JP2006509947A - 発熱動作における触媒温度モデリング - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関（１０）の排ガス内での触媒（３４）の温度をモデリングするための方法と計算装置に関する。発熱性の反応に基づく触媒（３４）への熱供給が考慮される。本発明による方法は、触媒（３４）における発熱性の反応に基づく触媒（３４）への熱供給をそれぞれが考慮する、第１の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ１および第２の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ２が形成され、ｄｅｌｔａ＿Ｔ１は内燃機関（１０）において空気質量と同時に燃焼する第１の燃焼質量Ｓと空気質量との比率（ＡＦ）に依存して形成され、ｄｅｌｔａ＿Ｔ２は触媒（３４）を再生するために内燃機関において燃焼される燃料／空気混合気に付加的に調量された第２の燃料質量の発熱性の反応から生じる熱供給に依存して形成される、ことを特徴とする。

Description

従来技術
本発明は、
−触媒の温度に対する基本値を形成するステップと、
−触媒内での発熱性の反応に基づく触媒への熱供給を考慮し、且つ内燃機関において空気質量と同時に燃焼する第１の燃料質量の比率および排ガス温度に依存する補正量ｄｅｌｔａ_Ｔを計算するステップと、
−触媒温度と相関関係にある値をローパスフィルタによってフィルタリングし、基本値およびローパスフィルタリングの結果を考慮して触媒の温度に対する新たな値を形成するステップとを有する、内燃機関の排ガス内での触媒の温度を計算するための方法に関する。

本発明はさらに、前述のステップを実施する、内燃機関の排ガス内での触媒の温度を計算するための計算装置に関する。

そのような装置およびそのような方法はＵＳ ４，６５６，８２９より公知である。この刊行物によれば、内燃機関の排ガス流内での触媒の温度は、内燃機関によって吸入される空気質量と内燃機関において燃焼する混合気の空燃比とに基づき計算される。この際、空気質量通過量と空燃比が所定の値である場合に内燃機関動作の定常状態に対して経験的に決定されている温度寄与が使用される。定常状態に対して決定されている値は一次の遅延時間フィルタリングを受け、この遅延時間フィルタリングは内燃機関を通過する空気質量流を基礎とし、またこの遅延時間フィルタリングは内燃機関の移行動作状態に対する触媒温度の応答を表す。

今日において内燃機関の排ガス後処理システム関して好まれているコンセプトでは、吸蔵原理および／または再生原理に従い動作する触媒が使用される。つまり、例えばガソリン直接噴射を用いる内燃機関のための排ガス装置ではＮＯｘ吸蔵触媒が使用される。内燃機関が余剰空気で動作する際には比較的高いＮＯｘエミッションが生じる。窒素酸化物エミッションの大部分をＮＯｘ吸蔵触媒によって吸収することができる。もっとも吸蔵触媒の吸収能力は制限されているので、この窒素酸化物を再び吸収できるようになるためにはこの吸蔵触媒を規則的に再生する必要がある。そのような再生は例えば触媒温度の所定の範囲にある内燃機関の排ガスにおいて余剰燃料を生じさせることによって行うことができる。

さらにはディーゼル内燃機関の動作との関連において、排ガスにおいて粒子フィルタを使用し、そのような粒子のエミッションを低減することが公知である。この粒子フィルタの吸収能力も制限的であるので、同様に規則的に再生する必要がある。再生はやはり粒子フィルタ温度に対する所定の条件の遵守と関連して、粒子フィルタの上流側で排ガス内に余剰燃料を生じさせることにより行うことができる。

ＮＯｘ吸蔵触媒の再生も粒子フィルタの再生も排ガス温度に対する所定の条件が満たされている場合のみ十分に行うことができるので、目下の排ガス温度および排ガスが流れる構成素子の温度の可能な限り正確な知識が内燃機関の制御、また内燃機関の動作と関連する上述の再生プロセスの制御にとって非常に重要である。したがってこれらの温度は測定またはモデリングする必要がある。さらには、排ガス浄化のために酸化触媒を使用することが公知である。酸化触媒はリーンな機関モードか、余剰空気での付加的な空気供給によって動作され、ＣＯおよびＨＣが酸化される。酸化触媒においてはほぼ全ての動作時点において、未燃焼のＨＣ、ＮＯなどの酸化による発熱性の反応が実行される。

