungsmäßig hinter einem Drei-Wege-Katalysator (Abgasreini gungs-Katalysator) angeordnet sind, der in einem Auspuffsys tem zur Abgasreinigung vorgesehen ist (ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 4-72438).

Darüberhinaus wurde auch eine Diagnosevorrichtung zur Be stimmung der Verschlechterung des Katalysators (ein Abfall der Sauerstoff-Speicherkapazität des Katalysators) in dem oben erwähnten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssy stem vorgeschlagen, die die beiden Sauerstoffsensoren ver wendet, welche auf einem Vergleich der Ausgabefrequenzen der strömungsmäßig vor und strömungsmäßig hinter dem Katalysator angeordneten Sauerstoffsensoren basiert.

Wenn jedoch eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung oder eine Diagnose-Steuerung derart durchgeführt wird, daß die Ausgabe des Sauerstoffsensors, der strömungsmäßig hinter dem Katalysator vorgesehen ist, verwendet wird, existiert die Bedingung, daß der Katalysator eine Aktivierungstemperatur erreicht hat.

Insbesondere existiert unter Bedingungen, bei denen der Ka talysator die Aktivierungstemperatur nicht erreicht hat (nicht-aktiver Zustand), die Wahrscheinlichkeit einer feh lerhaften Diagnose der Verschlechterung des Katalysators, da die Sauerstoff-Speicherwirkung in dem Katalysator nicht aus reichend realisiert ist. Ferner besteht die Wahrscheinlich keit, daß eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsgenauig keit nicht aufrecht erhalten wird, da die Ausgabe des strö mungsmäßig hinter dem Katalysator liegenden Sensors durch den Einfluß des Katalysators, der strömungsmäßig unmittelbar davor angeordnet ist, dann geändert wird, wenn sich der Ka talysator im nicht-aktiven Zustand befindet.

Bisher wurden die Bedingungen zur Bestimmung dessen, ob der Katalysator ausreichend aktiviert ist, zuerst basierend auf Bedingungen beurteilt, wie z. B. einer seit dem Starten ver strichenen Zeit und einer Motorlast, nach welchen eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung und eine Diagnose der Katalysator-Verschlechterung initiiert werden.

Unter tatsächlichen Fahrzeugbewegungsbedingungen ist es je doch möglich, daß der Katalysator, der sich auf der Akti vierungstemperatur befunden hat, abkühlt und somit in den nicht-aktiven Zustand eintritt, wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist und das Fahrzeug sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Bei dem herkömmlichen Verfahren des Beurteilens der aktivierten Bedingung konnte jedoch diese Bedingung nicht bestimmt werden, wodurch eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Steuerung und eine Diagnose unter Bedingungen durchgeführt wurden, bei denen der Katalysator nicht wirklich aktiviert ist. Als ein Ergebnis existiert die Wahrscheinlichkeit einer Verschlechterung von Auspuffeigenschaften und die Wahr scheinlichkeit einer fehlerhaften Diagnose der Verschlech terung des Katalysators.

Als Technik zum Begegnen des obigen Problems existiert ein Verfahren, bei dem die Katalysator-Temperatur direkt gemes sen wird, indem ein Temperatursensor verwendet wird. Da Tem peraturvariationen innerhalb des Katalysators existieren, stellt es jedoch eine Schwierigkeit dar, die beste Position für den Temperatursensor zu bestimmen, und die aktivierte Bedingung des Katalysators aus der Ausgabe des Temperatur sensors genau zu erfassen. Ferner hat der Einbau eines Tem peratursensors zusätzliche Kosten zur Folge.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung begegnet dem obigen Problem mit dem Ziel, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, das die Katalysatortemperatur entsprechend den tatsächlichen Bewegungsbedingungen des Fahrzeugs ohne das Einführen zu sätzlicher Kosten genau bestimmen kann.

