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Dokumentenidentifikation DE102007000146A1 18.10.2007
Titel Steuersystem für einen Verbrennungsmotor
Anmelder Denso Corp., Kariya, Aichi, JP
Erfinder Higuchi, Kazuhiro, Kariya, Aichi, JP
Vertreter TBK-Patent, 80336 München
DE-Anmeldedatum 13.03.2007
DE-Aktenzeichen 102007000146
Offenlegungstag 18.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2007
IPC-Hauptklasse F01N 9/00(2006.01)A, F, I, 20070313, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F01N 3/027(2006.01)A, L, I, 20070313, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor (10) hat eine Abgasreinigungsvorrichtung (42), einen Abgastemperatursensor (51) und eine Temperaturabschätzvorrichtung (60). Die Abgasreinigungsvorrichtung (42) ist in einem Abgaskanal (31) des Verbrennungsmotors (10) vorgesehen. Der Abgastemperatursensor (51) ist in dem Abgaskanal (31) an einer stromaufwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung (42) vorgesehen. Die Temperaturabschätzvorrichtung (60) schätzt eine erste Abgastemperatur (Tre) an einer stromabwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung (42) durch eine Transferfunktion ab, die durch eine Vielzahl an Elementen mit Verzögerung erster Ordnung (B12-1, B12-2, B12-3, B12-4) ausgedrückt wird, auf der Grundlage einer zweiten Abgastemperatur (Trf) an der stromaufwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung (42), die durch den Abgastemperatursensor (51) erfasst wird.

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technologie, die eine Abgastemperatur von entweder einer stromaufwärtigen Seite oder einer stromabwärtigen Seite von einer Abgasreinigungsvorrichtung auf der Grundlage einer Abgastemperatur von der anderen Seite d. h. der stromabwärtigen Seite oder der stromaufwärtigen Seite bei einem Steuersystem für einen Verbrennungsmotor abschätzt, der diese Abgasreinigungsvorrichtung aufweist.

Stand der Technik

Beispielsweise ist in einem Dieselmotor ein Dieselpartikelfilter (DPF) als eine Abgasreinigungsvorrichtung vorgesehen, um in dem Abgas befindliche Partikelstoffe (PM) einzufangen. Da die eingefangenen PM in dem DPF gespeichert werden, wird eine DPF-Regenerationssteuerung regelmäßig ausgeführt, um die PM zu verbrennen und zu entfernen. Wenn die Temperatur von dem DPF bei der DPF-Regenerationssteuerung zu stark ansteigt, kann es sein, dass sich der DPF in nachteilhafterweise verschlechtert. Daher ist ein Abgastemperatursensor an einer stromaufwärtigen Seite von dem DPF vorgesehen, und bei der DPF-Regenerationssteuerung wird der Verbrennungszustand in dem DPF auf der Grundlage der Abgastemperatur an der stromaufwärtigen Seite von dem DPF eingestellt, die durch den Abgastemperatursensor erfasst wird.

Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, der eine Sauerstoffkonzentration (ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis) in dem Abgas erfasst, ist an der stromabwärtigen Seite von dem DPF vorgesehen. Der Sensor für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis weist beispielsweise ein Sensorelement auf, das aus einem Festelektrolyt aus Zirkoniumoxid (Zirconia) hergestellt ist, und das Sensorelement wird bei einer vorbestimmten Aktivierungstemperatur (beispielsweise 750°C) derart gehalten, dass ein Temperaturerfassungssignal, das der Sauerstoffkonzentration entspricht, ausgegeben wird. Das Sensorelement hat in seinem Inneren eine Heizeinrichtung, und wenn die Heizeinrichtung Wärme durch Anregung erzeugt, wird das Sensorelement derart erwärmt, dass der Aktivierungszustand beibehalten werden kann.

Die Sauerstoffkonzentration, die durch den vorstehend erwähnten Sensor für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfasst wird, und ein Anregungsbetrag für das Anregen der Heizeinrichtung von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor werden durch die Abgaswärme der Umgebung so beeinflusst, dass sich eine Variation ergibt. Somit ist ein Abgastemperatursensor an der stromabwärtigen Seite von dem DPF (beispielsweise in der Nähe von dem Sensor für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis) vorgesehen, und der Einfluss durch die Wärme des Abgases wird auf der Grundlage der Abgastemperatur an der stromabwärtigen Seite von dem DPF kompensiert, die durch den Abgastemperatursensor erfasst wird. Außerdem kann, wenn der Motor in einem kalten Zustand gestartet wird (beispielsweise bei einem Kaltstart), die in dem Abgas befindliche Feuchtigkeit derart kondensieren, dass kondensiertes Wasser erzeugt werden kann. Dann kann, wenn das kondensierte Wasser an dem durch die Heizeinrichtung erwärmten Sensorelement aufgebracht wird, das Sensorelement in nachteilhafter Weise beschädigt oder zerstört werden. Daher wird auf der Grundlage der Abgastemperatur an der stromabwärtigen Seite von dem DPF, die durch den Abgastemperatursensor erfasst wird, bestimmt, ob kondensiertes Wasser in dem Abgasrohr vorhanden ist oder nicht (d. h. ein nasser und trockener Zustand wird bestimmt). In Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis wird bestimmt, ob die Heizeinrichtung angeregt wird oder nicht.

Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist es unerlässlich, die Abgastemperatur an der stromabwärtigen Seite und an der stromabwärtigen Seite von dem DPF zu kennen, um den DPF bei der DPF-Regenerationssteuerung zu schützen und außerdem um den Grad der Erfassungsgenauigkeit von dem Sensor für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verbessern. Anders ausgedrückt müssen die Abgastemperatursensoren an der stromauwärtigen Seite und an der stromabwärtigen Seite von dem DPF jeweils vorgesehen sein, um die entsprechenden Abgastemperaturen zu erfassen. Jedoch muss vom Gesichtspunkt der Kostenverringerung die Anzahl der Abgastemperatursensoren verringert werden.

Um die vorstehend dargelegten Nachteile zu lösen, ist eine Technologie offenbart worden, bei der die Abgastemperatur, die durch einen Abgastemperatursensor erfasst wird, der an entweder der stromaufwärtigen Seite oder der stromabwärtigen Seite von dem DPF vorgesehen ist, verwendet wird, um die Abgastemperatur von der anderen Seite d. h. der stromabwärtigen Seite oder der stromaufwärtigen Seite abzuschätzen. Beispielsweise ist in der Druckschrift JP-A-2005-140 069 eine Temperaturänderung bei dem DPF durch eine Transferfunktion modellartig dargelegt, die durch „Verzögerung der ersten Ordnung plus Totzeit" ausgedrückt wird, und die Temperatur wird auf der Grundlage von diesem Modell abgeschätzt. In der Druckschrift JP-A-2005-245 109 wird ähnlich wie bei der Druckschrift JP-A-2005-140 069 eine Transferfunktion, die durch „Verzögerung der n-ten Ordnung plus Totzeit" ausgedrückt wird, verwendet, um eine Temperaturänderung in dem DPF modellartig darzustellen. Jedoch wird jede dieser Transferfunktionen durch einen Näherungsausdruck ausgedrückt, der experimentell berechnet worden ist, und daher kann es sein, dass der Grad der Abschätzungsgenauigkeit in nachteilhafterweise nicht ausreichend ist.