一般的に排ガス後処理システムは所定の動作時点において、例えば僅かな空気質量通過量、したがって比較的僅かな排ガス熱発生での動作において、排ガス温度を上昇させるために付加的な措置が要求される。現在の噴射システムではポスト噴射による燃料噴射が可能である。ポスト噴射とは、燃焼の開始時に相対的に、噴射される燃料質量の大部分が燃焼室においては燃焼されないように遅く行われる噴射と解される。噴射された燃料質量の未燃焼の部分は排ガスと共に酸化触媒に搬送され、その酸化触媒において触媒的に酸化される。このことは殊に触媒的な反応を使用するための温度条件が満たされている場合には、温度を著しく高めることができる。

触媒的な反応を使用するためには殊に最低温度を上回っていなければならない。別の側面では触媒における発熱性の反応によって、触媒の過熱につながる可能性のある熱量を解放することができる。したがって、一般的には触媒、個別的にはＮＯｘ吸蔵触媒、粒子フィルタおよび酸化触媒の温度が定常的な動作状態において、また第１の定常的な動作状態から第２の定常的な動作状態に移行する際に知るだけでなく、触媒において制御されてトリガされる発熱性の反応を用いて触媒を再生する場合にも、この際に調節される触媒温度に関する知識を得ることが望ましい。

このような背景から本発明の課題は、発熱的な触媒の再生が行われない通常動作においても、発熱的な触媒の再生が行われる動作においても、それぞれ触媒温度の計算を実現する、触媒温度を算出するための方法および装置を提供することである。

この課題は冒頭で述べたような方法において、ｄｅｌｔａ＿Ｔを計算するために第１の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ１および第２の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ２が形成され、ｄｅｌｔａ＿Ｔ１を内燃機関において空気質量と同時に燃焼する第１の燃料質量の比率および排ガス温度に対する基本値に依存して形成し、ｄｅｌｔａ＿Ｔ２を、触媒を再生するために内燃機関において燃焼される燃料／空気混合気の燃料成分に付加的に調量された第２の燃料質量の少なくとも一部分の発熱性の反応から生じる排ガスへの熱供給および排ガス温度に対する基本値に依存して形成する。

この課題はさらに、第１の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ１および第２の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ２を形成する際に前述のステップを実施する、冒頭で述べたような計算装置によって解決される。

発明の利点
本発明は有利には、触媒または粒子フィルタの再生と関連する内燃機関の制御の際に触媒温度または粒子フィルタ温度を考慮することができる。これによって殊に、再生をトリガするために余剰燃料状態により排ガス温度が十分でない場合に内燃機関が動作されることを回避することができる。排ガス温度が過度に低い場合には、余剰燃料は少なくとも完全には触媒または粒子フィルタ内では再生されないであろうし、その結果所望の温度上昇および再生は行われない。さらにはこれによって未燃焼の炭化水素が環境に放出されることになる。

これに対して再生が発熱的に進行する場合に、排ガス後処理システムの温度に対する許容最大値を上回っているならば対抗措置をトリガすることができる。例えば発熱的に進行する再生を完全に中止するか、クリティカルな温度を下回ったときに新たにトリガするために中断することができる。

したがって結果として、不所望なＨＣエミッションも排ガス後処理システムの不所望に高い熱負荷も回避することができる。この利点はここに紹介する本発明の枠内において、制御装置にいずれにせよ存在する動作パラメータに基づく計算によって達成される。したがって、発熱性の反応が可能とされる個所における温度、すなわち触媒自体の温度を検知するように配置すべきであろう高価な温度センサを省略することができる。

有利には、第１の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ１が特性マップから求められ、この特性マップにおいては温度に依存する排ガスの固有の熱容量の影響が考慮されている。