Demgemäß umfassen die Vorrichtung und das Verfahren zur Be stimmung der Temperatur eines Kraftfahrzeug-Katalysators ge mäß der vorliegenden Erfindung das Erfassen der Temperatur des Motor-Kühlwassers beim Anlassen, der Bewegungsgeschwin digkeit des Fahrzeugs und der Ansaug-Luftmenge des Motors, und basierend auf den erfaßten Ergebnissen das Bestimmen der Temperatur des Abgasreinigungs-Katalysator.

Bei einem derartigen Aufbau wird angenommen, daß die Kühl wassertemperatur beim Anlassen der Umgebungstemperatur ent spricht. Ferner liefert die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs eine Bestimmung der Oberflächenluftgeschwindigkeit über die äußere Oberfläche des Katalysators, während die An saugluftmenge des Motors der Abgasmenge entspricht, die in den Katalysator eingeführt wird. Die Katalysatortemperatur kann daher unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen, der Oberflächenluftgeschwindigkeit und der Abgasmenge be stimmt werden.

Hierbei kann die Wärmemenge, die von dem Abgasreinigungs-Ka talysator abgegeben wird, basierend auf der Kühlwassertempe ratur beim Anlassen und der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden, während die aus dem Abgas des Mo tors durch den Abgasreinigungs-Katalysator absorbierte Wär memenge basierend auf der Ansaugluftmenge des Motors be stimmt werden kann. Die resultierende Wärmemenge des Abgas reinigungs-Katalysators kann daraufhin basierend auf diesen bestimmten Wärmemengen bestimmt werden.

Bei einem derartigen Aufbau kann die Katalysatortemperatur basierend auf einer Wärmemenge, die vom Katalysator abgege ben wird und die sich mit der Umgebungstemperatur und der Oberflächenluftgeschwindigkeit verändert, und einer Wärme menge, die aus dem Abgas aufgenommen wird und den Kataly sator erwärmt, bestimmt werden.

Beim Bestimmen der Katalysatortemperatur basierend auf den oben erwähnten Wärmemengen kann eine Wärmemenge, die be stimmt wird, indem die Wärmemenge, die vom Katalysator ab gegeben wird und die auf der Kühlwassertemperatur beim An lassen und auf der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs basiert, von einem Integralwert der Wärmemenge, die von dem Katalysator aus dem Abgas absorbiert wird, subtrahiert wird, als ein Wert berechnet werden, der mit der Katalysatortempe ratur korreliert ist.

Bei einem derartigen Aufbau kann angenommen werden, daß die restliche Wärmemenge, die nicht von den äußeren Oberflächen des Katalysators an die Atmosphäre abgegeben wird, aus der Gesamtwärmemenge, die von dem Katalysator aus den Abgasen absorbiert wird, ein Korrelationswert mit der Katalysator temperatur ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das einen Aufbau der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das eine in dem Ausführungs beispiel verwendete Steuerungsroutine zur Bestim mung der Katalysatortemperatur zeigt.

Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung

Fig. 1 zeigt einen Basisaufbau einer Vorrichtung zur Bestim mung der Temperatur eines Kraftfahrzeug-Katalysators gemäß der vorliegenden Erfindung.

Entsprechend Fig. 1 erfaßt ein Gerät A zum Erfassen der An laß-Wassertemperatur die Kühlwassertemperatur beim Anlassen. Ein Gerät B zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit erfaßt die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Ein Gerät C zum Erfassen der Ansaugluftmenge erfaßt die Ansaugluftmenge des Motors. Ein Gerät D zur Bestimmung der Katalysatortemperatur bestimmt basierend auf der erfaßten Anlaß-Kühlwassertempera tur, auf der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs und auf der Ansaugluftmenge des Motors die Temperatur des Abgasrei nigungs-Katalysators.