Darstellung der Erfindung Technische Aufgabe

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, wobei bei dem Steuersystem eine Abgastemperatur an einer stromabwärtigen Seite von einer Abgasreinigungsvorrichtung auf der Grundlage einer Abgastemperatur von seiner stromaufwärtigen Seite genau abgeschätzt werden kann.

Es ist außerdem eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, wobei bei dem Steuersystem eine Abgastemperatur an einer stromaufwärtigen Seite von einer Abgasreinigungsvorrichtung auf der Grundlage einer Abgastemperatur seiner stromabwärtigen Seite genau abgeschätzt werden kann.

Technische Lösung

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor geschaffen, wobei das Steuersystem eine Abgasreinigungsvorrichtung, einen Abgastemperatursensor und eine Temperaturabschätzeinrichtung aufweist. Die Abgasreinigungsvorrichtung ist an einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors vorgesehen. Der Abgastemperatursensor ist in dem Abgaskanal an einer stromabwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung vorgesehen. Die Temperaturabschätzeinrichtung schätzt eine erste Abgastemperatur an einer stromabwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung durch eine Transferfunktion, die durch eine Vielzahl an identischen Elementen mit Verzögerung erster Ordnung ausgedrückt wird, auf der Grundlage einer zweiten Abgastemperatur an der stromaufwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung ab, die durch den Abgastemperatursensor erfasst wird.

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird außerdem ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor geschaffen, wobei das Steuersystem eine Abgasreinigungsvorrichtung, einen Abgastemperatursensor und eine Temperaturabschätzeinrichtung aufweist. Die Abgasreinigungsvorrichtung ist an einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors vorgesehen. Der Abgastemperatursensor ist in dem Abgaskanal an einer stromabwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung vorgesehen. Die Temperaturabschätzeinrichtung schätzt eine erste Abgastemperatur an einer stromaufwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung durch eine Funktion auf der Grundlage einer zweiten Abgastemperatur an der stromabwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung, die durch den Abgastemperatursensor erfasst wird, ab. Die Funktion ist eine inverse Transferfunktion von einer Transferfunktion, die durch eine Vielzahl an identischen Elementen mit Verzögerung erster Ordnung ausgedrückt wird.

Die Transferfunktion wird verwendet, um die zweite Abgastemperatur auf der Grundlage der ersten Abgastemperatur abzuschätzen.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist zusammen mit weiteren Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen von ihr am besten anhand der nachstehend dargelegten Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen verständlich.

Kurze Beschreibung der Abbildungen der Zeichnungen

1 zeigt eine schematische Ansicht von einem Steuersystem für einen Verbrennungsmotor.

2 zeigt ein Diagramm einer Verteilung einer Abgastemperatur in einem DPF.

3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Auswählverfahrens zum Auswählen einer Ordnung n und einer Zeitkonstante T für ein Temperaturabschätzmodell.

4 zeigt ein beispielartiges Diagramm eines Auswählprozesses von einer Ordnung n und einer Zeitkonstante T für das Temperaturabschätzmodell.

5 zeigt ein Diagramm einer Beziehung zwischen einer Drehzahl des Verbrennungsmotors, einer Kraftstoffeinspritzmenge und der Zeitkonstante.

6 zeigt eine Blockdarstellung von dem Temperaturabschätzmodell, das als ein diskretes System ausgedrückt ist.

7 zeigt ein Flussdiagramm von einem Temperaturabschätzprozess zum Abschätzen einer Temperatur an einer stromabwärtigen Seite von dem DPF.

8 zeigt ein Flussdiagramm von einem Berechnungsprozess für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis.

9 zeigt ein Flussdiagramm für einen Steuerprozess zur Anregung einer Heizeinrichtung.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Steuersystem für den Verbrennungsmotor für einen Dieselmotor mit mehreren Zylindern aufgebaut. Bei dem Steuersystem des Verbrennungsmotors wirkt eine elektronische Steuereinheit (ECU) als eine Zentrale zum Ausführen einer Einlassluftströmungssteuerung, einer Kraftstoffeinspritzsteuerung und dergleichen. Zunächst beschreibt 1 den gesamten schematischen Aufbau von dem vorliegenden Steuersystem für den Verbrennungsmotor. Bei einem in 1 gezeigten Verbrennungsmotor 10 ist ein Einlassrohr 11 mit einem Drosselventil 12 versehen, und die Öffnung von dem Drosselventil 12 wird durch einen Drosselaktuator 13 eingestellt, der aus einem Gleichstrommotor gebildet wird. Das Einlassrohr 11 verzweigt an einer stromabwärtigen Stelle von dem Drosselventil 12 zum Zwecke einer Verbindung mit einer Einlassöffnung von jedem Zylinder des Verbrennungsmotors 10.

In dem Verbrennungsmotor 10 ist eine Einspritzeinrichtung 15 bei jedem Zylinder vorgesehen, und die Einspritzeinrichtung 15 ist mit einer Common-Rail 16 verbunden, die gemeinsam für jeden Zylinder vorhanden ist. Die Common-Rail 16 ist mit einer Hochdruckpumpe 17 verbunden, und der Kraftstoff wird aus einem (nicht dargestellten) Kraftstofftank durch ein Antreiben der Hochdruckpumpe 17 gepumpt. Somit wird unter hohem Druck stehender Kraftstoff kontinuierlich in der Common-Rail 16 gespeichert. Die Common-Rail 16 ist mit einem Common-Rail-Drucksensor 18 versehen, und der Common-Rail-Drucksensor 18 erfasst den Kraftstoffdruck in der Common-Rail 16.

Eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung (Abgasöffnung) von dem Verbrennungsmotor 10 sind mit einem Einlassventil 21 bzw. einem Auslassventil 22 versehen. Einlassluft wird in eine Verbrennungskammer 23 eingeleitet, indem das Einlassventil 21 geöffnet wird, und diese wird für eine Verbrennung zusammen mit dem Kraftstoff verwendet, der durch die Einspritzeinrichtung 15 eingespritzt wird. Das Abgas wird nach der Verbrennung zu einem Abgasrohr 31 durch ein Öffnen des Abgasventils oder Auslassventils 22 abgegeben.

