(57)【要約】温度信号の補正装置および補正方法、特に内燃機関へ供給される気体および／または内燃機関から送出される気体の温度を表す温度信号の補正装置および補正方法を提供する。ここでセンサの応答特性を考慮した第１の補正と、内燃機関および／または配属されているコンポーネントの時間特性を考慮した第２の補正とを行う。
2004518857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度信号の補正方法、例えば内燃機関へ供給される気体および／または内燃機関から送出される気体の温度を表す温度信号の補正方法において、
センサの応答特性を考慮した第１の補正と、内燃機関および／または配属されているコンポーネントの時間特性を考慮した第２の補正とを行う、
ことを特徴とする温度信号の補正方法。
【請求項２】
補正値を設定し、該補正値を例えばセンサの応答特性の補正に用いる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
補正値を温度および／または空気量に依存して設定する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
駆動状態（ＱＫ、ＭＬ）が変化する際のシステム全体の遅延時間を補正するために補正値を用いる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
補正値を燃料量、空気量および／または回転数に依存して設定する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
１つまたは複数の補正値を制限する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
１つまたは複数の補正値を遅延回路へ供給する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
センサ信号の置換値を調製する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
温度信号の補正装置、例えば内燃機関へ供給される気体および／または内燃機関から送出される気体の温度を表す温度信号の補正装置において、
センサの応答特性を考慮した第１の補正と、内燃機関および／または配属されているコンポーネントの時間特性を考慮した第２の補正とを行う手段を備えている、
ことを特徴とする温度信号の補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
本発明は、温度信号の補正方法および温度信号の補正装置に関する。
【０００２】
いわゆる排気ガス処理システムを制御および／または監視するために、１つまたは複数の温度センサが排気ガス管路系に設けられている。通常これらのセンサは測定原理に基づくヒステリシスを有する。そのためダイナミックな機関動作中に測定された温度特性は実際の温度特性に対して時間的な遅延を有している。特にパラメータの監視および／または制御の際には、これらのセンサまたは全システムのダイナミックなヒステリシスが問題となる。特に問題なのは、ヒステリシスを有する温度信号とダイナミクスにすぐれたセンサのパラメータまたはそのセンサ信号から計算された信号とを比較または監視する場合である。
【０００３】
本発明の利点
本発明ではセンサの応答特性を考慮した第１の補正と内燃機関および／または配属されているコンポーネントの時間特性を考慮した第２の補正とを行うことにより、温度信号の精度が著しく改善される。特に駆動特性量が変化する際の信号のダイナミックな特性が改善される。
【０００４】
特に有利には補正値を設定し、この補正値を例えばセンサの応答特性の補正に用いる。当該の補正値は温度信号と実際の温度とのあいだの差が最小となるように形成される。
【０００５】
補正値は有利には噴射燃料量、温度および／または空気量に依存して設定される。特にこのために温度センサおよび／または空気量センサの出力信号が使用される。これらのパラメータはセンサの応答特性に最も大きく影響する。空気量に代えて排気ガス量を表すパラメータを使用したり、また簡単な実施例として内燃機関の回転数をパラメータとして使用したりすることもできる。
【０００６】
特に有利には、駆動状態量ＱＫ、ＭＬが変化する際の遅延時間が補正されるように補正値が設定される。
【０００７】
本発明の別の有利な実施形態および実施態様は従属請求項に記載されている。
【０００８】
図面
本発明を以下に図示の実施例に則して詳細に説明する。図１には排気ガス処理システムのブロック図が示されている。図２〜図５には本発明の手法の種々の実施例が示されている。図６には種々の信号が示されている。
【０００９】
実施例の説明
図１には内燃機関の排気ガス処理システム（排気ガス後処理システム）の主要コンポーネントが示されている。内燃機関は参照番号１００で示されている。この内燃機関には新気管路１０５を介して新気が供給される。内燃機関１００の排気ガスは排気管路１１０を介して周囲へ放出される。排気管路には排気ガス処理システム１１５が配置されている。ここでの排気ガス処理システムは触媒コンバータおよび／または粒子フィルタである。また種々の障害物質に対して複数の触媒コンバータを設けたり、少なくとも１つの触媒コンバータおよび粒子フィルタを組み合わせた装置を設けたりすることもできる。