Insbesondere wird die Wärmemenge, die von dem Abgasreini gungs-Katalysator abgegeben wird, aus der Anlaß-Kühlwasser temperatur und aus der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahr zeugs bestimmt, während die Wärmemenge, die durch den Abgas reinigungs-Katalysator aus dem Abgas des Motors absorbiert wird, aus der Ansaugluftmenge des Motors bestimmt wird. Die Wärmemenge, die in dem Katalysator zurückgehalten wird, wird dann aus der Differenz zwischen diesen Wärmemengen erhalten, um die Katalysatortemperatur zu bestimmen.

Es folgt eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Bestimmung der Tempera tur eines Kraftfahrzeug-Katalysators gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt ein Systemdiagramm eines Aufbaus des Ausfüh rungsbeispiels. In Fig. 2 saugt ein Motor 1, der an einem Fahrzeug (in der Fig. nicht gezeigt) befestigt ist, Luft aus einem Luftfilter 2 über eine Ansaugrohrleitung 3, eine Dros selklappe 4 und einen Ansaugkrümmer 5 an.

Kraftstoff-Einspritzventile 6 sind für jeden Zylinder in den jeweiligen Verzweigungsabschnitte des Ansaugkrümmers 5 vor gesehen. Die Kraftstoff-Einspritzventile 6 sind Kraftstoff- Einspritzventile vom Solenoidtyp, die sich öffnen, wenn Lei stung an ein Solenoid angelegt wird, und die sich schließen, wenn die Leistung abgeschaltet wird. Die Einspritzventile 6 werden als Reaktion auf ein Einspritz-Pulssignal einer Steu erungseinheit 12 (wird später beschrieben) geöffnet, derart, daß Kraftstoff, der durch eine Kraftstoffpumpe (nicht ge zeigt) unter Druck gesetzt wird und der durch eine Druck reglereinrichtung auf einen vorbestimmten Druck gesteuert wird, in den Ansaugkrümmer 5 eingespritzt wird.

Zündkerzen 7 sind jeweils für jede Brennkammer des Motors 1 zur Funkenzündung eines Gemisches in denselben vorgesehen.

Die Abgase des Motors 1 werden über einen Auspuffkrümmer 8, eine Auspuffrohrleitung 9, einen Abgasreinigungs-Drei-Wege Katalysator 10 (Abgasreinigungs-Katalysator) und einen Schalldämpfer 11 ausgestoßen.

Die Steuerungseinheit 12 weist einen Mikrocomputer auf, der eine CPU (CPU = Central Processing Unit = Zentrale Verarbei tungseinheit), einen ROM (ROM = Read Only Memory = Nur-Le se-Speicher), einen RAM (RAM = Random Access Memory = Di rektzugriffsspeicher), einen A/D-Wandler (A/D = Analog/Digi tal) und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle aufweist. Sie berechnet basierend auf den Erfassungssignalen, die von ver schiedenen Sensoren eingegeben werden, eine Einspritz-Kraft stoffmenge Ti und öffnet basierend auf dieser Menge Ti die Kraftstoff-Einspritzventile 6 periodisch.

Es sind folgende verschiedene Sensoren vorgesehen: eine Luftfluß-Meßeinrichtung 13 (Erfassungsgerät für die Ansaug luftmenge), die ein Spannungssignal ausgibt, das einer An saugluftmenge Q des Motors 1 entspricht; ein Kurbelwinkel sensor 14, der ein Rotationssignal des Motors 1 ausgibt; und ein Wassertemperatursensor 15 zum Erfassen der Temperatur Tw des Kühlwassers in dem Wassermantel des Motors 1.

Ferner ist ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 (Gerät zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit) vorgesehen, um die Bewegungsgeschwindigkeit (Fahrzeuggeschwindigkeit) VSP des Fahrzeugs, an dem der Motor 1 befestigt ist, zu erfassen. Ein AN/AUS-Signal von einem Startschalter 19 wird ferner in die Steuerungseinheit 12 eingegeben.

Ferner sind ein erster Sauerstoffsensor 16 an einem Verzwei gungsabschnitt des Abgaskrümmers 8 auf der Seite des Kataly sators 10, die sich strömungsmäßig vor demselben befindet, und ein zweiter Sauerstoffsensor 17 auf der Seite des Kata lysators 10, die sich strömungsmäßig hinter demselben und strömungsmäßig vor dem Schalldämpfer 11 befindet, vorge sehen.

