DE19502011A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Begrenzen der Innentemperatur eines Katalysators - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Begrenzen der Innentemperatur eines Katalysators

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Innentemperatur eines Katalysators und zum Steuern der Kraftstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor, um die Katalysatorinnentemperatur unter einem vorgegebenen Ma­ ximalwert zu halten.
Bei modernen Automobilmotoren werden üblicherweise Katalysa­ toren eingesetzt, um die Abgasemissionen des Motors zu redu­ zieren. Derartige Katalysatoren arbeiten derart, daß sie die Zusammensetzung des von dem Motor erzeugten Abgases chemisch verändern, um die Auspuffemissionen betreffende Umweltvor­ schriften einzuhalten. Katalysatoren arbeiten üblicherweise dann mit einem Spitzenwirkungsgrad, wenn die Temperatur des Katalysatormaterials in dem Katalysator innerhalb eines be­ stimmten spezifizierten Temperaturbereichs liegt. Ein Dauer­ betrieb des Katalysators bei einer höheren Temperatur als der spezifizierten Temperatur führt jedoch zu einer Degrada­ tion des Katalysatormaterials innerhalb des Katalysators. Eine derartige Degradation führt zu einer verringerten Kata­ lysatorbetriebslebensdauer und zu erhöhten Emissionen.
Demzufolge besteht das Erfordernis, die Betriebstemperatur eines Katalysators genau zu ermitteln und die Temperatur des Katalysators während des Fahrzeugbetriebs zu begrenzen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Betriebslebensdauer eines Katalysators in einem Fahrzeug zu erhöhen, indem die Temperatur des Katalysatormaterials in­ nerhalb des Katalysators ermittelt und die Temperatur des Katalysatormaterials unterhalb einer vorgegebenen Maximalbe­ triebstemperatur gehalten wird.
Erfindungsgemäß wird die vorstehende Aufgabe durch Ermitteln der Temperatur eines Innenpunktes innerhalb des Katalysa­ tors, Erzeugen einer ersten Luft/Kraftstoff-Modulationsvari­ ablen, die dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einem Luft/ Kraftstoff-Gemisch entspricht, das dazu erforderlich ist, die Temperatur des Innenpunktes um einen vorgegebenen Betrag zu verändern, und durch Erzeugen einer zweiten Luft/Kraftstoff-Modulationsvariablen gelöst, die dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einem Luft/Kraftstoff-Gemisch entspricht, das dazu erforderlich ist, eine vorgegebene Mo­ torreaktion auf einen vorgegebenen Satz von Motorbetriebspa­ rametern zu erzeugen. Die erste Luft/Kraftstoff-Modulations­ variable wird dann mit der zweiten Luft/Kraftstoff-Modula­ tionsvariablen verglichen, und es wird eine Kraftstoffmenge zum Erzeugen eines der ersten Luft/Kraftstoff-Modulations­ variablen entsprechenden Luft/Kraftstoff-Gemisches einge­ spritzt, wenn die erste Luft/Kraftstoff-Modulationsvariable einen geringeren Anteil von Luft im Verhältnis zum Kraft­ stoff im Luft/Kraftstoff-Gemisch als die zweite Luft/Kraft­ stoff-Modulationsvariable aufweist. Eine Kraftstoffmenge zum Erzeugen eines Luft/Kraftstoff-Gemischs, die der zweiten Luft/Kraftstoff-Modulationsvariablen entspricht, wird einge­ spritzt, wenn die erste Luft/Kraftstoff-Modulationsvariable einem größeren Anteil von Luft im Verhältnis zu Kraftstoff als die zweite Luft/Kraftstoff-Modulationsvariable ent­ spricht.
Ein Vorteil der bevorzugten Ausführungsformen besteht darin, daß die Auspuffemissionen und die Kosten für die Fahrzeug­ wartung durch den Betrieb des Katalysators unterhalb einer maximalen Betriebstemperatur verringert werden.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Er­ findung werden anhand der nachstehenden Beschreibung bevor­ zugter Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugmotors und einer erfindungsgemäßen elektronischen Motor­ steuerungsvorrichtung;
Fig. 2 und 3(a), (b) und (c) Flußdiagramme, welche die Be­ triebsweise einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellen.