【００１０】
さらに制御ユニット１７０が設けられており、これは少なくとも機関制御ユニット１７５と排気ガス処理システム制御ユニット１７２とを有している。機関制御ユニット１７５は燃料調量システム１８０へ駆動信号を印加する。排気ガス処理システム制御ユニット１７２は機関制御ユニット１７５へ駆動信号を印加し、また排気管路内の排気ガス処理システムの前方または排気ガス処理システム内に操作素子１８２が設けられる構成ではこの操作素子に駆動信号を印加する。
【００１１】
さらに排気ガス処理システム制御ユニットおよび機関制御ユニットに信号を供給する種々のセンサが設けられている。少なくとも１つの第１のセンサ１９４は内燃機関へ供給される空気の状態を表す信号を送出する。第２のセンサ１７７は燃料調量システム１８０の状態を表す信号を送出する。少なくとも１つの第３のセンサ１９１は排気ガス処理システム前方の排気ガスの状態を表す信号を送出する。少なくとも１つの第４のセンサ１９３は排気ガス処理システム１１５の状態を表す信号を送出する。さらに少なくとも１つの第５のセンサ１９２は排気ガス処理システム後方の排気ガスの状態を表す信号を送出する。有利には温度値および／または圧力値を検出するセンサも使用される。
【００１２】
第１のセンサ１９４、第３のセンサ１９１、第４のセンサ１９３、および第５のセンサ１９２の出力信号は、有利には、排気ガス処理システム制御ユニット１７２へ印加される。第２のセンサ１７７の出力信号は、有利には、機関制御ユニット１７５へ印加される。さらに別の図示していないセンサを設け、ドライバー要求または他の環境条件または機関駆動状態を表す信号を送出してもよい。
【００１３】
特に有利には、機関制御ユニットと排気ガス処理システム制御ユニットとは一体の構造をなしている。ただしこれらのユニットを空間的に相互に分離した２つの個別ユニットとして構成することもできる。
【００１４】
本発明の手段は有利には内燃機関の制御、特に排気ガス処理システムを備えた内燃機関の制御に使用される。例えば本発明は触媒コンバータおよび粒子フィルタを組み合わせた排気ガス処理システムで使用することができる。さらに本発明を触媒コンバータのみを有するシステムで使用することもできる。
【００１５】
得られたセンサ信号に基づいて機関制御ユニット１７５は燃料調量システム１８０へ印加すべき駆動信号を計算する。この燃料調量システムは内燃機関１００へ相応の燃料量を調量する。燃焼の際に排気ガス中に粒子が発生する。この粒子は粒子フィルタによって排気ガス処理システム１１５内に収容される。駆動中、粒子フィルタ１１５では相応の量の粒子が集められる。これにより粒子フィルタおよび／または内燃機関の機能が徐々に損なわれる。したがって所定の時間間隔で、または粒子フィルタが所定の負荷状態に達したとき、再生過程が開始される。当該の再生は特別動作と称される。
【００１６】
負荷状態は例えば種々のセンサ信号に基づいて検出される。このために一方では粒子フィルタ１１５の入力側と出力側とのあいだの差圧が評価される。さらに種々の温度値および／または圧力値に依存して負荷状態を求めると有利である。負荷状態を計算またはシミュレートするためにさらに別のパラメータを用いることもできる。相応の手段は例えば独国特許出願公開第１９９０６２８７号明細書から公知である。
【００１７】
排気ガス処理システム制御ユニットで粒子フィルタが所定の負荷状態に達したことが検出されると、再生が開始される。粒子フィルタの再生のために種々の手段が使用される。１つの手段として、排気ガス処理システム１１５内で相応の反応を引き起こす所定の物質が操作素子１８２により排気ガスへ供給される。付加的に調量されたこの物質は特に粒子フィルタ内の温度上昇および／または粒子の酸化を生じさせる。ここではこのように操作素子１８２により燃料および／または酸化剤が供給されるように構成されている。
【００１８】
別の実施例では相応の信号が機関制御ユニット１７５へ伝達され、いわゆる後噴射が行われる。後噴射により所望の量の炭化水素が排気ガス中へ導入され、排気ガス処理システム１１５の再生に寄与する温度上昇が生じる。
【００１９】
通常は負荷状態が種々の量に基づいて求められる。閾値と比較することにより種々の状態が識別され、識別された負荷状態に依存して再生が開始される。
【００２０】
以下に説明する実施例ではセンサ１９１が温度センサとして構成されている。このセンサは電圧信号を送出し、この信号がキャリブレーション曲線により相応の温度値へ変換される。この温度値は内燃機関および／または排気ガス処理システムの制御に用いられる。
【００２１】
本発明の手段ではこの値はダイナミックかつ迅速に変化するパラメータから補正値Ｋを求めることにより修正される。このために例えば噴射燃料量ＱＫ、空気量ＭＬ、またはこれらの量を表すパラメータが使用される。ここでは主として２つの効果が考慮される。これは一方ではセンサ自体の遅延特性および／またはシステム全体の遅延特性である。