Der erste Sauerstoffsensor 16 und der zweite Sauerstoffsen sor 17 sind herkömmliche Sensoren, deren Ausgangswerte sich als Reaktion auf die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas verändern. Sie sind Fett/Mager-Sensoren, die die Tatsache, daß sich die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis drastisch ver ändert, benutzen, um zu erfassen, ob das Luft-Kraftstoff- Verhältnis in dem Abgas fetter oder magerer als das stö chiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.

Wenn vorbestimmte Rückkopplungssteuerungs-Bedingungen fest gestellt sind, korrigiert die CPU des Mikrocomputers in der Steuerungseinheit 12 rückkopplungsmäßig die Einspritz-Kraft stoffmenge derart, daß die Ausgaben des ersten und des zwei ten Sauerstoffsensors 16, 17 Werte erreichen, die dem Ziel wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses entsprechen. Ferner wird während der Rückkopplungssteuerung die Inversionsperio de des ersten, strömungsmäßig vor dem Katalysator liegenden Sauerstoffsensors 16 mit der Inversionsperiode des zweiten, strömungsmäßig hinter demselben liegenden Sauerstoffsensors 17 verglichen, um dadurch eine Verschlechterung des Drei-We ge-Katalysators 10 zu diagnostizieren.

Da die Ausgabe des zweiten, strömungsmäßig hinter dem Kata lysator liegenden Sauerstoffsensors 17 beträchtlich durch den Katalysator 10, der unmittelbar strömungsmäßig davor an geordnet ist, beeinflußt wird, besteht die Notwendigkeit, eine Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und eine Diagnose der Verschlechterung unter Verwendung des zweiten, strömungsmäßig hinter dem Katalysator liegenden Sauerstoff sensor 17 zu ermöglichen, wobei es eine Bedingung darstellt, daß die aktivierte Bedingung des Katalysators 10 erfaßt wird.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Steue rungseinheit 12 aufgebaut, wie es durch das Flußdiagramm von Fig. 3 gezeigt ist, um zu bestimmen, ob der Drei-Wege-Kata lysator 10 die Aktivierungstemperatur erreicht hat oder nicht.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Funktionen eines Gerätes zur Bestimmung der Abwärme, eines Gerätes zur Bestimmung der aufgenommenen Wärme, und eines Gerätes zur Bestimmung der Katalysatortemperatur (einschließlich eines Gerätes, bei dem die Bestimmung auf einer Wärmemenge ba siert) softwaremäßig realisiert, was durch das Flußdiagramm von Fig. 3 dargestellt ist, und in der Steuerungseinheit 12 gespeichert. Ferner sind die Funktionen eines Gerätes zur Erfassung der Anlaß-Wassertemperatur (wird hierin nachfol gend beschrieben) durch Softwarefunktionen, die in der Steu erungseinheit 12 gespeichert sind, und durch einen Wasser temperatur-Sensor 15 und einen Startschalter 19 hardware mäßig realisiert.

In dem Flußdiagramm von Fig. 3 wird anfangs in einem Schritt 1 (wobei "Schritt" in den Figuren mit S bezeichnet wird) be urteilt, ob der Start-Schalter 19 EIN oder AUS ist.

Wenn der Start-Schalter 19 EIN ist (Anlaßbedingung) springt die Steuerung zu einem Schritt 2, bei dem die Kühlwassertem peratur Tw, die durch den Wassertemperatursensor 15 erfaßt wird, gelesen und als die Anlaß-Wassertemperatur Tws einge stellt wird.

Unter normalen Umständen (ausreichend lang nach dem Abstel len des Motors) kann angenommen werden, daß die Wassertem peratur Tws beim Anlassen der Umgebungstemperatur ent spricht.

