(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の排気系温度に関するシミュレート信号の生成のための方法において、
定常的な排ガス温度に対する第１の信号（ＴＳｔａｔ）を基にして、定常的な排ガス温度に迅速に作用する影響量を考慮する第２の信号（ＴＡｂｇＳ）と、
定常的な排ガス温度に緩慢に作用する影響量を考慮する第３の信号（ＴＡｂｇＬ）を求め、
引き続き前記第２の信号（ＴＡｂｇＳ）と第３の信号（ＴＡｂｇＬ）を、排ガス温度に対する第４の信号（ＴＡｂｇ）を生成すべく重畳させるようにしたことを特徴とする、自動車の排気系温度に関するシミュレート信号の生成方法。
【請求項２】
前記第２の信号（ＴＡｂｇＳ）と、前記第３の信号（ＴＡｂｇＬ）は、重畳の前に所定の重み付け係数（ＧＳ，ＧＬ）と論理結合可能である、請求項１記載の自動車の排気系温度に関するシミュレート信号の生成方法。
【請求項３】
前記重み付け係数（ＧＳ，ＧＬ）は、自動車の内燃機関（１００）を流れるガス流量に依存して予め設定可能である、請求項２記載の自動車の排気系温度に関するシミュレート信号の生成方法。
【請求項４】
前記第３の信号（ＴＡｂｇＬ）は、補正値（ファクタ）（ＫＶ）によって補正可能であり、該補正値（ＫＶ）は車両速度（ｖ）に依存して設定可能である、請求項１〜３いずれか１項記載の自動車の排気系温度に関するシミュレート信号の生成方法。
【請求項５】
前記第２の信号（ＴＡｂｇＳ）と、前記第３の信号（ＴＡｂｇＬ）は、定常的排ガス温度に対する第１の信号（ＴＳｔａｔ）のフィルタリングによって求められる、請求項１〜４いずれか１項記載の自動車の排気系温度に関するシミュレート信号の生成方法。
【請求項６】
前記第２の信号（ＴＡｂｇＳ）の検出の場合には、前記第３の信号（ＴＡｂｇＬ）の検出の場合におけるよりもわずかな作用のフィルタを使用する、請求項５記載の自動車の排気系温度に関するシミュレート信号の生成方法。
【請求項７】
前記フィルタ作用は、内燃機関（１００）を流れるガス流量に依存して設定される、請求項５又は６記載の自動車の排気系温度に関するシミュレート信号の生成方法。
【請求項８】
前記フィルタは、ローパスフィルタ（３０２，３０４）として実現され、前記第２の信号（ＴＡｂｇＳ）の検出に対して前記第３の信号（ＴＡｂｇＬ）の検出に使用されるものよりも時定数の小さいローパスフィルタ（３０２）が使用される、請求項５〜７いずれか１項記載の自動車の排気系温度に関するシミュレート信号の生成方法。
【請求項９】
内燃機関（１００）を流れるガス流量は、空気質量流量に対する信号（ｍＬ）によってか又は負荷（ｔＬ）及び回転数（ｎ）に対する信号によって表示される、請求項３〜８いずれか１項記載の自動車の排気系温度に関するシミュレート信号の生成方法。
【請求項１０】
内燃機関（１００）の排ガス系におけるさらなる１つの温度に対する少なくとも１つの第５の信号（ＴＫａｔ）が排ガス温度に対する第２の信号（ＴＡｂｇ）から検出可能である、請求項１〜９いずれか１項記載の自動車の排気系温度に関するシミュレート信号の生成方法。
【請求項１１】
自動車の排気系温度に関するシミュレート信号の生成装置において、
定常的な排ガス温度に対する第１の信号（ＴＳｔａｔ）の生成のための第１の手段（２００）が設けられており、
前記第１の信号（ＴＳｔａｔ）に基づいて、定常的排ガス温度に迅速に作用する影響量を考慮する第２の信号（ＴＡｂｇＳ）を求めるための第２の手段（２０２）が設けられており、
前記第１の信号（ＴＳｔａｔ）に基づいて、定常的排ガス温度に緩慢に作用する影響量を考慮する第３の信号（ＴＡｂｇＬ）を求めるための第３の手段（２０４）が設けられており、