Ein Teil von dem Abgas, das zu dem Abgasrohr 31 abgegeben wird, rezirkuliert zu einem Einlasssystem als ein Abgasrezirkulationsgas (EGR-Gas) durch eine Abgasrezirkulationsvorrichtung (EGR-Vorrichtung). Anders ausgedrückt ist ein EGR-Rohr 32 zwischen der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 12 von dem Einlassrohr 11 und dem Auslassrohr oder Abgasrohr 31 vorgesehen. Das EGR-Rohr 32 ist mit einer (nicht dargestellten) EGR-Kühleinrichtung versehen, um das EGR-Gas zu kühlen. Ein EGR-Ventil 33 ist in der Nähe von einer Verbindung zwischen dem EGR-Rohr 32 und dem Einlassrohr 11 so vorgesehen, dass die EGR-Gasströmung durch ein Öffnen und Schließen von dem EGR-Ventil 33 durch einen EGR-Aktuator 34 eingestellt wird. Das vorstehend erläuterte EGR-Gerät lässt das EGR-Gas in das Einlasssystem derart rezirkulieren, dass die Verbrennungstemperatur abnimmt, um die Erzeugung von Stickoxiden (NOx) zu begrenzen.

Ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) 41 und ein Dieselpartikelfilter (DPF) 42 sind stromabwärtig von dem Abgasrohr 31 vorgesehen. Der DPF 42 ist hergestellt worden, indem eine wärmebeständige Keramik (beispielsweise Kordierit) zu einer Wabenform geformt wird, um die Partikelstoffe (PM) in dem Abgas einzufangen. Ein Abgastemperatursensor 51 ist an einer stromaufwärtigen Seite von dem DPF 42 vorgesehen, um die Abgastemperatur zu erfassen, und ein Sensor 52 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist an einer stromabwärtigen Seite von dem DPF 42 vorgesehen, um eine Sauerstoffkonzentration (ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis) in dem Abgas zu erfassen. Der Sensor 52 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat beispielsweise ein Sensorelement (ein Sensorelementteil), das aus einem Festelektrolyt hergestellt ist, wie beispielsweise Zirkoniumoxid (Zirconia). Hierbei wird das Sensorelement bei einer vorbestimmten Aktivierungstemperatur (beispielsweise bei 750°C) gehalten, und ein Temperaturerfassungssignal wird entsprechend einer Sauerstoffkonzentration zu diesem Zeitpunkt ausgegeben. Das Sensorelement hat eine Erwärmungseinrichtung, die Wärme dann erzeugt, wenn sie angeregt wird, und die das Sensorelement erwärmt. Somit kann ein Aktivierungszustand (Betätigungszustand) von dem Sensorelement beibehalten werden. Hierbei wird ein Anregungsbetrag zum Anregen der Heizeinrichtung durch eine PWM-Steuerung eingestellt und wird auf der Grundlage eines Zyklusverhältnisses bei der Anregung der Heizeinrichtung bestimmt.

Wie dies gut bekannt ist, ist eine elektronische Steuereinheit (ECU) 60 hauptsächlich durch einen Mikrocomputer aufgebaut, der eine CPU, einen ROM und einen RAM aufweist. Die ECU 60 empfängt Erfassungssignale von dem Common-Rail-Drucksensor 18, dem Abgastemperatursensor 51 und dem Sensor 52 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Daten, die einen Betriebszustand von dem Verbrennungsmotor 10 anzeigen. Außerdem empfängt die ECU 60 zusätzlich Betriebsdaten wie beispielsweise die Drehzahl des Verbrennungsmotors und eine Gaspedalposition. Somit führt die ECU 60 verschiedene Steuerprogramme aus, die in dem ROM gespeichert worden sind, um verschiedene Steuerungen des Verbrennungsmotors 10 auszuführen, wie beispielsweise eine Einlassluftströmungssteuerung und die Kraftstoffeinspritzsteuerung, und zwar auf der Grundlage der zu dieser Zeit empfangenen Betriebsdaten.

Da sich der eingefangene PM allmählich in dem DPF 42 anspeichert, muss der gespeicherte PM in geeigneter Weise entfernt werden. Daher werden bei dem vorliegenden Steuerungssystem des Verbrennungsmotors eine Nacheinspritzung und ein kräftiges Spülen als eine DPF-Regenerationsssteuerung ausgeführt, um unverbrannten Kraftstoff zu dem DOC 41 zu liefern. In dieser Weise wird Reaktionswärme in dem DOC 41 erzeugt, um die Temperatur von dem DPF 42 zu erhöhen und dann wird der in dem DPF 42 aufgespeicherte PM verbrannt und entfernt. Wenn die Temperatur in dem DPF 42 während der DPF-Regenerationssteuerung übermäßig ansteigt, kann sich der DPF 42 verschlechtern. Daher muss die Abgastemperatur in dem DPF 42 bekannt sein und auf der Grundlage der Abgastemperatur an der stromaufwärtigen Seite von dem DPF 42 eingestellt werden, die durch den Abgastemperatursensor 51 erfasst wird.

Außerdem kann, wenn die Sauerstoffkonzentration durch das Sensorelement von dem Sensor 52 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfasst wird, der erfasste Wert durch die Wärme des Abgases beeinflusst werden. Daher muss eine Abgastemperatur an der stromabwärtigen Seite von dem DPF 42 als eine Abgastemperatur in der Nähe von dem Sensor 52 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis erhalten werden, und außerdem muss der erfasste Wert in Übereinstimmung mit der erhaltenen Abgastemperatur korrigiert werden. Des weiteren wird, wenn die Steuerung zur Anregung der Heizeinrichtung ausgeführt wird, um das Sensorelement von den Sensor 52 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der Aktivierungstemperatur zu halten, ein Zyklusverhältnis bei der Anregung der Heizeinrichtung auf der Grundlage der Differenz zwischen der tatsächlichen Elementtemperatur von dem Sensorelement und der Zielaktivierungstemperatur bestimmt. In diesem Fall muss das Zyklusverhältnis bei der Anregung der Heizeinrichtung korrigiert werden, da die Elementtemperatur von dem Sensorelement von der Wärme des Abgases beeinflusst wird und sich ändert.

Um die vorstehend erläuterten Zwecke zu erzielen, ist es unerlässlich, die Abgastemperatur an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite (in der Nähe von dem Sensor 52 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis) von dem DPF 42 in Erfahrung zu bringen. Daher wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein nachstehend beschriebenes Temperaturabschätzmodell angewendet, um die Abgastemperatur (nachstehend ist diese als Temperatur Tre stromabwärtig von dem DPF bezeichnet) an der stromabwärtigen Seite von dem DPF 42 auf der Grundlage von der Abgastemperatur (nachstehend ist diese als eine Temperatur Trf stromaufwärtig von dem DPF bezeichnet) an der stromaufwärtigen Seite von dem DPF 42, die durch den Abgastemperatursensor 51 erfasst wird, abzuschätzen. Anders ausgedrückt schätzt das Temperaturabschätzmodell eine erste Abgastemperatur Tre an der stromabwärtigen Seite von dem DPF 42 (Abgasreinigungsvorrichtung) auf der Grundlage von einer zweiten Abgastemperatur Trf an der stromaufwärtigen Seite von dem DPF 42, die durch den Abgastemperatursensor 51 erfasst wird, ab.

