WO2002066944A1 - Verfahren und vorrichtung zur korrektur eines temperatursignals - Google Patents

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WO2002066944A1
WO2002066944A1 PCT/DE2002/000444 DE0200444W WO02066944A1 WO 2002066944 A1 WO2002066944 A1 WO 2002066944A1 DE 0200444 W DE0200444 W DE 0200444W WO 02066944 A1 WO02066944 A1 WO 02066944A1
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temperature
sensor
internal combustion
combustion engine
correction
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PCT/DE2002/000444
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English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Plote
Andreas Krautter
Michael Walter
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Priority to EP02706678A priority patent/EP1409976A1/de
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K15/00—Testing or calibrating of thermometers
    • G01K15/005—Calibration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for correcting a temperature signal.
  • One or more temperature sensors are provided in the exhaust line to control and / or monitor so-called exhaust gas aftertreatment systems. Due to their measuring principle, conventional sensors are wearable. In dynamic engine operation, the measured temperature profile therefore has a time delay compared to the actual temperature profile. Problems arise from the dynamic inertia of the sensor or the overall system, in particular when monitoring and / or regulating large quantities. It is particularly problematic in the case of monitoring that the inert temperature signal is compared with other variables that are detected with dynamically better sensors or calculated from their signals.
  • the accuracy of the temperature signal can be significantly improved.
  • the dynamic behavior of the signal when there is a change in an operating parameter is improved.
  • correction value can be specified, which is used in particular to correct the response behavior of the sensor.
  • This correction value is designed in such a way that deviations between the temperature signal and the actual temperature are minimized.
  • This correction value can preferably be predefined as a function of an injected fuel mass, a temperature and / or as a function of an air quantity.
  • the output signal of a temperature sensor and / or an air quantity sensor is used for this purpose.
  • These variables have the greatest influence on the response behavior of the sensor.
  • a variable that characterizes the amount of exhaust gas or, in a simplified embodiment, the speed of the internal combustion engine can be used.
  • a correction value can be specified in such a way that the delay time of the sensor is corrected when the operating state (QK, ML) changes.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an exhaust gas aftertreatment system
  • FIGS. 2 to 5 different embodiments of the procedure according to the invention
  • FIG. 6 different signals.
  • the internal combustion engine is designated 100. It is supplied with fresh air 105 via a fresh air line.
  • the exhaust gases of the internal combustion engine 100 reach the surroundings via an exhaust pipe 110.
  • An exhaust gas aftertreatment system 115 is arranged in the exhaust gas line. This can be a catalyst and / or a particle filter. Furthermore, it is possible that several catalysts are provided for different pollutants or combinations of at least one catalyst and a particle filter.
  • a control unit 170 which comprises at least one engine control unit 175 and an exhaust gas aftertreatment control unit 172.
  • the engine control unit 175 applies control signals to a fuel metering system 180.
  • the exhaust gas aftertreatment control unit 172 applies control signals to the engine control unit 175 and, in one embodiment, an actuating element 182, which is arranged in the exhaust gas line upstream of the exhaust gas aftertreatment system or in the exhaust gas aftertreatment system.
  • various sensors can be provided which supply the exhaust gas aftertreatment control unit and the engine control unit with signals. At least a first sensor 194 is provided, which provides signals that characterize the state of the air that is supplied to the internal combustion engine.
  • a second sensor 177 provides signals that characterize the state of the fuel metering system 180.
  • At least a third sensor 191 provides signals that characterize the state of the exhaust gas upstream of the exhaust aftertreatment system.
  • At least a fourth sensor 193 provides signals that characterize the state of the exhaust gas aftertreatment system 115.
  • at least one sensor 192 can provide signals that indicate the state of the exhaust gases after the
  • the exhaust gas aftertreatment control unit 172 is preferably acted upon with the output signals of the first sensor 194, the third sensor 191, the fourth sensor 193 and the fifth sensor 192.
  • the output signals of the second sensor 177 are preferably applied to the engine control unit 175. Further sensors, not shown, can also be provided, which characterize a signal relating to the driver's request or other environmental or engine operating states.
  • the engine control unit and the exhaust gas aftertreatment control unit form a structural unit.
  • these are designed as two control units that are spatially separated from one another.
  • the procedure according to the invention is preferably used to control internal combustion engines, in particular in internal combustion engines with an exhaust gas aftertreatment system.
  • it can be used in exhaust gas aftertreatment systems in which a catalytic converter and a particle filter are combined. It can also be used in systems that are only equipped with a catalytic converter.
  • the engine control 175 calculates control signals to act upon the fuel metering system 180. This then measures the corresponding amount of fuel to the internal combustion engine 100. Particles can form in the exhaust gas during combustion. These are from the particle filter in the
  • Exhaust aftertreatment system 115 added. In the course of the operation, corresponding amounts of particles accumulate in the particle filter 115. This leads to an impairment of the functioning of the particle filter and / or the internal combustion engine. It is therefore provided that a regeneration process is initiated at certain intervals or when the particle filter has reached a certain loading state. This regeneration can also be called a special operation.