第１の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ１は再生措置に依存せずに排ガス後処理システムにおける化学的な反応によって発生する温度寄与に対する尺度を表す。排ガス温度および排ガス内の酸素濃度がこの寄与にとって決定的である。したがって、排ガス後処理システムの上流側における排ガス温度および排ガス後処理システムにおいて支配的な酸素濃度に直接的に依存して、温度上昇ｄｅｌｔａ＿Ｔ１を特性マップから求めることができる。何故ならば、排ガス温度のこのような上昇は排ガス質量流に依存しないからである。排ガス温度に依存する固有の排ガスの熱容量の影響を特性マップにおいて直接考慮することができる。排ガス後処理システムの上流側における排ガス温度を測定またはモデリングすることができる。測定もモデリングも既知であると前提される。既知であると前提されるこのモデリングを判別するために本発明の枠内においては、排ガス温度ないし排ガス後処理システムに対する排ガス後処理システムにおいて発熱的に進行する反応の影響を計算することが問題となることを再度言及しておく。

さらに有利には、第２の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ２が排ガス温度に対する基本値に依存して触媒の活量（Aktivitaet）に関する特性マップから読み出される値に依存して形成される。

この構成は有利には、触媒活量したがって触媒的にトリガされる発熱的に進行する反応の際に触媒において発生する熱の程度が触媒ないし排ガス後処理システムの温度に依存するということを考慮する。したがってこの影響を考慮することにより温度のモデリングの精度が高められる。

さらに有利には、触媒温度と相関関係にある値が触媒の温度に対する基本値と、第１の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ１と第２の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ２との和から形成される。

特にこの和のローパスフィルタリングは、発熱性の反応時の触媒における実際の温度経過を良好に表すことが分かった。

さらに有利には、第２の燃料質量の少なくとも一部分の発熱性の反応から生じる排ガスへの熱供給は、第２の燃料質量のこの部分を使用される燃料の固有の加熱値と乗算することによって形成される。

ここでもまた、排ガスへの熱供給が既述のやり方で形成される場合には良好な結果が得られることが分かった。

さらに有利には、第２の燃料質量の部分は、内燃機関において燃焼のために取り込まれる空気質量を用いて化学量論的に燃焼可能な燃料質量と燃焼に実際に関与する第１の燃料質量の差の値と値０との間の最大値選択の結果と、第２の燃料質量の値との間の最小値選択によって求められる。

この構成は有利には、触媒における発熱性の反応の際に自由になる熱が、そのような発熱性の反応のために存在する燃料質量だけでなく、排ガスに存在する酸素質量にも依存しているということを考慮する。さらにはこの構成は、存在する酸素質量を内燃機関の制御装置にいずれにせよ存在する動作パラメータからどのように形成することができるかを示す。このようにして、発熱性の反応の際に自由になる熱およびこれに伴う温度上昇は、反応のために使用される第２の燃料質量を全て使用するために、反応のために存在する空気質量が十分でない場合にも正確に検出される。この場合制御装置は例えば、また既述の利点に関して、ポスト噴射の際の第２の燃料質量が低減され、環境へのＨＣエミッションの解放が回避されるか、少なくとも低減されることを顧慮する。

さらに有利にはローパスフィルタがＰＴ−１フィルタであり、このフィルタの時定数は内燃機関の動作特性量に依存する。

内燃機関の動作特性量に依存するそのような時定数を用いて、排ガス温度のモデリングの際の殊に良好な、すなわち実際の状況に応じた結果および／または排ガス後処理システムの温度を達成できることが分かった。

さらに有利には、ＰＴ−１フィルタの時定数は排ガス質量流に依存する。

さらには、時定数が排ガス質量流の逆数と触媒の固有の熱容量および排ガスの固有の熱容量との商とに依存することは有利である。

まさにこれらの量がＰＴ−１フィルタリングの際に温度モデリングの良好な結果につながる時定数の経過をもたらすことが分かった。

別の利点は以下の説明および添付の図面から得られる。

前述の特徴および以下においてさらに説明する特徴はそれぞれ表した組み合わせにのみ限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、別の組み合わせまたは単独でも使用可能であると解される。