2 zeigt ein Diagramm von einer Änderung der Abgastemperatur in dem DPF 42. Wie dies in 2 gezeigt ist, ist die Temperatur in dem DPF 42 nicht gleichmäßig verteilt, sondern ändert sich mit dem Ablauf der Zeit aufgrund einer Wärmetransmission (Wärmeübertragung). Genauer gesagt ist die Temperaturverteilung in dem DPF 42 zu einem bestimmten Zeitpunkt durch eine durchgehende Linie gezeigt. Wenn die Temperatur Trf stromaufwärtig von dem DPF hoch ist und die Temperatur Tre stromabwärtig von dem DPF gering ist, werden die Abgastemperaturen an der stromabwärtigen Seite in Abfolge demgemäß mit dem Ablauf der Zeit höher.

Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat die Wärmetransmission in dem DPF 42 als Modell gestaltet unter der Annahme, dass eine Vielzahl an Zellen (Bereichen), die den geteilten Segmenten des DPF 42 entsprechen, in einer Strömungsrichtung angeordnet sind. Hierbei wird der DPF 42 in die Zellen (Segmente) derart geteilt, dass die Temperatur in jeder Zelle gleich einer Abgastemperatur ist, die zu einer anderen Zelle an der stromabwärtigen Seite der Zelle übertragen wird. Als ein Ergebnis kann ein Wärmetransmissionszustand von jeder Zelle auf der Grundlage einer thermischen Energie berechnet werden, die jede Zelle von einer Zelle an ihrer stromaufwärtigen Seite aufnimmt. In diesem Fall hängt der Wärmetransmissionszustand in jeder Zelle von der Verzögerung erster Ordnung auf der Grundlage einer Beziehung zwischen einer Transmission der thermischen Energie und einer Temperaturänderung ab. Dann hängt in dem gesamten DPF 42 die Änderung der Abgastemperatur an der stromabwärtigen Seite relativ zu der Änderung der Abgastemperatur an der stromaufwärtigen Seite von einer Transferfunktion (Übertragungsfunktion) ab, die als eine Vielzahl von identischen Elementen mit Verzögerung erster Ordnung ausgedrückt wird. Hierbei hängt die Anzahl der Vielzahl an identischen Elementen mit Verzögerung erster Ordnung von der Anzahl an geteilten Zellen ab. Anders ausgedrückt kann, indem der Wärmeübertragungszustand (Wärmetransmissionszustand) von jeder Zelle in dem gesamten DPF 42 kombiniert wird, die Übertragungsfunktion bzw. Transferfunktion, die die Änderung der Temperatur Tre stromabwärtig von dem DPF relativ zu der Änderung der Temperatur Trf stromaufwärtig von dem DPF anzeigt, erhalten werden.

Eine Beziehung zwischen der Transmission (Übertragung) der thermischen Energie in jeder Zelle und der Änderung der Abgastemperatur kann wie folgt ausgedrückt werden, wenn eine Temperatur in der Zelle an der stromaufwärtigen Seite von einer i-ten Zelle als ui-1(t) ausgedrückt wird, die Temperatur von der i-ten Zelle als yi(t) ausgedrückt wird, ein Wärmeübertragungsverhältnis und eine Wärmekapazität von dem DPF 42 als &agr;[J/(°C·s)] bzw. als Cd[J/°C] ausgedrückt werden: &agr;(ui-1(t) – yi(t)) = Cd[dyi(t)/dt](1)

Die Gleichung (1) wird in die folgende Gleichung (2) auf der Grundlage eines sogenannten State-Space-Model umgewandelt: Yi(s) = [1/1 + Ts]Ui-1(s)(2)

Hierbei ist in der Gleichung (2) die Zeitkonstante T = Cd/&agr;.

Wie die Gleichung (2) zeigt, hängt die Wärmetransmission (Wärmeübertragung) in jeder Zelle von der Transferfunktion (Übertragungsfunktion) ab, die durch eine Verzögerung erster Ordnung ausgedrückt wird. Da der DPF 42 in Zellen derart geteilt ist, dass die Temperatur von der i-ten Zelle gleich der Abgastemperatur in der Zelle an der stromabwärtigen Seite von der i-ten Zelle ist, gilt folgendes: Ui(s) = Yi(s)(3)

Außerdem wird die Temperatur Trf stromauwärtig von dem DPF als eine Temperatur u0 stromauwärtig von einer Zelle, die sich an der am weitesten stromauwärtig befindlichen Seite (i = 1) von dem DPF 42 befindet, eingegeben. Wenn angenommen wird, dass der DPF 42 in n Zellen geteilt ist, wird die Temperatur Tre stromabwärtig von dem DPF so ausgegeben, dass sie als eine Abgastemperatur yn an der am weitesten stromabwärtig befindlichen Seite (i = n) von dem DPF 42 dient. Somit wird die Transferfunktion, die die Änderung von der Temperatur Tre stromabwärtig von dem DPF relativ zu der Änderung der Temperatur Trf stromauwärtig von dem DPF anzeigt, durch Verzögerungen erster Ordnung (d. h. eine Anzahl an n Sätzen der Verzögerungen erster Ordnung) ausgedrückt.

3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung von einem Verfahren zum Auswählen einer Ordnung n und der Zeitkonstante T bei dem Temperaturabschätzmodell, das durch die vorstehend beschriebene Transferfunktion gebildet wird. 3 zeigt ein Beispiel, bei dem die Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird, um die Ordnung n und die Zeitkonstante T auszuwählen. Bei dem vorliegenden Steuersystem für einen Verbrennungsmotor ist bei der Auswahl der Ordnung und der Zeitkonstante ein anderer Abgastemperatursensor an der stromabwärtigen Seite von dem DPF 42 vorgesehen, um die tatsächliche Temperatur von der Temperatur Tre stromabwärtig von dem DPF zu erfassen, und das System wählt die Ordnung n und die Zeitkonstante T, die durch das Temperaturabschätzmodell verwendet werden, derart, dass ein Änderungszustand von einer abgeschätzten Temperatur, die durch das Temperaturabschätzmodell berechnet wird, einem Änderungszustand der tatsächlichen Temperatur entspricht.

Genauer gesagt wird, wie dies in 3 gezeigt ist, die Kraftstoffeinspritzmenge schrittweise zu bestimmten Zeitpunkten erhöht.

Dann nimmt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge zunimmt, die Temperatur Trt stromauwärig von dem DPF zu, und die Temperatur Tre stromabwärtig von dem DPF nimmt außerdem mit einer Verzögerung zu, die der Zunahme der Temperatur Trf stromauwärtig von dem DPF folgt. In dieser Weise wird die Temperatur Tre stromabwärtig von dem DPF geändert, und die Ordnung n und die Zeitkonstante T für das Temperaturabschätzmodell werden gewählt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Ordnung n und die Zeitkonstante T gemäß dem Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 10 gewählt. Hierbei umfassen regelmäßig verwendete Betriebsbereiche oder Arbeitsbereiche von dem Verbrennungsmotor 10 solche Fälle, bei denen die Kraftstoffeinspritzmenge sich von 10 [mm3/st] bis jeweils 20, 30 bzw. 50 [mm3/st] bei jeder Verbrennungsmotordrehzahl (1000, 1500, 2000, 3000 U/min) ändert. In jedem Fall werden die Ordnung n und die Zeitkonstante T für das Temperaturabschätzmodell gewählt.