  • the loading state is recognized, for example, on the basis of various sensor signals.
  • the differential pressure between the inlet and the outlet of the particle filter 115 can be evaluated. Furthermore, it is favorable to determine the loading condition depending on different temperature and / or different pressure values. Additional variables can be used to calculate or simulate the loading condition. A corresponding procedure is known, for example, from DE 199 06 287. If the exhaust gas aftertreatment control unit detects that the particle filter has reached a certain loading state, the regeneration is initialized. There are various options available for regenerating the particle filter. On the one hand, it can be provided that certain substances are supplied to the exhaust gas via the control element 182, which then cause a corresponding reaction in the exhaust gas aftertreatment system 115. These additionally metered substances cause, among other things, an increase in temperature and / or an oxidation of the particles in the particle filter. For example, provision can be made for fuel and / or oxidizing agent to be supplied by means of the control element 182.
  • a corresponding signal is transmitted to the engine control unit 175 and the latter carries out a so-called post-injection.
  • the post-injection makes it possible to introduce hydrocarbons into the exhaust gas in a targeted manner, which contribute to the regeneration of the exhaust gas aftertreatment system 115 by increasing the temperature.
  • the loading condition is determined on the basis of different sizes.
  • the different states are recognized by comparison with a threshold value and the regeneration is initiated depending on the recognized loading state.
  • the senor 191 is designed as a temperature sensor. This sensor supplies a voltage signal, which is converted into the corresponding temperature value using a calibration curve. This temperature value is then used to control the Internal combustion engine and / or the exhaust gas aftertreatment system used.
  • this value is modified by determining a correction value K from dynamically fast variables.
  • the injected fuel quantity QK, the air mass ML or sizes that characterize these sizes are used in particular. Essentially two effects are taken into account. On the one hand, this is the delay behavior of the sensor itself and / or the delay behavior of the overall system.
  • the sensor behavior itself is determined, among other things, by the heat transfer coefficient, i. H. by exchanging energy with the environment. This behavior depends largely on the flow rate of the exhaust gases, which is approximated by the air mass flow. A sudden change in the air mass signal only occurs with a delay or dead time on the exhaust gas temperature sensor. This delay or dead time is preferably dependent on the engine speed. This effect is taken into account by a dead time and / or delay element. Furthermore, the sensor behavior depends on the current temperature level, since the response behavior of the sensor depends on the temperature.
  • the stationary end value of the temperature is essentially determined by the operating point.
  • the operating point is preferably determined by the injection quantity QK and the speed of the internal combustion engine N.
  • temperature correction values are determined which correct the current signal from the temperature sensor.
  • the inertia and duration of the changes are also taken into account by filtering. This filtering essentially also consists of a delay element and / or a dead time element.
  • correction factors are calculated which take into account both influences.
  • the calculated correction values are limited to a reasonable amount.
  • FIG 6 different sizes are plotted against time t.
  • a figure that characterizes the operating state of the internal combustion engine is plotted in sub-figure 6a. At time tl, this changes in a step-like manner.
  • the injected fuel quantity QK is plotted as an example.
  • This sudden increase in the amount of fuel causes an increase in the actual temperature in the exhaust line 110.
  • This actual temperature Tl is plotted in sub-figure 6b. Changes in the operating state only have an effect on the temperature T1 with a delay and / or a dead time. This means that the actual temperature T1 only rises with a first delay after a first dead time.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the procedure according to the invention. Elements already described in FIG. 1 are identified by corresponding reference symbols.
  • the sensor 191 supplies a signal T which characterizes the temperature of the exhaust gas in the exhaust line 110. This signal reaches a first characteristic curve 200 and a connection point 220.
  • the output signal of the first characteristic curve 200 reaches a connection point 210 via a connection point 205.
  • the output signal of connection point 210 reaches the second input of the connection point 220 via a limitation 215
  • the corrected temperature signal TK is present at the output of the node 220, which can then be further processed by the controller 172.
  • the output signal ML of the sensor 194 which characterizes the air mass supplied to the internal combustion engine, reaches a second characteristic diagram 230 and a differentiator 240.
  • the output signal of the second characteristic diagram 230 reaches the second input of the node 205 via a delay 235.
  • the output signal of the differentiator 240 arrives at a third map 245.
  • the output signal of the third map 245 arrives at a node 260.
  • a signal relating to the injected fuel quantity QK which is provided by controller 175, reaches a fourth characteristic line 255 via a differentiator 250 and from there to the second input of node 260.
  • the output signal of node 260 reaches the second input via a delay 265 of node 210.
  • the delay elements 235 and 265 are preferably designed as delay elements and / or dead time elements whose Delay time is preferably dependent on the speed N of the internal combustion engine.
  • connection points 205 and 210 preferably effect a multiplicative connection of the signals and the connection points 220 and 260 preferably an additive connection.