【００２２】
センサ特性自体は特に熱伝導係数、つまり周囲とのエネルギ交換により求められる。この特性は主として排気ガスの流速に依存しており、これは空気流量で近似される。空気量信号の跳躍的変化は排気ガス温度センサでの遅延量または無駄時間をつねにともなって発生する。有利には遅延時間または無駄時間は機関回転数に依存している。この効果は無駄時間回路および／または遅延回路により考慮される。さらにセンサ特性はその時点での温度レベルに依存している。なぜならセンサの応答特性は温度に依存するからである。
【００２３】
温度の定常的な終値は主として動作点により求められる。動作点は有利には噴射量ＱＫおよび内燃機関の回転数Ｎにより定められる。これらの量が迅速に変化している場合、温度補正値が求められ、温度センサの実際値信号が補正される。ヒステリシス、無駄時間および遅延量はここでも同様にフィルタリングにより考慮される。こうしたフィルタリングは主として遅延回路および／または無駄時間回路で行われる。
【００２４】
本発明によれば２つの影響を考慮した補正係数が計算される。計算された補正値は有意の尺度値を制限する。
【００２５】
本発明の手段を排気ガス処理システムの実施例に則して説明する。ただしここで提案している補正は他の温度量、例えば内燃機関に供給される空気の温度値にも適用可能である。
【００２６】
図６には種々の量が時間ｔに依存して示されている。図６のａには内燃機関の駆動状態を表す量が示されている。時点ｔ１でこの量は跳躍的に変化している。この量は例えば噴射燃料量ＱＫである。
【００２７】
ここでの燃料量の跳躍的な増大は排気管路１１０での実際温度の上昇をもたらす。当該の実際温度Ｔ１は図６のｂに示されている。駆動状態の変化が温度に作用するまでには必ず所定の遅延量および／または無駄時間をともなう。これは実際温度Ｔ１が第１の遅延量をともなう所定の第１の無駄時間後にはじめて上昇することを意味する。
【００２８】
温度の増大が温度信号Ｔに作用するにはさらに必ず遅延量および／または無駄時間を待たなければならない。これは温度信号Ｔが第２の遅延量をともなう所定の第２の無駄時間後にはじめて上昇することを意味する。
【００２９】
図２には本発明の手段の第１の実施例が示されている。図１に則して既に説明したエレメントには相応の参照番号を付してある。センサ１９１は排気ガス管路１１０内の排気ガスの温度を表す信号Ｔを送出する。この信号は第１の特性マップ２００と結合点２２０とへ供給される。第１の特性曲線２００の出力信号は結合点２０５を介して結合点２１０へ達する。結合点２１０の出力信号は制限回路２１０を介して結合点２２０の第２の入力側へ達する。結合点２２０の出力側では補正温度信号ＴＫが生じ、この信号が制御ユニット１７２によってさらに処理される。
【００３０】
センサ１９４の出力信号ＭＬは内燃機関へ供給される空気量を表しており、これは第２の特性マップ２３０と差分回路２３０とへ供給される。第２の特性マップ２３０の出力信号は遅延回路２３５を介して結合点２０５の第２の入力側へ達する。差分回路２４０の出力信号は第３の特性マップ２４５へ達する。第３の特性マップ２４５の出力信号は結合点２６０へ達する。
【００３１】
制御ユニット１７５で調製された噴射燃料量ＱＫに関する信号は差分回路２５０を介して第４の特性マップ２５５へ達し、そこから結合点２６０の第２の入力側へ達する。結合点２６０の出力信号は遅延回路２６５を介して結合点２１０の第２の入力側へ達する。
【００３２】
遅延回路２３５、２６５は有利にはその遅延時間が内燃機関の回転数Ｎに依存した遅延回路および／または無駄時間回路として構成されている。
【００３３】
結合点２０５、２１０は有利には信号の乗算結合を行い、結合点２２０、２６０は有利には信号の加算結合を行う。
【００３４】
第１の特性マップ２００はセンサ１９１の温度に依存するセンサの応答特性とその非線形性とを考慮している。特性マップ２００はこの効果を補償する補正信号を調製する。有利にはここでの補正信号はセンサのメーカで設定された補正値である。
【００３５】
第２の特性マップ２３０は排気ガスからセンサへの熱伝導を考慮している。この特性マップは大きい空気流が小さい空気流よりもセンサを強く冷却または加熱することを考慮している。さらに遅延回路２３５は内燃機関の入力側で測定される空気量の変化が排気ガス管路における所定の遅延時間および／または無駄時間を待ってはじめて作用することを考慮している。ここで使用されるのは有利にはテスト台で求められた補正値である。
【００３６】
遅延回路２３５の出力側に印加される信号は排気ガスからセンサへの熱伝導を考慮している。特性マップ２００とともにセンサの非線形の特性を考慮した補正が行われる。
【００３７】
差分回路２４０により空気量ＭＬの変化分を表す信号が求められる。相応に差分回路２５０により噴射燃料量ＱＫの変化分を表す信号が求められる。第３の特性マップ２４５および第４の特性マップ２５５はそれぞれこの変化分から補正値を計算する。この補正値により内燃機関および／または排気ガス処理システムなど配属されているコンポーネントの時間遅延特性が補償される。ここで使用されるのは有利にはテスト台で求められた補正値である。