Gemäß Fig. 1 pumpt eine Kraftstoffpumpe 12 Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 10 durch eine Kraftstoffleitung zu ei­ nem Satz Kraftstoffeinspritzdüsen 14, welche Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor 11 einspritzen. Die Kraftstoffein­ spritzdüsen 14 sind von herkömmlicher Konstruktion und so angeordnet, daß sie Kraftstoff in die ihnen zugeordneten Zy­ linder in präzisen Mengen einspritzen, wie diese von einer elektronischen Motorsteuerung (EEC, electronic engine con­ troller) 100 vorgegeben werden, die ein Kraftstoffeinspritz­ signal über eine Signalleitung 17 an die Kraftstoffein­ spritzdüsen 14 überträgt. Das Kraftstoffeinspritzsignal wird von der EEC 100 zeitabhängig verändert, um ein von der EEC 100 vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufrechtzuerhal­ ten. Der Kraftstofftank 10 enthält vorzugsweise Flüssig­ kraftstoff, wie z. B. Benzin, Methanol oder eine Kombination hiervon. Ein Abgassystem 31, welches ein oder mehrere Abgas­ rohre und einen mit 75 bezeichneten Abgasanschlußflansch aufweist, transportiert ein aus der Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Motor erzeugtes Abgas zu einem ersten Katalysator 32 und einem zweiten Katalysator 33. Ein in Fig. 1 in einer Querschnittsansicht dargestellter erster Katalysator 32 enthält ein mit 82 und 84 bezeichnetes Katalysatormaterial, welches das von dem Motor erzeugte Ab­ gas chemisch verändert und welches über den bei 77 zu sehen­ den Abgaseinlaß in den Katalysator 32 eintritt, um ein kata­ lytisch behandeltes Abgas zu erzeugen, welches dann weiter von dem zweiten Katalysator 33 chemisch verändert wird, wel­ cher ein mit 85 bezeichnetes Katalysatormaterial enthält.
Ein vor dem ersten Katalysator 32 des Abgassystems 31 des Motors 11 angeordneter beheizter Vor-Abgassauerstoffsensor 60 (HEGO, heated exhaust gas oyxgen) erfaßt den Sauerstoff­ gehalt des von dem Motor 11 erzeugten Abgases und überträgt ein entsprechendes Signal 61 an die EEC 100. Ein Nach-HEGO- Sensor 70, welcher hinter dem Katalysator 32 angeordnet ist, erfaßt den Sauerstoffgehalt des katalytisch behandelten Ab­ gases und überträgt ein entsprechendes Signal 71 an die EEC 100. Weitere Sensoren, allgemein mit 101 bezeichnet, liefern zusätzliche Information über den Motorzustand an die EEC 100, wie z. B. Kurbelwellenstellung, Winkelgeschwindigkeit, Drosselklappenstellung, Lufttemperatur usw. Die aus diesen Sensoren stammende Information wird von der EEC 100 zur Steuerung des Motorbetriebs verwendet.
Ein am Lufteinlaß des Motors 11 angeordneter Luftmassen­ stromsensor 15 erfaßt die Menge der in ein Einlaßsystem des Motors eingesaugten Luft und liefert ein Luftmassenstromsi­ gnal 16 an die EEC 100. Das Luftmassenstromsignal 16 wird von der EEC 100 dazu verwendet, um einen als Luftmasse (AM, air mass) bezeichneten Wert zu berechnen, welcher eine in das Ansaugsystem strömende Luftmasse in kg/Minute (lbs/min.) angibt. Das Luftmassenstromsignal 16 wird ebenfalls zum Be­ rechnen eines als Ladeluft (AIRCHG, air charge) bezeichneten Wertes verwendet, welcher die Luftmasse pro Zylinderfüllung in der Dimension kg/Zylinderfüllung (lbs. per cylinder fil­ ling) angibt, wobei eine Zylinderfüllung für jeden Zylinder des Motors einmal pro zwei Motorumdrehungen bei einem Vier­ taktmotor auftritt. Bei einer für einen Zweitaktinotor vorge­ sehenen Ausführungsform erfolgt eine Zylinderfüllung pro Mo­ torzylinder bei jeder Motorumdrehung.