  • the first characteristic curve 200 takes into account the temperature-dependent response behavior of the sensor 191 and its non-linearities. This characteristic curve 200 provides a correction signal that compensates for these effects. These are preferably correction values specified by the sensor manufacturer.
  • the second characteristic curve 230 takes into account the heat transfer from the exhaust gas to the sensor. This characteristic curve takes into account that an increased air mass flow cools or heats the sensor more than a lower air mass flow. Furthermore, the delay 235 takes into account that changes in the air mass, which are measured on the input side of the internal combustion engine, only take effect with a certain delay time and / or dead time in the exhaust system. These are preferably correction values that are determined on a test bench.
  • the signal present at the output of the delay element 235 takes into account the heat transfer from the exhaust gas to the sensor.
  • a correction takes place together with the characteristic curve 200, which takes into account the non-linear behavior of the sensor.
  • the differentiator 240 determines a signal that characterizes the change in the air mass ML. Accordingly, differentiator 250 determines a signal that is the change the injected fuel quantity QK.
  • the third and fourth characteristic curves 245 and 255 each calculate a correction value from this change. This correction value compensates for the temporal
  • Delay behavior of the internal combustion engine and / or the associated components such as the exhaust gas aftertreatment system are preferably correction values that are determined on a test bench.
  • This correction value formed in this way is then adapted by delay 265 to the temporal behavior of the internal combustion engine or the associated components.
  • FIG. 1 A further embodiment of the correction is shown in FIG. Elements already described in FIGS. 1 and 2 are identified by corresponding reference symbols.
  • the output signal of the sensor 191 and the sensor 194 arrive at a first characteristic diagram 300. Its output signal reaches a connection point 310 via a delay 335.
  • the output signal of the differentiators 240 and 250 reaches a second characteristic diagram 305, the output signal of which passes through a delay and / or dead time element 365 to the second input of the connection point 310.
  • the output 215 of the connection point 310 is applied to the limitation 215.
  • This embodiment differs essentially from the embodiment of FIG. 2 in that the characteristic curves 200 and 230 are combined to form the map 300, the delay 335 essentially corresponding to the delay 235.
  • the characteristic curves 245 and 255 are combined to form the characteristic diagram 305.
  • The corresponds to Delay 365 of delay 265.
  • the node 310 corresponds to the node 210 in FIG. 2.
  • the correction values that characterize the behavior of the temperature sensor 191 are stored in the first map 300, furthermore the first map takes into account the heat transfer from the exhaust gas to the sensor and vice versa, as well as non-linearities.
  • the delay element 335 takes into account the temporal behavior.
  • the second map 305 takes into account the changes in quantity and air that lead to a change in the stationary value of the temperature signal.
  • the delay 365 corresponds to the time behavior of the internal combustion engine or the associated components.
  • FIG. 4 represents a simplified implementation of the embodiment according to FIG. 2. This embodiment differs from the embodiment according to FIG. 2 essentially in that the differentiating element 240 and the third characteristic curve 245 are saved, and in that the delay elements 235 and 265 are combined to form a delay element 420 which is arranged immediately before the limitation and delays the correction signal as a whole.
  • This embodiment is simplified in that the influence of the air mass is only taken into account with the effect on the heat transfer from the exhaust gas to the sensor.
  • FIG. Elements already described in earlier figures are identified by corresponding reference numerals.
  • a signal relating to the injected fuel quantity QK and a signal relating to the engine speed are fed to a third map 500 and a fourth map 510. These two maps apply a signal to a node 520, which in turn applies to a node 530.
  • the signal T of the sensor is present at the second input of the node 530.
  • the output signal of the connection point 530 reaches the connection point 220 via a DTI element and a delay / dead time element 215, at whose first input the signal T of the sensor is present.
  • the stationary target temperature is stored in the given operating states, which are defined by the speed N and the injected fuel quantity QK.
  • This stationary setpoint temperature characterizes the temperature that is reached in the stationary state when the operating parameters are available.
  • the loss factor which indicates the temperature loss due to various influences, is stored in the second characteristic diagram 510. These values are also stored depending on the operating point.
  • the node temperature 520 is used to calculate the expected steady-state temperature ST on the basis of the two values which are read from the characteristic diagrams.
  • the linking point compares this temperature ST with the measured temperature T.
  • the resulting deviation is processed dynamically. This is preferably done by the DTI element 540 and the delay element 215.
  • the time constants of the delay elements 540 and 215 are from Exhaust gas mass flow can be specified.
  • the speed N of the internal combustion engine and / or the air quantity ML- can also be used.
  • a replacement value is available in the event of a sensor 191 defect.
  • the temperature value ST is used as a substitute value.

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Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Korrektur eines Temperatursignals, insbesondere eines Temperatursignals, das die Temperatur der Gase, die der Brennkraftmaschine zugeführt und/oder die von der einer Brennkraftmaschine abgegeben werden, charakterisiert, beschrieben. Eine erste Korrektur berücksichtigt die das Ansprechverhalten des Sensors. Eine zweite Korrektur berücksichtigt das zeitliche Verhalten der Brennkraftmaschine und/oder der zugeordneten Komponenten.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur eines Temperatursignals
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur eines Temperatursignals.