4 zeigt ein Diagramm von den Änderungszuständen der tatsächlichen Temperatur von der Temperatur Tre stromabwärtig von dem DPF und den abgeschätzten Temperaturen, die durch das Temperaturabschätzmodell berechnet worden sind, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge sich schrittweise ändert. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht, wenn der Änderungszustand von der Temperatur Tre stromabwärtig von dem DPF gemäß 4 mit den abgeschätzten Temperaturen verglichen wird, die durch das Temperaturabschätzmodell unter Verwendung der Ordnung n von 4, 5 und 6 berechnet werden, die abgeschätzte Temperatur, die durch das Temperaturabschätzmodell unter Verwendung der Ordnung n von 4 berechnet wird, im allgemeinen dem Änderungszustand der tatsächlichen Temperatur. In diesem Fall beträgt die Zeitkonstante T 42,6 s. In dieser Weise werden die Ordnung n und die Zeitkonstante T, die der tatsächlichen Temperatur von der Temperatur Tre stromabwärtig des DPF entsprechen, ausgewählt. Außerdem beträgt ein Versatz (eine Differenz) zwischen der tatsächlichen Temperatur der Temperatur Tre stromabwärtig von dem DPF und der abgeschätzten Temperatur 10,8°C. Dieser Versatz zeigt verschiedene Einflüsse auf, die nicht bei der Transferfunktion des Temperaturabschätzmodells wiedergegeben werden, und zeigt beispielsweise den Einfluss der Wärmestrahlung zu der Umgebung an dem Außenumfang von dem DPF 42 auf.

Bei jedem vorstehend beschriebenen Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 10 hat als ein Auswählergebnis der Ordnung n und der Zeitkonstante T die abgeschätzte Temperatur von der Temperatur Tre stromabwärtig des DPF, die durch das Temperaturabschätzmodell berechnet wird, einen maximalen Fehler von ein Dutzend oder dergleichen % relativ zu der tatsächlichen Temperatur in einem Betriebszustand bei dem EU-Modus. Hierbei ist mit dem Betriebszustand im EU-Modus ein Betriebszyklus gemeint, der verwendet wird, um ein Kraftstoffverbrauchsverhältnis und Abgasemissionen in der Europäischen Union zu messen. Indem die Ordnung n und die Zeitkonstante T für jeden genaueren Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 10 ausgewählt werden, kann der Grad der Abschätzgenauigkeit zum Abschätzen der Temperatur noch stärker verbessert werden.

Außerdem wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beobachtet, dass die Ordnung n von dem Temperaturabschätzmodell unabhängig von dem Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 10 konstant ist. Anders ausgedrückt, kann die Ordnung n in Abhängigkeit von der Abmessung, dem Material und dem Aufbau von dem DPF 42 bestimmt werden. Wenn die Ordnung n unter Verwendung eines DPF mit einem anderen Material untersucht wird, ist die Ordnung n für den DPF gleich dem Wert 6, und die Ordnung n ist konstant unabhängig von dem Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 10.

5 zeigt eine Zuordnung von einer Beziehung zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors, der Kraftstoffeinspritzmenge und der Zeitkonstante T. Diese Zuordnung wird auf der Grundlage des Auswählverfahrens, bei dem die vorstehend erwähnte Zeitkonstante T ausgewählt wird, erhalten. Wie dies in 5 gezeigt ist, wird die Zeitkonstante T kleiner, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors größer wird, und die Zeitkonstante T wird kleiner, wenn die Einspritzmenge größer wird. Dies ist der Fall, weil die Abgasströmungsrate größer wird, wenn die Drehzahl von dem Verbrennungsmotor und die Einspritzmenge größer werden, so dass eine Übertragungsgeschwindigkeit als Wärmeübertragungszustand höher wird.

6 zeigt eine Blockdarstellung von dem Temperaturabschätzmodell (die Ordnung n = 4), bei dem der DPF 42 in vier Zellen geteilt ist und das als ein diskretes System ausgedrückt wird, das für einen Abschätzprozess in der ECU 60 verwendet wird, um die Temperatur Tre stromabwärtig von dem DPF abzuschätzen.

Bei dem vorliegenden Temperaturabschätzmodell ist ein Block B11 zum Berechnen einer Zeitkonstante ein Berechnungsblock zum Ausgeben der Zeitkonstante T gemäß der Drehzahl des Verbrennungsmotors und der Kraftstoffeinspritzmenge zu einem Zeitpunkt unter Verwendung einer vorbestimmten Zeitkonstantenzuordnung. Die Zellenblöcke B12-1, B12-2, B12-3 und B12-4 zeigen Wärmeübertragungszustände der geteilten vier Zellen und sind Berechnungsblöcke zum Berechnen der Verzögerungen erster Ordnung auf der Grundlage der Gleichung (2). Der i-te Zellenblock B12-i empfängt eine Temperatur Ui-1(k) von der stromaufwärtigen Seite des Zellenblocks, die Zeitkonstante T und die Abgastemperatur Yi(k – 1) an der stromabwärtigen Seite von dem Zellenblock eines vorherigen Zeitpunktes (k – 1) und gibt eine Abgastemperatur Yi(k) an der stromabwärtigen Seite von dem Block zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt (k) aus. Die Abgastemperatur Yi(k) an der stromabwärtigen Seite von dem Block zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt (k) wird spezifisch wie folgt berechnet: Yi(k) = Ui-1(k) × T + Yi(k – 1) × [1 – T](4)

Die Abgastemperatur Yi(k – 1) an der stromabwärtigen Seite von dem Zellenblock des vorherigen Zeitpunktes (k – 1) wird berechnet als 1/z × Yi (k) durch einen Verzögerungsblock B13. Außerdem empfängt der Zellenblock B12-1 an der am weitesten stromaufwärtig befindlichen Seite (i = 1) von dem Modell die Temperatur Trf(k) stromaufwärtig von dem DPF als eine Temperatur Ui-1(k) an der stromaufwärtigen Seite von dem Zellenblock B12-1. Dann subtrahiert ein Subtrahierblock B15 von der Abgastemperatur Y4(k) an der stromabwärtigen Seite von dem Zellenblock B12-4, die an der am weitesten stromabwärtigen Seite (i = 4) von dem Modell sich befindet, einen Ausgabewert von einem Versatzblock B14 als einen Versatzwert derart, dass die Temperatur Tre (k) stromabwärtig von dem DPF ausgegeben wird.

7 zeigt ein Flussdiagramm von dem Abschätzprozess für die Temperatur stromabwärtig vom DPF, bei dem die Temperatur Tre stromabwärtig von dem DPF unter Verwendung des Temperaturabschätzmodells abgeschätzt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein abgeschätzter Wert der Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF in dem RAM der EUC 60 gespeichert, und verschiedene Steuerungen des Verbrennungsmotors 10 verwenden den gespeicherten abgeschätzten Wert. Daher wird bei dem vorliegenden Prozess regelmäßig die Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF abgeschätzt und der gespeicherte Wert in dem RAM erneuert. Hierbei wird der vorliegende Prozess durch die ECU 60 unter vorbestimmten Intervallen (beispielsweise eine Sekunde) ausgeführt.