【００３８】
このようにして形成された補正値は続いて遅延回路２６５により内燃機関および／または配属されているコンポーネントの時間遅延特性に適合化される。
【００３９】
図３には補正の第２の実施例が示されている。図１、図２に示したエレメントには相応の参照番号を付してある。
【００４０】
センサ１９１およびセンサ１９４の出力信号は第１の特性マップ３００へ供給される。そこからの出力信号は遅延回路３５５を介して結合点３１０へ達する。差分回路２４０、２５０の出力信号は第２の特性マップ３０５へ供給され、ここからの出力信号は遅延回路および／または無駄時間回路３６５を介して結合点３１０の第２の入力側へ供給される。結合点３１０の出力信号は制限回路２１５へ印加される。
【００４１】
当該の実施例と図２の実施例との相違点は特性曲線２００、２３０が特性曲線３００へまとめられており、遅延回路３３５が遅延回路２３５にほぼ相応することである。相応に特性曲線２４５、２５５は特性曲線３０５へまとめられている。ここでは遅延回路３６５は遅延回路２６５に相応している。結合点３１０は図２の結合点２１０に相応する。
【００４２】
第１の特性マップ３００には温度センサ１９１の特性を表す補正値が格納されており、さらにこの第１の特性マップは排気ガスがセンサへ与える影響または逆にセンサが排気ガスへ与える影響とその非線形性とを考慮している。遅延回路３３５は時間特性を考慮している。
【００４３】
第２の特性マップ３０５は温度信号の定常値を変化させる空気量および空気量変化分を考慮している。遅延回路３６５は内燃機関およびこれに配属されたコンポーネントの時間特性に相応する。
【００４４】
第３の実施例が図４に示されている。図１、図２に示したエレメントには相応の参照番号を付してある。図４に示されている実施例は図２の実施例をより簡単に実現する態様である。この実施例と図２の実施例との相違点は、差分回路２４０および第３の特性曲線２４５が省略されており、遅延回路２３５、２６５が１つの遅延回路４２０へまとめられていることである。遅延回路４２０は制限回路の直接前方に配置されており、補正信号全体が遅延される。この実施例は、空気量の影響を排気ガスからセンサへの熱伝導のみの作用として考慮するため簡単化されている。
【００４５】
図５には第４の実施例が示されている。既に図１〜図４について説明したエレメントには相応の参照番号を付してある。
【００４６】
噴射燃料量ＱＫに関する信号および回転数に関する信号は第１の特性マップ５００および第２の特性マップ５１０へ供給される。これら２つの特性マップは結合点５２０に信号を印加し、さらにここからの信号が結合点５３０へ印加される。結合点５３０の第２の入力側にはセンサの信号Ｔが印加される。結合点５３０の出力信号はＤＴ１回路と遅延回路／無駄時間回路２１５を介して結合点２２０へ達し、その第１の入力側にセンサの信号Ｔが印加される。
【００４７】
第１の特性マップ５００では回転数Ｎおよび噴射燃料量ＱＫにより定義される所定の駆動状態で定常的な目標温度が格納されている。この定常的な目標温度は定常状態でこれらの駆動特性量が存在するときに達成される温度を表す。第２の特性マップ５１０には種々の影響による温度損失を表す損失係数が格納されている。この値も同様に動作点に依存して格納されている。
【００４８】
結合点５２０により特性マップから読み出された２つの値に基づいて予測される定常温度ＳＴが計算される。この結合点で温度ＳＴと測定温度Ｔとが比較される。ここから得られた差がダイナミックに調製される。これは有利にはＤＴ１回路５４０および遅延回路２１５により行われる。
【００４９】
有利な実施形態では、遅延回路５４０、２１５の時定数が排気ガス測定流から設定される。排気ガス測定流に代えて内燃機関の回転数Ｎおよび／または空気量ＭＬを使用することもできる。
【００５０】
特に有利には、センサ１９１に欠陥がある場合に置換値が供給される。欠陥がある場合には温度値ＳＴが置換値として使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
排気ガス処理システムのブロック図である。
【図２】
本発明の手法の第１の実施例を示す図である。
【図３】
本発明の手法の第２の実施例を示す図である。
【図４】
本発明の手法の第３の実施例を示す図である。
【図５】
本発明の手法の第４の実施例を示す図である。
【図６】
種々の信号を示す波形図である。
【国際公開パンフレット】
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2004518857.tif 000025
2004518857.tif 000026
【国際調査報告】
2004518857.tif 000027
2004518857.tif 000028
2004518857.tif 000029
2004518857.tif 000030