Zur Steuerung und/oder Überwachung von sogenannten Abgasnachbehandlungssystemen sind ein oder auch mehrere Temperatursensoren im Abgasstrang vorgesehen. Übliche Sensoren sind aufgrund ihres Messprinzips trage. Im dynamischen Motorbetrieb weist daher der gemessene Temperaturverlauf eine zeitliche Verzögerung gegenüber dem tatsachlichen Temperaturverlauf auf. Insbesondere bei der Überwachung und/oder bei der Regelung von Großen, ergeben sich aus der dynamischen Trägheit des Sensors bzw. des Gesamtsystems Probleme. Besonders problematisch ist bei der Überwachung, dass das trage Temperatursignal mit anderen Großen verglichen wird, die mit dynamisch besseren Sensoren erfasst oder aus deren Signalen berechnet werden.
Vorteile der Erfindung
Dadurch, dass das Temperatursignal einer ersten Korrektur, die das Ansprechverhalten des Sensors berücksichtigt, und einer zweiten Korrektur unterzogen wird, die das zeitliche Verhalten der Brennkraftmaschine und/oder der zugeordneten Komponenten berücksichtigt, kann die Genauigkeit des Temperatursignals deutlich verbessert werden. Insbesondere das dynamische Verhalten des Signals bei Änderungen einer Betriebskenngröße wird verbesser .
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Korrekturwert vorgebbar ist, der insbesondere zur Korrektur des Ansprechverhaltens des Sensors dient . Dieser Korrekturwert ist derart ausgebildet, dass Abweichungen zwischen dem Temperatursignal und der tatsächlichen Temperatur minimiert werden.
Dieser Korrekturwert, ist vorzugsweise abhängig von einer eingespritzten Kraftstoffmasse, einer Temperatur und/oder abhängig von einer Luftmenge vorgebbar. Insbesondere wird hierzu das Ausgangssignal eines Temperatursensors und/oder eines Luftmengensensors verwendet. Diese Größen besitzen den größten Einfluß auf das Ansprechverhalten des Sensors . Alternativ zur Luftmenge kann auch eine Größe, die die Abgasmenge charakterisiert, oder bei einer vereinfachten Ausführungsform die Drehzahl der Brennkraftmaschine verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Korrekturwert derart vorgebbar ist, dass die Verzögerungszeit des Sensors bei Änderungen des Betriebszustandes (QK, ML) korrigiert wird.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet .
Zeichnung Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockdiagramm eines Abgasnachbehandlungssystems, die Figuren 2 bis 5 verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise und Figur 6 verschiedene Signale .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 sind die wesentlichen Elemente eines Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist mit 100 bezeichnet. Ihr wird über eine Frischluftleitung 105 Frischluft zugeführt. Die Abgase der Brennkraftmaschine 100 gelangen über eine Abgasleitung 110 in die Umgebung. In der Abgasleitung ist ein Abgasnachbehandlungssystem 115 angeordnet. Hierbei kann es sich um einen Katalysator und/oder um einen Partikelfilter handeln. Desweiteren ist es möglich, dass mehrere Katalysatoren für unterschiedliche Schadstoffe oder Kombinationen von wenigstens einem Katalysator und einem Partikelfilter vorgesehen sind.
Desweiteren ist eine Steuereinheit 170 vorgesehen, die wenigstens eine Motorsteuereinheit 175 und eine Abgasnachbehandlungssteuereinheit 172 umfaßt. Die Motorsteuereinheit 175 beaufschlagt ein Kraftstoffzumesssystem 180 mit Ansteuersignalen. Die Abgasnachbehandlungssteuereinheit 172 beaufschlagt die Motorsteuereinheit 175 und bei einer Ausgestaltung ein Stellelement 182, das in der Abgasleitung vor dem Abgasnachbehandlungssystem oder im Abgasnachbehandlungssystem angeordnet ist, mit Ansteuersignalen. Desweiteren können verschiedene Sensoren vorgesehen sein, die die Abgasnachbehandlungssteuereinheit und die Motorsteuereinheit mit Signalen versorgen. So ist wenigsten ein erster Sensor 194 vorgesehen, der Signale liefert, die den Zustand der Luft charakterisiert, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Ein zweiter Sensor 177 liefert Signale, die den Zustand des Kraftstoffzumesssystems 180 charakterisieren. Wenigstens ein dritter Sensor 191 liefert Signale, die den Zustand des Abgases vor dem Abgasnachbehandlungssystem charakterisieren. Wenigsten ein vierter Sensor 193 liefert Signale, die den Zustand des Abgasnachbehandlungssystems 115 charakterisieren. Desweiteren kann wenigstens ein Sensor 192 Signale liefern, die den Zustand der Abgase nach dem
Abgasnachbehandlungssystem charakterisieren. Vorzugsweise werden Sensoren, die Temperaturwerte und/oder Druckwerte erfassen, verwendet.