図面
本発明の実施例を図面に示し、以下の記述において詳細に説明する。ここで、
図１は、本発明が効果を発揮する技術的な環境を示し、
図２は、計算装置内に存在するデータおよびこの計算装置に供給されるセンサ信号と、触媒の温度計算に関する入力量との結合を示し、
図３は、触媒の温度を計算するためのそのような入力量の結合を示す。

実施例の説明
図１における参照符号１０は、燃料と空気からなる混合気が燃焼される燃焼室１２を備えた内燃機関を示す。燃焼室１２には吸気管１４を介して空気が供給され、この際空気供給は少なくとも１つの吸気弁１６によって制御される。内燃機関１０によって吸入される空気の質量は空気質量測定器１８によって検知され、この空気質量測定器１８は空気質量信号を計算装置２０、例えば電子制御装置に伝送する。計算装置２０には別のセンサの信号が供給され、これらのセンサのうち図１には例示的に回転数センサ２２、アクセルペダルセンサ２４および排ガスセンサ２６が示されている。

計算装置２０には別のセンサの信号、例えば内燃機関の領域における温度に関する信号または内燃機関の下流側に接続されているトルクコンバータの変速段に関する信号なども供給することができる。図１に示されている回転数センサ２２は例えば、センサ歯車３０における強磁性のマーキング２８を誘導的にサンプリングする容量性センサでよい。アクセルペダルセンサ２４はポテンシオメータを有することができ、このポテンシオメータを介してアクセルペダルの角度、したがってドライバのトルク要求を検知することができる。

排ガスセンサ２６は今日の自動車において非常に広範に使用されている酸素濃度センサでよい。公知のように、酸素濃度センサ２６は排ガス内の酸素濃度に関する信号を供給するだけでなく、この信号からは排ガスセンサ２６の温度に関する情報、したがって排ガスセンサ２６の設置個所における排ガスの温度に関する情報を得ることができる。例えば、酸素イオンに対して導電性であるセンサセラミックの内部抵抗および／または電気的な排ガスセンサ加熱装置の電気抵抗などを温度検出のために使用することができる。

さらには排ガスセンサ２６として酸素濃度センサのみが対象となるのではなく、別の排ガス成分に対して敏感であるセンサ、例えばＮＯｘセンサ、ＣＯセンサおよび／またはＨＣセンサなども使用することができる。もちろん、排ガス温度および／または触媒流入側温度を別個の温度センサ、例えばサーモ素子によって検知し、計算装置２０に伝送することもできる。

前述のセンサの信号から、計算装置２０は特性曲線および／または特性マップに記憶されているデータを参照して、内燃機関１０を制御する操作素子を制御するための信号を計算することができる。つまり計算装置２０は例えば燃料調量信号、例えば噴射弁のような燃料調量ユニット２８を駆動制御する噴射パルス幅を計算する。図１に表されている例においては、噴射弁２８は燃料が直接的に内燃機関１０の燃焼室１２に噴射されるように制御されている。このことは、ディーゼル内燃機関においてもオットー内燃機関においても今日使用されているような燃料直接噴射に相当する。もちろん、本発明は直接噴射を用いる内燃機関に制限されるものではない。本発明は吸気マニホールドへの噴射を用いるオットー内燃機関にも使用することができる。内燃機関１０の動作原理に応じて自己点火またはリッチな混合気の外部点火によりトリガすることができる、燃焼室１２に取り込まれた燃料／空気混合気の燃焼が行われた後に、排ガスは排気弁３０および排ガス案内部３２、例えば排ガスマニホールドと排ガス管からなる結合体を介して触媒３４に供給され、この触媒３４においてはＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘなどの不所望な排ガス成分が触媒性に酸化、吸蔵または還元される。