前記第２及び第３の信号（ＴＡｂｇＳ，ＴＡｂｇＬ）を、排ガス温度に対する第４の信号（ＴＡｂｇ）を生成すべく重畳させるための第４の手段（２０６）が設けられていることを特徴とする、自動車の排気系温度に関するシミュレート信号の生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の排気系温度に関するシミュレート信号の生成方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まだ未公開のドイツ連邦共和国特許出願第４３３８３４２号明細書からは、排ガス温度、排ガスゾンデ温度、又は触媒温度に関するシミュレート信号の生成方法及び装置が公知である。この公知方法では、定常的な排ガス温度が特性曲線段を用いて求められている。第１のフィルタを用いることにより触媒上流側での排ガス温度の時間的経過特性が定常的排ガス温度に基づいてシミュレートされる。さらに第２のフィルタを用いることにより触媒温度が求められる。
【０００３】
本発明はこの公知方法のさらなる改善例を示すものである。この公知方法と本発明との実質的な違いは、定常的な排ガス温度に基づいた排ガス温度の時間的経過特性のシミュレートの際に定常的な排ガス温度に迅速に作用する影響量を考慮する第２の成分と定常的な排ガス温度に緩慢に作用する影響量を考慮する第３の成分への分解を行うことである。これらの第２の成分と第３の成分は別個に後続処理され、引き続き再び重畳される。さらに本発明では付加的な制御ファクタとして車両速度に依存した排ガスの冷却が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、自動車の排気系温度に関するシミュレート信号の生成方法及び装置において、排ガス温度センサ等がなくても非常に正確なシミュレート信号の生成が可能となるように改善を行うことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば上記課題は、定常的な排ガス温度に対する第１の信号を基にして、定常的な排ガス温度に迅速に作用する影響量を考慮する第２の信号と、定常的な排ガス温度に緩慢に作用する影響量を考慮する第３の信号を求め、引き続き前記第２の信号と第３の信号を、排ガス温度に対する第４の信号を生成すべく重畳させるようにして解決される。
【０００６】
また上記課題は本発明により、定常的な排ガス温度に対する第１の信号の生成のための第１の手段が設けられており、前記第１の信号に基づいて、定常的排ガス温度に迅速に作用する影響量を考慮する第２の信号を求めるための第２の手段が設けられており、前記第１の信号に基づいて、定常的排ガス温度に緩慢に作用する影響量を考慮する第３の信号を求めるための第３の手段が設けられており、前記第２及び第３の信号を排ガス温度に対する第４の信号を生成すべく重畳させるための第４の手段が設けられるように構成されて解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の方法によって得られる利点は、自動車の排ガス系における温度の時間的経過特性が、このことのために要求される排ガス温度センサなしでも非常に正確にシミュレートされ得ることである。これは特に次のようにして達成される。すなわち定常的な排ガス温度に対する信号（これは特性曲線段か特性マップを用いて求められる）を基にして、定常的排ガス温度に迅速に作用する影響量を考慮する第２の信号と定常的排ガス温度に緩慢に作用する影響量を考慮する第３の信号をシミュレートし、この２つの信号を、非定常的な動作条件のもとでも非常に正確に排ガス温度を指示する信号を得るべく重畳させることによって達成される。
【０００８】
特に有利には、前記第２の信号と第３の信号は重畳の前に所定の重み付け係数（ＧＳ，ＧＬ）と論理結合可能である。これにより排ガス温度上の２つの成分の程度の異なる制御が考慮される。この制御量は内燃機関を流れるガス流量に依存するため、有利には重み付け係数が、内燃機関を流れるガス流量に依存して設定される。
【０００９】
本発明の別の有利な実施例によれば、走行時の風圧による排ガスへの冷却作用が次のようにして考慮される。すなわち低速成分に対する信号が車両速度に依存して設定可能な補正値によって補正可能であるようにして考慮される。