Mit den Ausgangssignalen des ersten Sensors 194, des dritten Sensors 191, des vierten Sensors 193 und des fünften Sensors 192 wird vorzugsweise die Abgasnachbehandlungssteuereinheit 172 beaufschlagt. Mit den Ausgangssignalen des zweiten Sensors 177 wird vorzugsweise die Motorsteuereinheit 175 beaufschlagt. Es können auch weitere nicht dargestellte Sensoren vorgesehen sein, die ein Signal bezuglich des Fahrerwunsches oder weitere Umgebungs- oder Motorbetriebszustande charakterisieren.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Motorsteuereinheit und die Abgasnachbehandlungssteuereinheit eine bauliche Einheit bilden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass diese als zwei Steuereinheiten ausgebildet sind, die raumlich voneinander getrennt sind. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird vorzugsweise zur Steuerung von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit einem Abgasnachbehandlungssystem, eingesetzt. Insbesondere kann sie eingesetzt werden, bei Abgasnachbehandlungssystemen, bei denen ein Katalysator und ein Partikelfilter kombiniert sind. Desweiteren ist sie einsetzbar, bei Systemen die lediglich mit einem Katalysator ausgestattet sind.
Ausgehend von den vorliegenden Sensorsignalen berechnet die Motorsteuerung 175 Ansteuersignale zur Beaufschlagung des Kraftstoffzumesssystems 180. Dieses mißt dann die entsprechende Kraftstoffmenge der Brennkraftmaschine 100 zu. Bei der Verbrennung können im Abgas Partikel entstehen. Diese werden von dem Partikelfilter im
Abgasnachbehandlungssystem 115 aufgenommen. Im Laufe des Betriebs sammeln sich in dem Partikelfilter 115 entsprechende Mengen von Partikeln an. Dies führt zu einer Beeinträchtigung der Funktionsweise des Partikelfilters und/oder der Brennkraftmaschine. Deshalb ist vorgesehen, dass in bestimmten Abständen bzw. wenn der Partikelfilter einen bestimmten Beladungszustand erreicht hat, ein Regenerationsvorgang eingeleitet wird. Diese Regeneration kann auch als Sonderbetrieb bezeichnet werden.
Der Beladungszustand wird bspw. ausgehend von verschiedenen Sensorsignale erkannt. Dazu kann zum einen der Differenzdruck zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Partikelfilters 115 ausgewertet werden. Des weiteren ist es günstig, den Beladungszustand abhängig von verschiedenen Temperatur- und/oder verschiedenen Druckwerten zu ermitteln. Es können noch weitere Größen zur Berechnung oder Simulation des Beladungszustands herangezogen werden. Eine entsprechende Vorgehensweise ist bspw. aus der DE 199 06 287 bekannt. Erkennt die Abgasnachbehandlungssteuereinheit, dass der Partikelfilter einen bestimmten Beladungszustand erreicht hat, so wird die Regeneration initialisiert. Zur Regeneration des Partikelfilters stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfugung. So kann zum einen vorgesehen sein, dass bestimmte Stoffe über das Stellelement 182 dem Abgas zugeführt werden, die dann eine entsprechende Reaktion im Abgasnachbehandlungssystem 115 hervorrufen. Diese zusatzlich zugemessenen Stoffe bewirken unter anderem eine Temperaturerhöhung und/oder eine Oxidation der Partikel im Partikelfilter. So kann bspw. vorgesehen sein, dass mittels des Stellelements 182 Kraftstoffstoff und/oder Oxidationsmittel zugeführt werden.
Bei einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein entsprechendes Signal an die Motorsteuereinheit 175 übermittelt wird und diese eine so genannte Nacheinspritzung durchfuhrt. Mittels der Nacheinspritzung ist es möglich, gezielt Kohlenwasserstoffe in das Abgas einzubringen, die über eine Temperaturerhöhung zur Regeneration des Abgasnachbehandlungssystems 115 beitragen.
Üblicherweise ist vorgesehen, dass der Beladungszustand ausgehend von verschiedenen Großen bestimmt wird. Durch Vergleich mit einem Schwellwert werden die unterschiedlichen Zustande erkannt und abhangig vom erkannten Beladungszustand die Regeneration eingeleitet.
Bei der im folgenden beschriebenen Ausfuhrungsform ist der Sensor 191 als Temperatursensor ausgebildet. Dieser Sensor liefert ein Spannungssignal, das über eine Kalibrierkurve in den entsprechenden Temperaturwert umgerechnet wird. Dieser Temperaturwert wird dann zur Steuerung der Brennkraftmaschine und/oder des Abgasnachbehandlungssystems verwendet .
Bei der erfindungsgemaßen Vorgehensweise wird dieser Wert modifiziert, indem aus dynamisch schnellen Großen ein Korrekturwert K ermittelt wird. Hierzu werden insbesondere die eingespritzte Kraftstoffmenge QK, die Luftmasse ML oder Großen, die diese Großen charakterisieren, verwendet. Dabei werden im wesentlichen zwei Effekte berücksichtigt. Dies ist zum einen das Verzogerungsverhalten des Sensors selbst und/oder das Verzogerungsverhalten des Gesamtsystems.