触媒３４は酸化触媒でも、還元触媒または三元触媒でもよい。さらには、触媒はＮＯｘ吸蔵触媒または粒子フィルタでもよい。したがって触媒３４をより一般的に排ガス後処理装置３４と称することもできる。ここに紹介する本発明との関連において、排ガス後処理装置３４は少なくとも一時的に発熱的に動作できることが重要であり、この際発熱的な反応に基づき発生する排ガス後処理装置３４自体の温度変化、また排ガス後処理装置３４を通過して流れる排ガスの温度変化も計算装置２０によって計算モデルを用いて計算される。

図２は、そのような計算モデルの枠内において先ず、計算のための入力量が計算装置２０内に存在するデータおよび計算装置２０に伝送されるセンサ信号からどのように形成されるかを示す。

フィールド３６は排ガス質量流、すなわち内燃機関１０からの単位時間毎に放出される排ガスの質量を表す。この排ガス質量流を制御装置２０において、噴射弁１２を介して調量される燃料質量および空気質量測定器１８を介して吸入される空気質量から計算することができる。排ガス質量流は以下ではｍ＿ａｂｇとも表す。フィールド３８は触媒流入側温度Ｔ＿ｉｎを表す。このＴ＿ｉｎは差し当たり内燃機関１０の始動時には妥当な基本値、例えば平均的な周囲温度に対する一定値でよい、もしくはＴ＿ｉｎを別個のセンサによって、または前述したような排ガスセンサ２６の信号を評価することによって取得することができる。

フィールド４０は、燃焼室１２における燃焼が余剰空気または余剰燃料でもって行われたか否かを示す値ラムダに関する尺度を供給する排ガスセンサ２６、ここでは酸素濃度センサの信号を表す。フィールド４２は、例えば空気質量測定器１８から制御装置２０に供給されるような単位時間毎に吸入された空気質量ｍ＿ｌを表す。フィールド４４は、燃焼室１２において可能な限り完全な燃焼を行うために通常のメイン噴射によって燃焼室１２に供給される、単位時間毎の第１の燃料質量（燃料質量＿１）を表す。フィールド４６は、ポスト噴射によって燃焼室１２に供給され、燃焼室１２内に存在する空気でもって少なくとも完全には反応しない単位時間毎の燃料質量＿２を表す。

ブランチ４８においては、空気質量、燃焼質量＿１および燃料質量＿２から熱エネルギＨが計算され、この熱エネルギＨは排ガス後処理装置３４における後続の還元の際に解放することができる。先ず空気質量からはブロック５２において、値１４．５（ブロック５０）での除算により、この空気質量でもって化学量論的に燃焼を行うことができる等価の燃料質量が計算される。この理論的な燃料質量からブロック５４において燃料質量＿１を減算する。したがってブロック５４から出力される値は、燃料質量＿１の燃焼後に依然として残存する酸素を用いて化学量論的に燃焼可能な燃料質量に相当する。この値は０よりも小さいか、０であるか、０よりも大きい。

ブロック５６においては、この値の最大値および値０が選択されるので、ブロック５６から出力される値は０であるか、０よりも大きい。この値は、燃料質量が存在する限り排ガス後処理装置３４において依然として残存する酸素でもって発熱的に反応することができる燃料質量を表す。

ブロック５８においては、この値および燃料質量＿２の値から最小値が選択される。そのようにして得られた値は、排ガス後処理装置３４において残存する酸素を用いて発熱的に反応するために効果的に存在する燃料質量に相応する。この燃料質量はブロック６０において、使用される燃料種類の発熱量Ｈ＿Ｕと乗算され、その結果この積は排ガス後処理装置３４において発熱性の反応によって解放することができる熱量Ｈを供給する。ここで本発明を理解するにあたり、値Ｈが絶対的な熱量として計算されたか、単位時間毎の熱量として計算されたかは重要ではない。