Bei dem Schritt S101 erfasst der Abgastemperatursensor 51 die Temperatur Trf stromaufwärtig vom DPF, und die Drehzahl des Verbrennungsmotors und die Kraftstoffeinspritzmenge werden erhalten. Bei dem Schritt S102 wird auf der Grundlage von den jeweiligen erhaltenen Betriebsdaten die Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF unter Verwendung des vorstehend erwähnten Temperaturabschätzmodells berechnet.

Bei dem Schritt S103 wird bestimmt, ob der DPF 42 in einem zuverlässigen Zustand ist oder nicht. Genauer gesagt wird, wenn die DPF-Regenerationssteuerung nicht betrieben wird, bestimmt, dass der DPF 42 im zuverlässigen Zustand ist. Dies ist so, da das Temperaturabschätzmodell nicht aufgrund der erzeugten Wärme in dem DPF 42 während der DPF-Regenerationssteuerung angewendet werden kann.

Wenn bestimmt worden ist, dass der DPF 42 im zuverlässigen Zustand ist, wird bei dem Schritt S104 die Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF erneuert, und dann endet der Abschätzprozess für die Temperatur stromabwärtig vom DPF. Im Gegensatz dazu wird, wenn abgeschätzt wird, dass der DPF 42 nicht im zuverlässigen Zustand ist, die Steuerung mit dem Schritt S101 fortgesetzt, und die Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF wird erneut abgeschätzt.

Die 8 und 9 zeigen Flussdiagramme von Prozessen, die sich auf den Sensor 52 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beziehen. 8 zeigt ein Flussdiagramm von einem Berechnungsprozess für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zum Berechnen der Sauerstoffkonzentration (Luft-Kraftstoff-Verhältnis) in dem Abgas und 9 zeigt ein Flussdiagramm von einem Prozess zur Steuerung einer Anregung der Heizeinrichtung zum Steuern der Anregung der Heizeinrichtung durch ein Berechnen von dem Zyklusverhältnis bei der Anregung der Heizeinrichtung. Jeder dieser Prozesse wird durch die ECU 60 bei entsprechenden vorbestimmten Intervallen ausgeführt.

Bei dem in 8 gezeigten Prozess zum Berechnen des Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird die Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF, die in dem RAM gespeichert wird, bei dem Schritt S201 erhalten. Dann wird bei dem Schritt S202 ein Temperaturerfassungssignal durch den Sensor 52 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis erhalten, und bei dem Schritt S203 wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (die Sauerstoffkonzentration) auf der Grundlage von dem erhaltenen Temperaturerfassungssignal berechnet. Dann wird bei dem Schritt S204 das berechnete Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage der Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF, die als die Abgastemperatur in der Nähe von dem Sensor 52 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wirkt, korrigiert.

Bei dem in 9 gezeigten Prozess zur Steuerung der Anregung der Heizeinrichtung wird die Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF, die in dem RAM gespeichert ist, bei dem Schritt S301 erhalten. Dann wird bei dem Schritt S302 das Zyklusverhältnis bei der Anregung der Heizeinrichtung berechnet. Genauer gesagt wird eine Elementimpedanz, die der Elementtemperatur von dem Sensorelement entspricht, erfasst, und das Zyklusverhältnis bei der Anregung der Heizeinrichtung wird auf der Grundlage einer Differenz zwischen der erfassten Elementimpedanz und einer Zielelementimpedanz, die einer Zielaktivierungstemperatur (750°C) entspricht, berechnet. Dann wird bei dem Schritt S303 das Zyklusverhältnis bei der Anregung der Heizeinrichtung auf der Grundlage der Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF, die als die Abgastemperatur in der Nähe von dem Sensor 52 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wirkt, korrigiert.

Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die nachstehend erörterten Vorteile erzielt.

Es wird das Temperaturabschätzmodell geschaffen, das die Transferfunktion oder Übertragungsfunktion, die durch eine Vielzahl an identischen Elementen mit Verzögerung erster Ordnung ausgedrückt wird, als eine Transferfunktion angewendet, die die Änderung der Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF relativ zu der Änderung der Temperatur Trf stromaufwärtig vom DPF anzeigt. Die Transferfunktion von dem Temperaturabschätzmodell wird auf der Grundlage einer Beziehung zwischen einer Transmission (Übertragung) der thermischen Energie und einer Temperaturänderung in jeder Zelle von dem DPF 42 logisch erhalten, und das Temperaturabschätzmodell kann die Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF abschätzen. Hierbei ist der DPF 42 in Zellen in der Abgasströmungsrichtung geteilt.

Die Zeitkonstante T wird zuvor für jeden Betriebsbereich oder Arbeitsbereich von dem Verbrennungsmotor 10 berechnet, und die Zeitkonstante T wird in Übereinstimmung mit den jeweiligen Betriebsdaten änderbar eingestellt (bestimmt). Daher kann ein Wärmeübertragungszustand, der sich mit jedem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10 ändert, in geeigneter Weise ausgedrückt werden, und als ein Ergebnis davon schätzt das Temperaturabschätzmodell zuverlässig die Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF ab. Genauer gesagt zeigt im Vergleich zu einer herkömmlichen Transferfunktion, die durch "Verzögerung erster Ordnung + Totzeit" oder "Verzögerung n-ter Ordnung + Totzeit" ausgedrückt wird, wobei diese experimentell erhalten werden, die Transferfunktion der vorliegenden Erfindung in noch besser geeigneter Weise das Verhalten von der Änderung der tatsächlichen Abgastemperatur ohne Verwendung des Totzeitelementes an. Somit ist der Grad der Abschätzgenauigkeit bei der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise höher. Außerdem müssen, wenn die Transferfunktion, die durch „Verzögerung n-ter Ordnung + Totzeit" ausgedrückt wird, angewendet wird, n Sätze an Zeitkonstanten erhalten werden. Im Gegensatz dazu muss bei der vorliegenden Erfindung, da die Transferfunktion von dem Temperaturabschätzmodell durch die Vielzahl an identischen Elementen mit Verzögerung erster Ordnung ausgedrückt wird, lediglich eine Zeitkonstante T ausgewählt werden. Daher macht ein Prozess zum Auswählen der Zeitkonstanten T weniger Arbeitsstunden (beispielsweise Schritte) erforderlich.

Außerdem wird die Transferfunktion unter der Annahme angewendet, dass die Abgasreinigungsvorrichtung (beispielsweise der DPF 42) in Zellen geteilt ist, wobei es möglich ist, eine Abgastemperatur für jede geteilte Zelle abzuschätzen. In dieser Weise ist es möglich, in sauberer Weise einen Reinigungszustand von dem Abgas, das durch die Abgasreinigungsvorrichtung gereinigt wird, in Erfahrung zu bringen.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Temperatur Tre stromabwärtig von dem DPF durch die Subtraktion des Versatzwertes berechnet. Durch diesen Prozess kann der Einfluss der Wärmeabstrahlung zu der Umgebung an dem Außenumfang von dem DPF 42 berücksichtigt werden, so dass die Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF geeignet berechnet werden kann.