Ferner werden in dem Schritt 2 die Wärmemengendaten STm und STp, die einer Zeitintegration unterzogen werden sollen, wie nachfolgend beschrieben wird, auf Null zurückgesetzt.

Sobald die Kühlwassertemperatur Tw beim Anlassen abgetastet wurde und die Wärmemengendaten STm und STp auf Null zurück gesetzt sind, wird in dem nächsten Schritt 3 die Abwärme menge Tm für den Drei-Wege-Katalysator 10 basierend auf der Anlaß-Wassertemperatur Tws und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 erfaßt wird, bestimmt.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird von vorneher ein eine Tabelle zur Verfügung gestellt, in der Daten der Abwärmemenge Tm, die aus einer Kombination der Anlaß-Wasser temperatur Tws und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP bestimmt sind, abgespeichert sind, wobei auf diese Tabelle zugegrif fen wird, um eine für die gegenwärtige Situation bestimmte Abwärmemenge Tm zu erhalten.

Bei dem Drei-Wege-Katalysator 10, der im allgemeinen unter dem Boden des Fahrzeugs positioniert ist, unterscheidet sich die Wärmemenge, die von der äußeren Oberfläche abgegeben wird, in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur. Ferner wird der Katalysator durch den Oberflächenluftstrom derart beein flußt, daß sich die Abwärmemenge verändert, wenn sich das Fahrzeug bewegt. Da das spezielle Bereitstellen eines Sen sors, der der Messung der Umgebungstemperatur gewidmet ist, hierbei die Kosten erhöhen würde, wird die Umgebungstempe ratur aus der Temperatur Tw des Kühlwassers zum Zeitpunkt des Anlassens bestimmt. Die Wärmemenge, die von der äußeren Oberfläche des Katalysators 10 an die Atmosphäre abgegeben wird, wird dann aus der Anlaß-Wassertemperatur Tws, die der Umgebungstemperatur entspricht, und aus der Fahrzeugge schwindigkeit VSP bestimmt.

Sobald die Abwärmemenge Tm in dem Schritt 3 bestimmt worden ist, springt die Steuerung zu einem Schritt 4, in dem die bestimmte Abwärmemenge Tm zeitlich integriert wird, um die gesamte Abwärmemenge STm (die gesamte Abwärmemenge seit dem Anlassen) zu erhalten.

In einem Schritt 5 wird die Ansaugluftmenge Q, die durch die Luftfluß-Meßvorrichtung 13 erfaßt wird, gelesen.

Daraufhin wird im nächsten Schritt 6 in einer Tabelle von vorher abgespeicherten, bestimmten aufgenommenen Wärmemengen Tp für den Drei-Wege-Katalysator 10 nachgeschlagen, welche der Ansaugluftmenge Q entsprechen, wodurch für die gegenwär tigen Bedingungen eine bestimmte, aufgenommene Wärmemenge Tp, die der Drei-Wege-Katalysator 10 aus dem Abgas absor biert hat, erhalten wird.

Da angenommen werden kann, daß die aufgenommene Wärmemenge Tp für den Drei-Wege-Katalysator 10 groß ist, wenn die Ab gasmenge groß ist, besteht die Notwendigkeit, die Abgasmenge zu erfassen. Da jedoch eine Luftfluß-Meßvorrichtung zum Er fassen der Ansaugluftmenge Q im allgemeinen bei Motoren vor gesehen ist, die mit elektronisch gesteuerten Kraftstoff- Einspritzeinheiten ausgestattet sind, werden statt des Mes sens der Abgasmenge Meßergebnisse der Ansaugluftmenge Q ver wendet, die der Abgasmenge entsprechen, wobei die aus dem Abgas aufgenommene Wärmemenge Tp basierend auf der Ansaug luftmenge Q derart bestimmt wird, daß eine Bestimmung der aufgenommenen Wärmemenge Tp einfach durchgeführt werden kann.