別の入力量として、平均触媒温度Ｔ＿ｍｉｔｔｅｌがさらに形成される。このためにモデルから算出された触媒温度Ｔ＿ｋａｔが再帰的に、ブロック６２においてフィールド３８からの触媒流入側温度Ｔ＿ｉｎの温度と結合され、その結果からブロック６４において平均値が形成される。そのようにして得られた平均値は、Ｔ＿ｋａｔの後続の計算のための別の入力量Ｔ＿ｍｉｔｔｅｌを表す。さらには、平均触媒温度Ｔ＿ｍｉｔｔｅｌはフィールド４０からのラムダ値と共に、制御装置２０に記憶されている特性マップ６６をアドレッシングするために使用され、この特性マップ６６は前述の入力量の関数としての、排ガスの固有の熱容量ｃｐ＿ａｂｇを供給する。ブロック６８は、排ガス後処理装置３４の流出側における温度Ｔ＿ｋａｔを想定するための前述の入力量ｍ＿ａｂｇ、Ｔ＿ｍｉｔｔｅｌ、ｃｐ＿ａｂｇ、Ｔ＿ｉｎ、ラムダおよびＨの影響を受けた実際の排ガス変換装置３４の特性を表している。

さらに付加的には、殊に吸入された空気質量流を個々の燃焼室充填について正規化するために内燃機関の回転数ｍが考慮される。

換言すれば、ブランチ４８においては燃焼室において燃焼されない燃料質量＿２によって排ガス後処理装置３４に供給される熱流が求められる。先ず空気質量流からは化学量論的な比率を介して等価の燃料質量が求められる。この等価の燃料質量から燃料量＿１が減算される。結果として生じた差は、排ガス内の残存酸素でもって依然として最大限に反応することができる燃料質量を表す。差が０よりも小さいか０である場合には、排ガスには酸素が含有されておらず、燃料質量流＿２ないし燃料質量＿２は反応できないということを想定できる。これに対し差が０より大きい場合には、必要に応じて、燃料質量流＿２（燃料質量＿２）の一部または全ては反応することができる。

図３は前述の入力量から触媒の温度を計算するための方法の構成を示す。まず、フィールド３８における値Ｔ＿ｉｎの準備は触媒の温度に対する基本値の形成ステップに相当する。第１の補正量ｄｅｌｔａＴ１を形成するために、フィールド７２によって表されている平均温度Ｔ＿ｍｉｔｔｅｌと、フィールド４０によって表されているラムダ値とによって特性マップ７４がアドレッシングされ、この特性マップ７４から前述の入力量に依存する第１の補正量ｄｅｌｔａＴ１を読み出すことができる。第１の補正量ｄｅｌｔａＴ１は、排ガス後処理装置３４における再生措置に依存せずに生じる化学的な反応を考慮する。この反応に関しては排ガス温度および排ガス組成が重要である。したがってラムダおよび温度に依存して、直接的に温度上昇ｄｅｌｔａ＿Ｔ１を特性マップ７４から求めることができる。何故ならばこの温度上昇は排ガス質量流に依存しないからである。温度に依存する排ガスの固有の熱容量の影響を、直接的に特性マップ７４において考慮することができる。

補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ２を形成するために、まずフィールド７６において準備された排ガス質量ｍ＿ａｂｇと、ブロック８０において準備された排ガスの固有の熱容量ｃｐ＿ａｂｇとがブロック７８において乗算される。結果は温度単位に関する熱量または温度単位に関する熱流を表す。換言すれば、結果はある程度の温度差を達成するために必要とされる熱量を表す。ブロック８０においては、フィールド８２によって準備された熱量Ｈがブロック７８から出力された値で除算される。結果は最大エネルギ流を表し、この最大エネルギ流はポスト噴射される燃料質量２と、燃料質量１の燃焼後に燃焼室に依然として残存している酸素との触媒的な反応によって解放することができる。この最大値によって、排ガス後処理装置３４の触媒的な活量に依存する所定の部分が実際に解放される。この関係はブロック８４においてブロック８０の出力と、特性曲線（ブロック８２）から読み出された触媒的な活量の値との乗算によって考慮される。この際ブロック８２はフィールド７２からの平均触媒温度Ｔ＿ｍｉｔｔｅｌによってアドレッシングされる。何故ならば、触媒的な活量は温度に依存するからである。したがってブロック８４における結合の結果は第２の補正量ｄｅｌｔａＴ２を表し、この第２の補正量ｄｅｌｔａＴ２は触媒を再生するために内燃機関において燃焼する燃料／空気混合気の燃料成分に付加的に調量された第２の燃料質量の少なくとも一部の発熱性の反応から生じる排ガスへの熱供給を表す。