Die Sauerstoffkonzentration, die durch das Sensorelement von dem Sensor 52 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfasst wird, und das Zyklusverhältnis bei der Anregung der Heizeinrichtung werden unter Verwendung der Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF korrigiert, die durch das Temperaturabschätzmodell berechnet worden ist. Hierbei wird, da die Elementtemperatur von dem Sensorelement sich mit der Abgaswärme zusätzlich zu der Wärme durch die Heizeinrichtung ändert, die Heizeinrichtungsanregungsmenge in Übereinstimmung mit der Menge korrigiert, die dem Einfluss durch die Abgaswärme entspricht. Dadurch wird der Einfluss der Wärme von dem Abgas ausgeglichen, und daher wird die Sauerstoffkonzentration genau erfasst und der Aktivierungszustand für das Sensorelement kann geeignet gehalten werden. Außerdem kann selbst dann, wenn das Vorsehen von Sensoren (beispielsweise ein Abgastemperatursensor) zum Erfassen der Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF nicht erforderlich ist, der Einfluss der Wärme des Abgases in Bezug auf den Sensor 52 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgeglichen werden. Dies ist vorteilhaft für die Verringerung der Kosten. Der in dem RAM gespeicherte Wert wird bei der DPF-Regenerationssteuerung nicht erneuert. Hierbei werden bei der DPF-Regenerationssteuerung beispielsweise die angesammelten Partikel, die durch den Partikelfilter eingefangen worden sind, verbrannt und entfernt. Bei dem Temperaturabschätzmodell des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird der Einfluss der Änderung der der Wärme im Inneren von dem DPF 42 nicht berücksichtigt. Daher kann aufgrund der vorstehend beschriebenen Tatsache, dass der gespeicherte Wert, der in dem RAM gespeichert wird, nicht beim Erzeugen von Wärme erneuert wird, eine fehlerhafte Abschätzung der Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF eingeschränkt werden.

Hierbei ist die vorliegende Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann wie folgt alternativ ausgeführt werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird in der Blockdarstellung von dem in 6 gezeigten Temperaturabschätzmodell zum Zwecke der Berücksichtigung eines derartigen Einflusses wie beispielsweise die Wärmeabstrahlung zu der Umgebung durch den Außenumfang des DPF 42, der Subtrahierblock B15 verwendet, um die Subtraktion des Abgabewertes von dem Versatzblock B14 durchzuführen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Da die Wärmeabstrahlung in die Umgebung durch den Außenumfang von dem DPF 42 dem Einfluss der Umgebungstemperatur und der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgesetzt ist, kann der Abgabewert von dem Versatzblock B14 alternativ in Übereinstimmung mit der Umgebungstemperatur und der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert (bestimmt) werden. Durch ein Berücksichtigen von diesem Einfluss, wie beispielsweise die Wärmeabstrahlung in die Umgebung, kann die Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF auf der Grundlage des Temperaturabschätzmodells genauer (geeigneter) abgeschätzt werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Zeitkonstante T in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors und der Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Da sich die Zeitkonstante T mit der Abgasströmung und dem Druck des Abgases ändert, kann die Zeitkonstante T alternativ auf der Grundlage einer Einlassluftmenge, die durch eine (nicht gezeigte) Luftströmungsmesseinrichtung erfasst wird, die in dem Einlasssystem vorgesehen ist, und die Drehzahl von dem Verbrennungsmotor bestimmt werden, die als Daten dienen, die sich auf die Abgasströmung und den Druck von dem Abgas beziehen. Außerdem kann in einem Fall, bei dem eine Abtastvorrichtung oder Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Abgasströmung in dem Abgasrohr 31 oder an dem Abgasrohr 31 vorgesehen ist, die Zeitkonstante T alternativ auf der Grundlage der Abgasströmung bestimmt werden, die durch diese Abtastvorrichtung erfasst wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden zum Zwecke der durch die Wärme des Abgases erfolgenden Beeinflussung des Sensors 52 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die erfassten Werte der Sauerstoffkonzentration und des Zyklusverhältnisses bei der Anregung der Heizeinrichtung korrigiert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wenn im Stand der Technik der Verbrennungsmotor 10 im Kaltstart gestartet wird, kann die im Abgas befindliche Feuchtigkeit kondensiert werden, um kondensiertes Wasser zu erzeugen, und wenn das kondensierte Wasser an dem Sensorelement aufgebracht wird, das durch die Heizeinrichtung erwärmt worden ist, kann das Sensorelement in nachteilhafterweise beschädigt oder zerstört werden. Daher wird bei einer Abwandlung der vorliegenden Erfindung eine Bestimmung über einen feuchten bzw. trocknen Zustand auf der Grundlage der Abgastemperatur ausgeführt, um die Anregung der Heizeinrichtung in Übereinstimmung dem Bestimmungsergebnis zu ermöglichen oder zu verbieten. Genauer gesagt kann auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und der Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF bestimmt werden, ob kondensiertes Wasser in dem Abgasrohr 31 erzeugt worden ist, und wenn bestimmt worden ist, dass kondensiertes Wasser erzeugt worden ist, wird die Anregung der Heizeinrichtung verhindert. Durch den vorstehend beschriebenen Prozess kann verhindert werden, dass das Sensorelement beschädigt wird aufgrund dessen, dass es dem kondensierten Wasser ausgesetzt wird. Daher kann das Sensorelement geschützt werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Abgastemperatursensor 51 an der stromaufwärtigen Seite von dem DPF 42 vorgesehen, und der Abgastemperatursensor 51 erfasst die Temperatur Trf stromaufwärtig vom DPF. Außerdem wird die Temperatur stromabwärtig vom DPF unter Verwendung des Temperaturabschätzmodells abgeschätzt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Ein Abgastemperatursensor kann alternativ an der stromabwärtigen Seite von dem DPF 42 anstelle des Abgastemperatursensors an seiner stromaufwärtigen Seite vorgesehen sein. Dann wird die Temperatur Tre stromabwärtig vom DPF durch den Abgastemperatursensor erfasst, und die Temperatur Trf stromaufwärtig vom DPF kann durch ein Temperaturabschätzmodell abgeschätzt werden, das eine inverse Transferfunktion gegenüber der vorstehend beschriebenen Transferfunktion aufweist.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der DPF 42 als eine Abgasreinigungsvorrichtung beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Der DOC 41 und ein katalytischer Wandler für NOx zum Reinigen des NOx können alternativ angewendet werden, und eine Kombination aus dem DOC 41 und dem katalytischen Wandler für NOx kann alternativ angewendet werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Sensor 52 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis als ein Gassensor beschrieben, der die Sauerstoffkonzentration (das Luft-Kraftstoff-Verhältnis) in dem Abgas erfasst, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Eine Abtastvorrichtung oder Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Konzentration eines Gases (beispielsweise NOx, CO, HC) in dem Abgas kann alternativ als der Gassensor dienen.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Dieselmotor beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Bei einem System für einen Otto-Motor kann ein Temperaturabschätzmodell ebenfalls vorgesehen sein, und eine Abgastemperatur kann unter Verwendung des Temperaturabschätzmodells abgeschätzt werden.