【００１０】
前記第２の信号と第３の信号は多大なコストを要すことなく定常的な排ガス温度に対する信号のフィルタリングによって求めることができる。その際第２の信号の検出に対して、第３の信号の検出に用いられるものよりもフィルタ作用のわずかなフィルタが使用される。特に高い精度は、フィルタ作用を内燃機関を流れるガス流量に依存して設定可能にすることにより達成される。
【００１１】
有利な実施例では、フィルタがローパスフィルタとして実現される。この場合第２の信号の検出に対して、第３の信号の検出に使用されるものよりも時定数の小さいローパスフィルタが使用される。
【００１２】
内燃機関を流れるガス流量は、既存のセンサないしは既に処理された信号に応じて、空気流量に対する信号かまたは負荷及び回転数に対する信号ないしはそれに類似の信号によって指示され得る。
【００１３】
排ガス温度に対する信号からは、内燃機関の排ガス系におけるさらなる別の温度に対する少なくとも１つの信号、例えば触媒温度又は触媒の上流ないしは下流側での排ガスゾンデの温度等が求められ得る。
【００１４】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【００１５】
図１には本発明の使用され得る技術環境が示されている。空気／燃料−混合気は吸気管１０２を介して内燃機関１００に供給され、排気ガスは排気管１０４内へ排出される。吸気管１０２には−吸入空気の流れ方向で見て−空気流量センサ１０６（例えば加熱フィルム式空気流量センサ）と、スロットル弁１０８の開口角度を検出するセンサ１１０と、１つ又は複数の燃料噴射ノズル１１２が配設されている。排気管１０４には（排ガスの流れ方向で見て）第１の排ガスゾンデ１１４と、触媒１１６と、第２の排ガスゾンデ１１８が配設されている。内燃機関１００には回転数センサ１２０と温度センサ１２１は配設されている。さらに内燃機関１００は、気筒内での空気／燃料混合気の点火のために例えば４つの点火プラグ１２２を有している。空気流量センサ１０６の出力信号ｍＬと、スロットル弁１０８の開度検出用センサ１１０の信号αと、第１の排ガスゾンデ１１４の信号λ１と、第２の排ガスゾンデ１１８の信号λ２と、回転数センサ１２０の信号ｎと、温度センサ１２１の出力信号ＴＢＫＭは中央制御ユニット１２４に相応の接続線路を介して供給される。この中央制御ユニット１２４はセンサ信号を評価し、別の接続線路を介して１つ又は複数の燃料噴射ノズル１１２と点火プラグ１２２を制御する。
【００１６】
図２には本発明の基本原理図が示されている。ブロック２００は定常的排ガス温度に対する第１の信号ＴＳｔａｔを出力する。この信号の生成とそれに要するブロック２００の入力信号に関する詳細は図３に基づいて以下の明細書で説明する。定常的排ガス温度とは、内燃機関１００の所定の動作状態が十分長く保持されている場合、つまり定常的な動作状態の存在する場合に生じる排ガス温度である。しかしながら実際には内燃機関１００の動作状態が変化すること（例えば加速の場合等）は頻繁に生じる。すなわち内燃機関は頻繁に非定常的動作状態におかれる
。このような場合には実際の排ガス温度は通常定常的排ガス温度から異なっている。
【００１７】
非定常的な動作状態の下でも可及的に正確な実際の排ガス温度のシミュレートを達成するために、本発明ではブロック２００を用いた第１の信号ＴＳｔａｔの生成にさらなる処理ステップが続けられる。この処理ステップの実施のためには信号ＴＳｔａｔはブロック２０２にもブロック２０４にも供給される。ブロック２０２では排ガス温度に迅速に、すなわちこれといった遅延なしで作用する影響量（高速成分）が考慮される。例えば排ガスが生ぜしめられる内燃機関の燃焼過程は迅速に変化する動作条件に追従して排ガス温度にも直接影響する。ブロック２０４では排ガス温度に緩慢に、すなわち所定の遅延を伴って作用する影響量（低速成分）が考慮される。これには例えば排気管１０４の温度や、排気ガスと熱結合されるその他の構成要素の温度も含まれる。