第１の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ１、第２の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ２およびフィールド３８において準備される触媒温度Ｔ＿ｉｎに関する基本値がブロック８６において加算的に結合され、ブロック８８において有利にはＰＴ１特性を備えたローパスフィルタリングに使用される。この際ローパスフィルタリングの時定数は、排ガス質量流ｍ＿ａｂｇの逆数と、フィールド９０によって準備される触媒の固有の熱容量（ｃ＿ｋａｔ）と排ガスの固有の熱容量との商に依存する。ｃ＿ｋａｔは除算を表すブロック９２において排ガス質量ｍ＿ａｂｇおよび排ガスの熱容量ｃｐ＿ａｂｇと結合される。

前述の温度計算は、触媒ないし排ガス後処理装置３４内での反応、したがって温度上昇も行われることを考慮する。しかしながら簡潔にするためにここに紹介するモデル形成では先ず、触媒流入側温度Ｔ＿ｉｎと、触媒における通常の反応、すなわち再生無しに行われる発熱性の反応による温度上昇ｄｅｌｔａ＿Ｔ１と、燃料質量２として別個に再生を目的として調量された燃料による温度上昇ｄｅｌｔａ＿Ｔ２からなる補正された流入側温度が求められる。触媒の構造様式に基づき、触媒を良好な近似で理想的な熱交換器とみなすことができる。

これにより、触媒温度Ｔ＿ｋａｔと触媒３４ないし排ガス処理装置３４の流出側における排ガス温度とをあらゆる時点において同一と見なすことができるという結論が得られる。この仮定により、触媒の固有の熱容量および排ガスの固有の熱容量の商と排ガス質量流の逆数の積の可変の時定数を有するＰＴ１フィルタリングに基づき数学的に読み取ることができる微分方程式が生じる。この理由から触媒３４の流出側における目下の触媒温度を、補正された流入側温度の前述のＰＴ１フィルタリングによってモデリングすることができる。

本発明が効果を発揮する技術的な環境。 計算装置内に存在するデータおよび計算装置に供給されるセンサ信号と、触媒の温度計算に関する入力量との結合。 触媒の温度を計算するための入力量の結合。

Claims (10)