In einem Schritt 7 wird die Wärmemenge Tp, die in dem Schritt 6 erhalten wurde, zeitlich integriert, um eine ge samte aufgenommene Wärmemenge STp (die gesamte Menge der aufgenommenen Wärme seit dem Anlassen) zu erhalten.

Daraufhin wird in dem nächsten Schritt 8 die gesamte Abwär memenge STm von der gesamten aufgenommenen Wärmemenge STp subtrahiert, um eine vorhergesagte Wärmemenge X zu berech nen, die von dem Katalysator 10 zurückgehalten wird.

In einem Schritt 9 wird die Wärmemenge X mit einem vorbe stimmten Wert verglichen, um zu bestimmen, ob der Drei-We ge-Katalysator 10 eine vorbestimmte Aktivierungstemperatur erreicht hat.

Wenn die Wärmemenge X hierbei über dem vorbestimmten Wert liegt, derart, daß bestimmt wird, daß die Katalysatortempe ratur 10 die Aktivierungstemperatur erreicht hat, springt die Steuerung zu einem Schritt 10, um eine Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Rückkopplungssteuerung zuzulassen, indem die Ausgaben des ersten Sauerstoffsensors 16 und des zweiten Sauerstoffsensors 17 verwendet werden, und um ferner eine Verschlechterungsdiagnose des Katalysators 10 basierend auf der Steuerfrequenz zuzulassen, die während einer Luft-Kraft stoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung auftritt.

Auf diese Art und Weise wird die Bestimmung der Aktivie rungsbedingung des Katalysators 10 zu einer Bedingung ge macht, um eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungs steuerung und eine Diagnose der Verschlechterung des Kataly sators zuzulassen, wodurch ein Genauigkeitsverlust der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung und der Verschlechte rungsdiagnose vermieden wird.

Wenn die Wärmemenge X andererseits unter dem vorbestimmten Wert liegt, derart, daß bestimmt wird, daß die Katalysator temperatur 10 die Aktivierungstemperatur nicht erreicht hat, springt die Steuerung zu einem Schritt 11, um die Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung zu verhindern, indem die Ausgaben des ersten Sauerstoffsensors 16 und des zweiten Sauerstoffsensors 17 verwendet werden, und um eine Verschlechterungsdiagnose des Katalysators 10 basierend auf der Steuerungsfrequenz, die während der Luft-Kraftstoff-Ver hältnis-Rückkopplungssteuerung auftritt, zu verhindern.

Spezieller gesagt, kann dann der strömungsmäßig hinter dem Katalysator 10 liegende, zweite Sauerstoffsensor 17, der durch denselben beeinflußt wird, seine erwartete Erfassungs genauigkeit nicht aufrecht erhalten, wenn der Katalysator 10 die Aktivierungstemperatur nicht erreicht hat, wodurch sich die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung verschlechtert. Ferner wird es unmöglich, zwischen Luft-Kraftstoff-Verhält nis-Steuerungscharakteristika aufgrund der Verschlechterung des Katalysators 10 und den Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Steuerungscharakteristika aufgrund des nicht-aktiven Zustan des des Katalysators 10 zu unterscheiden, wodurch die Mög lichkeit einer fehlerhaften Diagnose der Verschlechterung des Katalysators 10 existiert. Daher werden eine Luft-Kraft stoff-Verhältnis-Steuerung und eine Diagnose verhindert, um eine fehlerhafte Steuerung und eine fehlerhafte Diagnose zu vermeiden.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Katalysa tor-Aktivität basierend auf einer Bestimmung der Wärmemenge, die von dem Katalysator 10 an die Atmosphäre abgegeben wird, und auf einer Bestimmung der aufgenommenen Wärmemenge, die durch den Katalysator aus dem Abgas absorbiert wird, be stimmt. Daher kann sogar bei Temperaturschwankungen inner halb des Katalysators 10 eine repräsentative Temperaturbe dingung ohne Einfluß dieser Schwankungen genau bestimmt werden. Da die Bestimmung der Abwärmemenge und der aufge nommenen Wärmemenge ferner basierend auf der Temperatur Tw des Kühlwassers, der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und der An saugluftmenge Q, die üblicherweise zur Steuerung der Kraft stoff-Einspritzmenge und zur Automatikgetriebe-Steuerung benötigt wird, durchgeführt wird, besteht kein Bedarf nach einem neuen Hinzufügen von Sensoren zur Bestimmung einer Wärmemenge, wodurch die Kosten nicht erhöht werden.