【００１８】
ブロック２０２は第２の信号ＴＡｂｇＳを出力する。この信号は排ガス温度に迅速に作用する影響量を考慮する。ブロック２０４は第３の信号ＴＡｂｇＬを出力する。この信号は排ガス温度に緩慢に作用する影響量を考慮する。第２の信号ＴＡｂｇＳと第３の信号ＴＡｂｇＬはブロック２０６のそれぞれ１つの入力側に供給される。ブロック２０６は、この２つの供給信号ＴＡｂｇＳ，ＴＡｂｇＬを排ガス温度に対する信号ＴＡｂｇを生成すべく重畳させるのに用いられる。この重畳においては当該２つの信号ＴＡｂｇＳ及びＴＡｂｇＬは異なった重み付けが可能である。これに関する詳細は図３に基づいて以下の明細書で説明する。
【００１９】
本発明の実質的な構成は、定常的な排ガス温度に対する第１の信号ＴＳｔａｔを、排ガス温度における第２の信号ＴＡｂｇＳと第３の信号ＴＡｂｇＬに継続処理し、これらの信号ＴＡｂｇＳ，ＴＡｂｇＬを所定の重み付けと共に排ガス温度に対する信号ＴＡｂｇを生成すべく重畳させることである。
【００２０】
図３には本発明の実施例のブロック回路図が示されている。定常的な排ガス温度に対する信号ＴＳｔａｔは特性曲線段ないし特性マップ３００を用いて生ぜしめられる。この特性曲線段ないし特性マップ３００は図２のブロック２００に相応する。特性曲線段３００の入力側には空気流量に対する信号ｍＬが供給される。この信号は空気流量センサ１０６から出力される。１つの実施例としてこの信号ｍＬの代わりに回転数に対する信号ｎと負荷に対する信号ｔＬが特性曲線段３００に供給されてもよい。この変化例は図３中破線で示されている。信号ｍＬないしｎ及びｔＬの選択的な使用は図３中のその他の機能ユニットでも可能である。これらの機能ユニットは以下の明細書で説明する。基本的には特性曲線段ないし特性マップ３００に対する入力信号としては内燃機関１００を流れるガス流量を表わす全ての信号が適する。このことは信号ｍＬが供給されるその他の機能ユニットに対しても当てはまる。
【００２１】
特性曲線段ないし特性マップ３００の出力側はフィルタ３０２の入力側にもフィルタ３０４の入力側にも接続されている。すなわち信号ＴＳｔａｔはフィルタ３０２にもフィルタ３０４にも供給される。フィルタ３０２は図２のブロック２０２に相当し、フィルタ３０４はブロック２０４に相当する。フィルタ３０２と３０４は例えばローパスフィルタとして実現され得る。これらのフィルタはことなる時定数を有する。この時定数はさらに信号ｍＬに依存し得る。この信号ｍＬはこれらのフィルタの各々１つの第２の入力側に供給される。既に特性曲線段ないし特性マップの説明において記載したようにここでも信号ｍＬは信号ｎ及びｔＬに置き換えることができる。フィルタ３０２はその出力側において定常的排ガス温度に迅速に作用する影響量を考慮する第２の信号ＴＡｂｇＳを準備する。すなわちフィルタ３０２は高速な時間特性を有し、それ故僅かなフィルタ作用を有す。このことはローパスフィルタとして実現する際には小さな時定数によって達成される。これとは逆にフィルタ３０４は低速な時間特性を有し、それ故大きなフィルタ作用を有する。このことはローパスフィルタの場合には大きな時定数によって達成される。このフィルタ３０４はその出力側において定常的排ガス温度に迅速に作用する影響量を考慮する第３の信号ＴＡｂｇＬを準備する。
【００２２】
図２に対する記載の中で既述した重畳の行われる前に、当該の信号ＴＡｂｇＳとＴＡｂｇＬには重み付け係数ＧＳないしＧＬによる重み付けが行われる。この重み付け係数ＧＳは特性曲線段ないし特性マップ３０６から出力される。この特性曲線段ないし特性マップ３０６には信号ｍＬないしは信号ｎ及びｔＬが供給される。重み付け係数ＧＳは論理結合点３０８に供給され、そこで信号ＴＡｂｇＳと結合される。この信号ＴＡｂｇＳも論理結合点３０８に供給されている。さらにこの重み付け係数ＧＳは論理結合点３１０に供給され、そこにおいて値１が加算される。この値は固定値メモリ３１２から論理結合点３１０に印加されたものである。