1. 内燃機関（１０）の排ガス内での触媒（３４）の温度（Ｔ＿ｋａｔ）を計算する方法であって、
   −前記触媒（３４）の温度（Ｔ＿ｋａｔ）の温度に対する基本値（Ｔ＿ｉｎ）を形成するステップと、
   −前記触媒（３４）内での発熱性の反応に基づく該触媒（３４）への熱供給を考慮し、且つ前記内燃機関（１０）において空気質量と同時に燃焼する第1の燃料質量（Ｓ）と前記空気質量との比率および排ガス温度に依存する補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔを計算するステップと、
   −前記基本値および前記補正量に依存して触媒温度と相関関係にある値を形成するステップと、
   −前記触媒温度と相関関係にある値をローパスフィルタ（８８）によってフィルタリングすることにより前記触媒（３４）の温度（Ｔ＿ｋａｔ）に対する値を形成するステップとを有する、触媒の温度を計算する方法において、
   前記触媒（３４）内での発熱性の反応に基づく該触媒（３４）への熱供給をそれぞれが考慮する第１の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ１および第２の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ２を形成し、
   ｄｅｌｔａ＿Ｔ１を、前記内燃機関（１０）において空気質量と同時に燃焼される第１の燃料質量Ｓと前記空気質量との比率（ＡＦ）および前記触媒（３４）の温度に対する基本値（Ｔ＿ｉｎ）に依存して形成し、
   ｄｅｌｔａＴ＿２を、前記触媒（３４）を再生するために前記内燃機関（１０）において燃焼される燃料／空気混合気に付加的に調量された第２の燃料質量の少なくとも一部分の発熱性の反応から生じる前記排ガスへの熱供給および前記触媒（３４）の温度に対する基本値（Ｔ＿ｉｎ）に依存して形成することを特徴とする、触媒の温度を計算する方法。
2. 前記第１の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ１を、温度に依存する前記排ガスの固有の熱容量の影響が考慮されている特性マップ（７４）から求める、請求項１記載の方法。
3. 前記第２の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ２を、前記排ガス温度に対する基本値に依存して前記触媒活量に関する特性マップ（８２）から読み出す値に依存して形成する、請求項１または２記載の方法。
4. 触媒温度と相関関係にある値として、前記触媒（３４）の温度に関する基本値（Ｔ＿ｉｎ）と、第１の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ１と前記第２の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ２とからなる和を形成する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記第２の燃料質量の少なくとも一部の発熱性の反応から生じる前記排ガスへの熱供給を、該第２の燃料質量の前記部分と、使用される燃料質量の固有の加熱値との乗算により形成する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記第２の燃料質量の前記部分を、前記内燃機関において燃焼のために取り込まれる空気質量を用いて化学量論的に燃焼可能な燃料質量と前記燃焼に実際に関与する前記第１の燃料質量との差の値と値０との間の最大値選択（５６）の結果と、前記第２の燃料質量の値との間の最小値選択（５８）によって求める、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記ローパスフィルタ（８８）は前記内燃機関の動作パラメータに依存する時定数を有するＰＴ−１フィルタ（８８）である、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記ＰＴ−１フィルタ（８８）の時定数は前記排ガス質量流（ｍ＿ａｂｇ）に依存する、請求項７記載の方法。
9. 前記ＰＴ−１フィルタ（８８）の時定数は、前記排ガス質量流（ｍ＿ａｂｇ）の逆数と前記触媒の固有の熱容量（ｃ＿ｋａｔ）および前記排ガスの固有の熱容量（ｃ＿ａｂｇ）の商とに依存する、請求項８記載の方法。
10. 内燃機関（１０）の排ガス内での触媒（３４）の温度（Ｔ＿ｋａｔ）を計算する計算装置（２０）であって、
    −前記触媒（３４）の温度（Ｔ＿ｋａｔ）に対する基本値（Ｔ＿ｉｎ）を形成するステップと、
    −前記触媒（３４）内での発熱性の反応に基づく前記触媒（３４）への熱供給を考慮し、且つ前記内燃機関において空気質量と同時に燃焼する燃料質量の比率および排ガス温度に依存する補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔを計算するステップと、
    −前記基本値（Ｔ＿ｉｎ）および前記補正量に依存して触媒温度と相関関係にある値を形成するステップと、
    −前記触媒温度と相関関係にある値をローパスフィルタ（８８）によってフィルタリングすることにより前記触媒（３４）の温度に関する値（Ｔ＿ｋａｔ）を形成するステップとを用いる、計算装置において、
    前記触媒（３４）内での発熱性の反応に基づく該触媒（３４）への熱供給をそれぞれが考慮する第１の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ１および第２の補正量ｄｅｌｔａ＿Ｔ２が形成され、
    ｄｅｌｔａ＿Ｔ１は前記内燃機関（１０）において空気質量と同時に燃焼される第１の燃料質量の比率および前記触媒（３４）の温度に対する基本値（Ｔ＿ｉｎ）に依存して形成され、
    ｄｅｌｔａ＿Ｔ２は、前記触媒（３４）を再生するために前記内燃機関（１０）において燃焼される燃料／空気混合気（ＡＦ）の燃料成分に付加的に調量された第２の燃料質量の少なくとも一部分の発熱性の反応から生じる前記排ガスへの熱供給および前記触媒（３４）の温度に対する基本値（Ｔ＿ｉｎ）に依存して形成されることを特徴とする、計算装置。

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