Die vorliegende Erfindung wurde für einen Motor beschrieben, bei dem auch ein Sauerstoffsensor 17, der strömungsmäßig hinter dem Katalysator 10 liegt, vorgesehen ist, und bei dem eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung unter der Verwendung der zwei Sensoren 16 und 17 durchgeführt wird. Es ist jedoch offensichtlich, daß die Bestimmung der Temperatur des Katalysators, die auf der Abwärmemenge und der aufgenommenen Wärmemenge basiert, nicht auf einen der artigen Motor begrenzt ist.

Ferner existiert bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Fehler bei der Erfassung der Umgebungstemperatur, was eine Fehlerdifferenz in dem bestimmten Ergebnis der Abwärme menge zur Folge hat, wenn angenommen wird, daß die Wasser temperatur Tws beim Anlassen der Umgebungstemperatur ent spricht, und wenn neu gestartet wird, bevor sich das Kühl wasser ausreichend abgekühlt hat. Wenn die Anlaß-Kühlwasser temperatur Tws daher über einer vorbestimmten Temperatur liegt, kann die Verarbeitung auf einen Schritt geschaltet werden, bei dem die Aktivierungsbedingung des Katalysators basierend auf einer seit dem Anlassen verstrichenen Zeit oder auf der Motorbelastung bestimmt wird. Wenn eine seit dem Anlassen verstrichene Zeit daher einen vorbestimmten Wert nicht erreicht, kann angenommen werden, daß sich der Katalysator in dem nicht-aktiven Zustand befindet, selbst wenn die Aktivierungsbedingung des Katalysators basierend auf der Wärmemenge X bestimmt werden kann.

Industrielle Anwendbarkeit

Bei der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben worden ist, kann die Katalysatortemperatur ohne Einfluß von Temperaturschwankungen innerhalb des Katalysators und ferner ohne Kostenanstieg bestimmt werden, da die Wärmemengenbedin gungen für den Katalysator basierend auf der Kühlwassertem peratur beim Anlassen, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Ansaugluftmenge bestimmt werden. Die Erfindung besitzt daher eine bedeutende industrielle Anwendbarkeit.

Claims

1. Eine Vorrichtung zur Bestimmung der Temperatur eines Kraftfahrzeug-Katalysators, um die Temperatur eines Ab gasreinigungs-Katalysators zu bestimmen, der in einem Abgaskanal eines Motors vorgesehen ist, wobei die Be stimmungsvorrichtung folgende Merkmale aufweist:
eine Einrichtung zum Erfassen der Anlaß-Wassertempera tur, um die Kühlwassertemperatur des Motors beim Anlas sen zu erfassen,
eine Einrichtung zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindig keit, um eine Bewegungsgeschwindigkeit eines Fahrzeugs zu erfassen,
eine Einrichtung zum Erfassen einer Ansaugluftmenge, um die Ansaugluftmenge des Motors zu erfassen, und
eine Einrichtung zur Bestimmung einer Katalysatortempe ratur, um die Temperatur des Abgasreinigungs-Katalysa tors basierend auf der erfaßten Kühlwassertemperatur beim Anlassen, der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahr zeugs und der Ansaugluftmenge zu bestimmen.