このようにして論理結合点３１０の出力側からは重み付け係数ＧＬが生ぜしめられる。この重み付け係数ＧＬは論理結合点３１４に供給され、そこにおいて信号ＴＡｂｇＬと結合される。この信号ＴＡｂｇＬは論理結合点３１４に供給されたものである。論理結合点３１４の出力側は、論理結合点３１６の第１の入力側に接続されている。論理結合点３１６の第２の入力側には車両速度に依存する補正値ＫＶが供給される。この補正値ＫＶは特性曲線段３１８から読み出される。この特性曲線段３１８の入力側には車両速度ｖが供給される。この車両速度に依存する補正値ＫＶは任意のものであり、実施形態に応じて略すことができる。
【００２３】
論理結合点３１６の出力側は論理結合点３２０の第１の入力側に接続されている。この論理結合点３２０の第２の入力側は論理結合点３０８の出力側に接続されている。論理結合点３２０では、重み付けされた及び場合によって車両速度に依存して補正された信号ＴＡｂｇＳ及びＴＡｂｇＬが排ガス温度に対する信号ＴＡｂｇに重畳される。この信号ＴＡｂｇは、これを入力特性量として要する機能ブロックのために論理結合点３２０の出力側にて準備される。
【００２４】
さらに図３に示された実施例においては信号ＴＡｂｇがフィルタ３２２に供給される。この信号は触媒１１６のダイナミック特性を表わしており、そのためフィルタ３２２の出力側からは触媒温度に対する信号ＴＫａｔが取り出される。このフィルタ３２２はローパスフィルタとして実現可能で、信号ｍＬないし信号ｎ及びｔＬに依存する時定数を有している。このフィルタ３２２の代わりにあるいはこのフィルタ３２２に加えてさらに次のような機能ブロックを設けてもよい。すなわち排ガス温度に対する信号ＴＡｂｇに基づいて又は触媒１１６の温度に対する信号ＴＫａｔに基づいて排ガスゾンデ１１４ないし１１８の温度に対する信号を生ぜしめる機能ブロックを設けてもよい。一般的に言えることは排ガス温度に対する信号ＴＡｂｇを排ガス系における温度に対するさらなる信号を検出するために用いることができることである。
【００２５】
付加的に図３には露点ターミネーションデテクタがブロック３２４の形で概略的に示されている。これはドイツ連邦共和国特許出願第４３３８３４２号明細書から既に公知であり、その中に詳細な説明が記載されている。ブロック３２４は、信号ＴＰをフィルタ３０２，３０４，３２２に供給する。この信号によっては、各々のフィルタに対応する排ガス系領域内に水分が予期され得る限りフィルタの出力信号が所定の値に制限されることが生ぜしめられる。この場合３つのフィルタに水分の存在に関するそれぞれ１つの異なる通知が伝送される。入力信号としてブロック３２４は信号ｍＬ，ＴＢＫＭ，ｎ及びＴｋａｔを受け取る。信号ｍＬは信号ｎ及びｔＬによって置き換えられてもよい。これらの信号の処理に関する詳細は先のドイツ連邦共和国特許出願第４３３８３４２号明細書に記載されている。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、自動車の排ガス系における温度の時間的経過特性が、このために要求される排ガス温度センサなしでも非常に正確にシミュレートされ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の使用され得る技術環境を示した図である。
【図２】  本発明の基本原理を示した図である。
【図３】  本発明による実施例のブロック回路図である。
【符号の説明】
１００      内燃機関
１０２      吸気管
１０４      排気管
１０６      流量センサ
１０８      スロットル弁
１１０    スロットル弁角度検出器
１１２    燃料噴射のズル
１１４，１１８  第１及び第２の排ガスゾンデ
３０２，３０４  フィルタ
【図１】
0003759641.tif 000002
【図２】
0003759641.tif 000003
【図３】
0003759641.tif 000004