Das Sensorverhalten selbst wird unter anderem durch den Warmeubergangskoeffizienten bestimmt, d. h. durch den Austausch von Energie mit der Umgebung. Dieses Verhalten hangt wesentlich von der Stromungsgeschwindigkeit der Abgase ab, die durch den Luftmassenstrom angenähert wird. Eine sprunghafte Änderung des Luftmassensignals tritt erst mit einer Verzögerung bzw. Totzeit am Abgastemperatursensor auf. Vorzugsweise ist diese Verzögerung bzw. Totzeit abhangig von der Motordrehzahl. Dieser Effekt wird durch ein Totzeit- und/oder Verzogerungsglied berücksichtigt. Ferner hangt das Sensorverhalten von dem aktuellen Temperaturniveau ab, da das Ansprechverhalten des Sensors von der Temperatur abhangt.
Der stationäre Endwert der Temperatur wird im wesentlichen durch den Betriebspunkt bestimmt. Der Betriebspunkt ist vorzugsweise durch die Einspritzmenge QK und die Drehzahl der Brennkraftmaschine N festgelegt. Bei schnellen Änderungen dieser Großen werden Temperaturkorrekturwerte bestimmt, die das aktuelle Signal des Temperatursensors korrigieren. Die Trägheit und Laufzeit der Veränderungen werden dabei ebenfalls durch eine Filterung berücksichtigt. Diese Filterung besteht im wesentlichen ebenfalls aus einem Verzogerungsglied und/oder einem Totzeitglied.
Erfindungsgemaß werden Korrekturfaktoren berechnet, die beiden Einflüssen Rechnung tragen. Die berechneten Korrekturwerte werden auf ein sinnvolles Maß begrenzt.
Die Vorgehensweise wird am Beispiel eines
Abgasnachbehandlungssystems beschrieben. Die vorgeschlagene Korrektur kann aber auch bei anderen Temperaturgroßen, insbesondere der Temperatur der Luft, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird, angewandt werden.
In Figur 6 sind verschiedene Großen über der Zeit t aufgetragen. In Teilfigur 6a ist eine Große, die den Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisiert aufgetragen. Zum Zeitpunkt tl ändert diese sich sprungformig. Beispielhaft ist die eingespritzte Kraftstoffmenge QK aufgetragen.
Diese sprungformige Zunahme der Kraftstoffmenge bewirkt ein Anstieg der tatsachlichen Temperatur in der Abgasleitung 110. Diese tatsachliche Temperatur Tl ist in Teilfigur 6b aufgetragen. Änderungen des Betriebszustandes wirken sich erst mit einer Verzögerung und/oder einer Totzeit auf die Temperatur Tl aus. Dies bedeutet die tatsachliche Temperatur Tl steigt erst nach einer ersten Totzeit mit einer ersten Verzögerung an.
Diese Zunahme der Temperatur wirkt sich erst mit einer Verzögerung und/oder einer Totzeit auf das Temperatursignal T aus. Dies bedeutet das Temperatursignal T steigt erst nach einer zweiten Totzeit mit einer zweiten Verzögerung an. In Figur 2 ist eine erste Ausfuhrungsform der erfindungsgemaßen Vorgehensweise dargestellt. Bereits in Figur 1 beschriebene Elemente sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Der Sensor 191 liefert ein Signal T, das die Temperatur des Abgases in der Abgasleitung 110 charakterisiert. Dieses Signal gelangt zum einen zu einer ersten Kennlinie 200 und zu einem Verknupfungspunkt 220. Das Ausgangssignal der ersten Kennlinie 200 gelangt über einen Verknupfungspunkt 205 zu einem Verknupfungspunkt 210. Das Ausgangssignal des Verknupfungspunkts 210 gelangt über eine Begrenzung 215 zum zweiten Eingang des Verknupfungspunktes 220. Am Ausgang des Verknupfungspunkts 220 steht das korrigierte Temperatursignal TK an, das dann von der Steuerung 172 weiterverarbeitet werden kann.
Das Ausgangssignal ML des Sensors 194, das die der Brennkraftmaschine zugefuhrte Luftmasse charakterisiert, gelangt zu einem zweiten Kennfeld 230 und zu einem Differenzierer 240. Das Ausgangssignal des zweiten Kennfeldes 230 gelangt über eine Verzögerung 235 zu dem zweiten Eingang des Verknupfungspunktes 205. Das Ausgangssignal des Differenzierers 240 gelangt zu einem dritten Kennfeld 245. Das Ausgangssignal des dritten Kennfeldes 245 gelangt zu einem Verknupfungspunkt 260.