2. Eine Vorrichtung zur Bestimmung der Temperatur eines Kraftfahrzeug-Katalysators gemäß Anspruch 1, bei der die Einrichtung zur Bestimmung der Katalysatortemperatur folgende Merkmale aufweist:
eine Einrichtung zur Bestimmung einer Abwärme, um eine Wärmemenge, die der Abgasreinigungs-Katalysator abgibt, basierend auf der erfaßten Kühlwassertemperatur beim An lassen und der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu bestimmen,
eine Einrichtung zur Bestimmung der aufgenommenen Wärme, um basierend auf der erfaßten Ansaugluftmenge des Motors eine Wärmemenge zu bestimmen, die durch den Abgasreini gungs-Katalysator aus dem Abgas des Motors absorbiert wird, und
eine Einrichtung zur Bestimmung der Katalysatortempera tur unter Verwendung von Wärmemengen, um basierend auf den bestimmten Ergebnissen von der Einrichtung zur Be stimmung der Abwärme und von der Einrichtung zur Bestim mung der aufgenommenen Wärme die Temperatur des Abgas reinigungs-Katalysators zu bestimmen.

3. Eine Vorrichtung zur Bestimmung der Temperatur eines Kraftfahrzeug-Katalysators gemäß Anspruch 2, bei der die Einrichtung zur Bestimmung der Katalysatortemperatur un ter Verwendung von Wärmemengen eine Wärmemenge, die durch das Subtrahieren eines Integralwertes der Wärme menge, die durch die Einrichtung zur Bestimmung der Ab wärme bestimmt wird, von einem Integralwert der Wärme menge, die durch die Einrichtung zur Bestimmung der auf genommenen Wärme bestimmt wird, als einen Wert berech net, der mit der Temperatur des Abgasreinigungs-Kataly sators korreliert ist.

4. Ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Kraft fahrzeug-Katalysators, um die Temperatur eines Abgasrei nigungs-Katalysators, der in einem Abgaskanal eines Mo tors vorgesehen ist, zu bestimmen, wobei das Bestim mungsverfahren folgende Schritte aufweist:
einen Schritt zum Erfassen der Kühlwassertemperatur des Motors beim Anlassen,
einen Schritt zum Erfassen der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs,
einen Schritt zum Erfassen der Ansaugluftmenge des Mo tors, und
einen Schritt zur Bestimmung der Temperatur des Abgas reinigungs-Katalysators basierend auf der erfaßten Kühl wassertemperatur beim Anlassen, der Bewegungsgeschwin digkeit des Fahrzeugs und der Ansaugluftmenge des Mo tors.

5. Ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Kraft fahrzeug-Katalysators gemäß Anspruch 4, wobei der Schritt zur Bestimmung der Temperatur des Abgasreini gungs-Katalysators ferner folgende Schritte aufweist:
einen Schritt zur Bestimmung einer Wärmemenge, die von dem Abgasreinigungs-Katalysator abgegeben wird, basie rend auf der erfaßten Kühlwassertemperatur beim Anlassen und der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs,
einen Schritt zur Bestimmung einer Wärmemenge, die durch den Abgasreinigungs-Katalysator aus dem Abgas des Motors absorbiert wird, basierend auf der erfaßten Ansaugluft menge des Motors, und
einen Schritt zur Bestimmung der Temperatur des Abgas reinigungs-Katalysators basierend auf der bestimmten Wärmemenge, die von dem Abgasreinigungs-Katalysator ab gegeben wird, und der bestimmten Wärmemenge, die durch den Abgasreinigungs-Katalysator aus dem Abgas des Motors absorbiert wird.

6. Ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Kraftfahrzeug-Katalysators gemäß Anspruch 5, bei der der Schritt zur Bestimmung der Temperatur des Abgasreini gungs-Katalysators, die auf den Wärmemengen basiert, ei nen Schritt zum Berechnen einer Wärmemenge aufweist, die durch das Subtrahieren eines Integralwertes der Wärme menge, die von dem Abgasreinigungs-Katalysator abgegeben wird, von einem Integralwert der Wärmemenge, die durch den Abgasreinigungs-Katalysator von dem Abgas des Motors absorbiert wird, bestimmt wird, als einen Wert, der mit der Temperatur des Abgasreinigungs-Katalysators korre liert ist.