Weitere Vorteile und Abwandlungen sind für Fachleute offensichtlich. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die spezifischen Einzelheiten, das repräsentative Gerät und die gezeigten und beschriebenen veranschaulichenden Beispiele beschränkt.

Das Steuersystem für den Verbrennungsmotor 10 hat die Abgasreinigungsvorrichtung 42, den Abgastemperatursensor 51 und die Temperaturabschätzvorrichtung 60. Die Abgasreinigungsvorrichtung 42 ist in dem Abgaskanal 31 des Verbrennungsmotors 10 vorgesehen. Der Abgastemperatursensor 51 ist in dem Abgaskanal 31 an einer stromaufwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung 42 vorgesehen. Die Temperaturabschätzvorrichtung 60 schätzt eine erste Abgastemperatur Tre an einer stromabwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung 42 durch eine Transferfunktion ab, die durch eine Vielzahl an Elementen B12-1, B12-2, B12-3, B12-4 mit Verzögerung erster Ordnung ausgedrückt wird, auf der Grundlage einer zweiten Abgastemperatur Trf an der stromaufwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung 42, die durch den Abgastemperatursensor 51 erfasst wird.


Anspruch[de]
Steuersystem für einen Verbrennungsmotor (10) mit:

einer Abgasreinigungsvorrichtung (42), die in einem Abgaskanal (31) des Verbrennungsmotors (10) vorgesehen ist;

einem Abgastemperatursensor (51), der in dem Abgaskanal (31) an einer stromaufwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung (42) vorgesehen ist; und

einer Temperaturabschätzeinrichtung (60) zum Abschätzen einer ersten Abgastemperatur (Tre) an einer stromabwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung (42) durch eine Transferfunktion, die durch eine Vielzahl an identischen Elementen erster Ordnung (B12-1, B12-2, B12-3, B12-4) ausgedrückt wird, auf der Grundlage einer zweiten Abgastemperatur (Trf) an der stromaufwärtigen Seite der Abgasreinigungsvorrichtung (42), die durch den Abgastemperatursensor (51) erfasst wird.
Steuersystem gemäß Anspruch 1, das des weiteren eine Zeitkonstantenbestimmungseinrichtung (B11) aufweist zum Bestimmen einer Zeitkonstante (T) für die Elemente mit Verzögerung erster Ordnung (B12-1, B12-2, B12-3, B12-4) der Transferfunktion in Übereinstimmung mit einem Arbeitszustand des Verbrennungsmotors (10). Steuersystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Transferfunktion durch ein Versatzelement (B14) und die Vielzahl an Elementen mit Verzögerung erster Ordnung (B12-1, B12-2, B12-3, B12-4) ausgedrückt wird. Steuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuersystem des weiteren folgendes aufweist:

einen Gassensor (52), der in dem Abgaskanal (31) an der stromabwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung (42) vorgesehen ist, wobei der Gassensor (52) ein Sensorelementteil, das eine Konzentration einer spezifischen Komponente in dem Abgas erfasst, und eine Heizeinrichtung aufweist, die das Sensorelementteil erwärmt, wobei eine Anregungssteuerung für die Heizeinrichtung zum Anregen der Heizeinrichtung ausgeführt wird, um das Sensorelementteil bei einem Aktivierungszustand zu halten; und

eine Kompensiereinrichtung (S204, S303) zum Kompensieren eines Einflusses der Wärme des Abgases auf dem Gassensor (52) auf der Grundlage der ersten Abgastemperatur (Tre), die durch die Temperaturabschätzeinrichtung (60) abgeschätzt wird.
Steuersystem gemäß Anspruch 4, wobei die Kompensiereinrichtung (S204, S303) zumindest entweder die erfasste Konzentration, die durch das Sensorelementteil erfasst wird, oder einen Anregungsbetrag zum Anregen der Heizeinrichtung bei der Anregungssteuerung der Heizeinrichtung korrigiert, um den Einfluss der Wärme des Abgases auf den Gassensor (52) zu kompensieren. Steuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Temperaturabschätzeinrichtung (60) das Abschätzen der ersten Abgastemperatur (Tre) verhindert, wenn in der Abgasreinigungsvorrichtung (42) Wärme erzeugt wird. Steuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei

der Abgastemperatursensor (51) an der stromabwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung (42) anstatt an seiner stromaufwärtigen Seite vorgesehen ist, um die erste Abgastemperatur (Tre) zu erfassen; und

die Temperaturabschätzeinrichtung (60) die zweite Abgastemperatur (Trf) an der stromaufwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung (42) auf der Grundlage der ersten Abgastemperatur (Tre) an seiner stromabwärtigen Seite, die durch den Abgastemperatursensor (51) erfasst wird, unter Verwendung einer gegenüber der Transferfunktion inversen Transferfunktion abschätzt.
Steuersystem für einen Verbrennungsmotor (10) mit:

einer Abgasreinigungsvorrichtung (42), die in einem Abgaskanal (31) von dem Verbrennungsmotor (10) vorgesehen ist;

einem Abgastemperatursensor (51), der in dem Abgaskanal (31) an einer stromabwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung (42) vorgesehen ist; und

einer Temperaturabschätzeinrichtung (60) zum Abschätzen einer ersten Abgastemperatur (Trf) an einer stromaufwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung (42) durch eine Funktion, die auf eine zweite Abgastemperatur (Tre) an einer stromabwärtigen Seite von der Abgasreinigungsvorrichtung (42) gegründet ist, die durch den Abgastemperatursensor (51) erfasst wird, wobei

die Funktion eine inverse Transferfunktion gegenüber einer Transferfunktion ist, die durch eine Vielzahl an identischen Elementen mit Verzögerung erster Ordnung (B12-1, B12-2, B12-3, B12-4) ausgedrückt wird; und

die Transferfunktion verwendet wird zum Abschätzen der zweiten Abgastemperatur (Tre) auf der Grundlage der ersten Abgastemperatur (Trf).
Steuersystem gemäß Anspruch 8, das des weiteren eine Zeitkonstantenbestimmungseinrichtung (B11) aufweist zum Bestimmen einer Zeitkonstante (T) für die Elemente mit Verzögerung erster Ordnung (B12-1, B12-2, B12-3, B12-4) der Transferfunktion in Übereinstimmung mit einem Arbeitszustand des Verbrennungsmotors (10). Steuersystem gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Transferfunktion durch ein Ersatzelement (B14) und die Vielzahl an Elementen mit Verzögerung erster Ordnung (B12-1, B12-2, B12-3, B12-4) ausgedrückt wird.






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