Ein Signal bezuglich der eingespritzten Kraftstoffmenge QK, das von Steuerung 175 bereitgestellt wird, gelangt über einen Differenzierer 250 zu einer vierten Kennlinie 255 und von dort zu dem zweiten Eingang des Verknupfungspunktes 260. Das Ausgangssignal des Verknupfungspunktes 260 gelangt über eine Verzögerung 265 zu dem zweiten Eingang des Verknupfungspunktes 210.
Die Verzogerungsglieder 235 und 265 sind vorzugsweise als Verzogerungsglied und/oder Totzeitglied ausgebildet, deren Verzogerungszeit vorzugsweise von der Drehzahl N der Brennkraftmaschine abhangig ist.
Die Verknupfungspunkte 205 und 210 bewirken bevorzugt eine multiplikative Verknüpfung der Signale und die Verknupfungspunkte 220 und 260 vorzugsweise eine additive Verknüpfung.
Die erste Kennlinie 200 berücksichtigt das temperaturabhangige Ansprechverhalten des Sensors 191 und dessen Nichtlinearitaten. Diese Kennlinie 200 stellt ein Korrektursignal bereit, dass diese Effekte kompensiert. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um vom Sensorhersteller vorgegebene Korrekturwerte.
Die zweite Kennlinie 230 berücksichtigt den Wärmeübergang vom Abgas auf den Sensor. Diese Kennlinie berücksichtigt, dass ein erhöhter Luftmassenstrom den Sensor starker abkühlt bzw. erwärmt als ein geringer Luftmassenstrom. Desweiteren berücksichtigt die Verzögerung 235, dass Änderungen bei der Luftmasse, die eingangsseitig der Brennkraftmaschine gemessen werden, erst mit einer gewissen Verzogerungszeit und/oder Totzeit im Abgastrakt wirksam sind. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um Korrekturwerte, die an einem Prüfstand ermittelt werden.
Das am Ausgang des Verzogerungsgliedes 235 anliegende Signal berücksichtigt den Wärmeübergang von dem Abgas auf den Sensor. Zusammen mit der Kennlinie 200 erfolgt eine Korrektur, die das nicht lineare Verhalten des Sensors berücksichtigt .
Das Differenzierglied 240 bestimmt ein Signal, das die Änderung der Luftmasse ML charakterisiert. Entsprechend bestimmt der Differenzierer 250 ein Signal, das die Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge QK charakterisiert. Die dritte und vierte Kennlinie 245 und 255 berechnen jeweils aus dieser Änderung einen Korrekturwert. Dieser Korrekturwert kompensiert das zeitliche
Verzogerungsverhalten der Brennkraftmaschine und/oder der zugeordneten Komponenten wie dem Abgasnachbehandlungssytem. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um Korrekturwerte, die an einem Prüfstand ermittelt werden.
Dieser so gebildete Korrekturwert wird anschließend von der Verzögerung 265 dem zeitlichen Verhalten der Brennkraftmaschine bzw. der zugeordneten Komponenten angepasst .
In Figur 3 ist eine weitere Ausfuhrungsform der Korrektur dargestellt. Bereits in Figur 1 und 2 beschriebene Elemente sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet.
Das Ausgangssignal des Sensors 191 und des Sensors 194 gelangen zu einem ersten Kennfeld 300. Dessen Ausgangssignal gelangt über eine Verzögerung 335 zu einem Verknupfungspunkt 310. Das Ausgangssignal der Differenzierglieder 240 und 250 gelangt zu einem zweiten Kennfeld 305, dessen Ausgangssignal gelangt über ein Verzogerungs- und/oder Totzeitglied 365 zum zweiten Eingang des Verknupfungspunktes 310. Mit dem Ausgangssignal des Verknupfungspunktes 310 wird die Begrenzung 215 beaufschlagt.
Diese Ausfuhrungsform unterscheidet sich im wesentlichen von der Ausfuhrungsform der Figur 2 darin, dass die Kennlinien 200 und 230 zu dem Kennfeld 300 zusammengefasst sind, wobei die Verzögerung 335 im wesentlichen der Verzögerung 235 entspricht. Entsprechend sind die Kennlinien 245 und 255 zu dem Kennfeld 305 zusammengefasst. Dabei entspricht die Verzögerung 365 der Verzögerung 265. Der Verknupfungspunkt 310 entspricht dem Verknupfungspunkt 210 bei der Figur 2.
In dem ersten Kennfeld 300 sind die Korrekturwerte abgelegt, die das Verhalten des Temperatursensors 191 charakterisieren, desweiteren berücksichtigt das erste Kennfeld den Wärmeübergang vom Abgas auf den Sensor bzw. umgekehrt, sowie Nichtlinearitaten. Das Verzogerungsglied 335 berücksichtigt dabei das zeitliche Verhalten.
Das zweite Kennfeld 305 berücksichtigt die Mengen- und Luftveranderungen, die zu einer Änderung des stationären Wertes des Temperatursignals fuhren. Die Verzögerung 365 entspricht dem zeitlichen Verhalten der Brennkraftmaschine bzw. der zugeordneten Komponenten.
Eine weitere Ausfuhrungsform ist in Figur 4 dargestellt. Bereits in Figur 2 und 1 beschriebene Elemente sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Die in Figur 4 dargestellte Ausfuhrungsform stellt eine vereinfachte Realisierung der Ausfuhrungsform gemäß Figur 2 dar. Diese Ausfuhrungsform unterscheidet sich von der Ausfuhrungsform gemäß Figur 2 im wesentlichen darin, dass das Differenzierglied 240 und die dritte Kennlinie 245 eingespart sind, und dass die Verzogerungsglieder 235 und 265 zu einem Verzogerungsglied 420 zusammengefasst sind, das unmittelbar vor der Begrenzung angeordnet ist und das Korrektursignal insgesamt verzögert. Vereinfacht ist diese Ausfuhrungsform dadurch, dass der Einfluss der Luftmasse nur mit der Wirkung auf den Wärmeübergang vom Abgas auf den Sensor berücksichtigt wird.
In Figur 5 ist eine weitere Ausfuhrungsform dargestellt. Bereits in früheren Figuren beschriebene Elemente sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Ein Signal bezuglich der eingespritzten Kraftstoffmenge QK und ein Signal bezuglich der Drehzahl werden einem dritten Kennfeld 500 und einem vierten Kennfeld 510 zugeleitet. Diese beiden Kennfelder beaufschlagen einen Verknupfungspunkt 520 mit einem Signal, das wiederum einen Verknupfungspunkt 530 beaufschlagt. Am zweiten Eingang des Verknupfungspunktes 530 liegt das Signal T des Sensors an. Das Ausgangssignal des Verknupfungspunktes 530 gelangt über ein DTl-Glied und ein Verzogerungs/Totzeitglied 215 zu dem Verknupfungspunkt 220, an dessen ersten Eingang das Signal T des Sensors anliegt.
In dem ersten Kennfeld 500 ist die bei den gegebenen Betriebszustanden, die durch die Drehzahl N und die eingespritzte Kraftstoffmenge QK definiert sind, stationäre Solltemperatur abgelegt. Diese stationäre Solltemperatur charakterisiert die Temperatur, die im stationären Zustand bei Vorliegen der Betriebskenngroßen erreicht wird. In dem zweiten Kennfeld 510 ist der Verlustfaktor abgelegt, der den Temperaturverlust aufgrund verschiedener Einflüsse angibt. Diese Werte sind ebenfalls abhangig vom Betriebspunkt abgelegt.
Durch den Verknupfungspunkt 520 wird ausgehend von den beiden Werten, die aus den Kennfeldern ausgelesen werden, die zu erwartende stationäre Temperatur ST berechnet. Der Verknupfungspunkt vergleicht diese Temperatur ST mit der gemessenen Temperatur T. Die sich hieraus ergebende Abweichung wird dynamisch aufbereitet. Dies erfolgt vorzugsweise durch das DTl-Glied 540 und das Verzogerungsglied 215.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Zeitkonstanten der Verzogerungsglieder 540 und 215 vom Abgasmassenstrom vorgebbar. Alternativ zum Abgasmassenstrom kann auch die Drehzahl N der Brennkraftmaschine und/oder die Luftmenge ML- verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist es, dass im Falle eines Defekts des Sensors 191 ein Ersatzwert zur Verfügung steht. Bei einem Defekt, wird der Temperaturwert ST als Ersatzwert verwendet .

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Korrektur eines Temperatursignals, insbesondere eines Temperatursignals, das die Temperatur der Gase, die der Brennkraftmaschine zugeführt und/oder die von der einer Brennkraftmaschine abgegeben werden, charakterisiert, wobei eine erste Korrektur, die das Ansprechverhalten des Sensors berücksichtigt, und eine zweite Korrektur erfolgt, die das zeitliche Verhalten der Brennkraftmaschine und/oder der zugeordneten Komponenten berücksichtigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korrekturwert vorgebbar ist, der insbesondere zur Korrektur des Ansprechverhaltens des Sensors dient .
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert abhängig von einer Temperatur und/oder abhängig von einer Luftmenge vorgebbar ist.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korrekturwert zur Korrektur der Verzögerungszeit des Gesamtsystems bei Änderungen des Betriebszustandes (QK, ML) dient.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert abhängig von einer Kraftstoffmenge, einer Luftmenge und/oder einer Drehzahl vorgebbar ist .
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Korrekturwerte begrenzt werden .
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Korrekturwerte einem Verzögerungsglied zugeführt werden.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ersatzwert für das Sensorsignal bereitgestellt wird.
9. Vorrichtung zur Korrektur eines Temperatursignals, insbesondere eines Temperatursignals, das die Temperatur der Gase, die der Brennkraftmaschine zugeführt und/oder die von der einer Brennkraftmaschine abgegeben werden, charakterisiert, mit Mitteln die eine erste Korrektur, die das Ansprechverhalten des Sensors berücksichtigt, und eine zweite Korrektur durchführen, die das zeitliche Verhalten der Brennkraftmaschine und/oder der zugeordneten Komponenten berücksichtigt .
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