Die EEC 100 umfaßt einen Microcomputer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 41, Eingangs- und Ausgangsports 40 (I/O-Ports), einem Nur-Lese-Speicher (ROM) 42 zum Spei­ chern von Steuerprogrammen, einem Speicher für wahlfreien Zugriff (RAM) 43 zum kurzzeitigen Datenspeichern, welcher auch für Zähler und Zeitgeber verwendet werden kann, einem Datenerhaltungsspeicher (KAM, keep alive memory) 44 zum Speichern erlernter Werte und einem herkömmlichen Datenbus. Die EEC 100 enthält auch einen Zeitgeber für den Auszustand des Motors, welcher ein Signal erzeugt, das die Zeitdauer angibt, in welcher der Motor ausgeschaltet war. Die in dem Signal enthaltene Information wird in einer mit ENG_OFF_TMR bezeichneten Variablen gespeichert, welche die Zeitdauer an­ gibt, in welcher der Motor ausgeschaltet war.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfahren das Katalysa­ tormaterial 82 und 84 im ersten Katalysator 32 und das Kata­ lysatormaterial 85 im zweiten Katalysator 33 eine Degradati­ on, wenn sie bei einer höheren Temperatur als etwa 843°C (1550°F) betrieben werden. Eine Temperatur an einem mit 76 bezeichneten Innenpunkt des Katalysatormaterials ist reprä­ sentativ für die Temperatur des Katalysatormaterials im Ka­ talysator 32. Der Innenpunkt ist bevorzugt in einer Entfer­ nung von 2,54 cm (1 inch) vom Anfangskontaktpunkt mit dem Abgas im ersten Katalysatormaterial 82 an der axialen Mit­ tellinie des ersten Katalysatormaterials 82 angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Temperatur des Innenpunktes während des Motorbetriebs ermittelt und eine von den Einspritzdüsen gelieferte Kraftstoffmenge geändert, um die Innentemperatur unter einen Maximaltemperaturwert zu halten, welche in einer bevorzugten Ausführungsform etwa 843°C (1550°F) beträgt. Eine bevorzugte Ausführungsform er­ mittelt eine für die Temperatur der Katalysatormasse im er­ sten Katalysator 32 indikative Temperatur und verändert die Rate, mit welcher der Kraftstoff von den Einspritzdüsen 14 geliefert wird, um die Zusammensetzung des von dem ersten Katalysator 32 verarbeiteten Abgases zu verändern. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Rate der Kraft­ stoffzufuhr erhöht, um ein - im Vergleich zu einem stöchio­ metrischen Verhältnis - angereichertes Luft/Kraftstoff-Ver­ hältnis zu erzeugen, welches zu einer niedrigeren Abgastem­ peratur führt. In einer anderen Ausführungsform wird die Ra­ te des Kraftstoffzufuhr verringert, um ein im Vergleich zu einem stöchiometrischen Verhältnis abgemagertes Luft/Kraft­ stoff-Verhältnis zu erzeugen, welches ebenfalls zu einer niedrigeren Abgastemperatur führt. Auf diese Weise wird die Temperatur des ersten Katalysators gesteuert.
Die Fig. 2 und 3(a), (b) und (c) sind Flußdiagramme, welche die von der EEC 100 in einer Routine ausgeführten Schritte darstellen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die in Fig. 2 und 3(a), (b) und (c) dargestellten Schritte einen Teil einer größeren Routine, die andere Motorsteuer­ funktionen ausführt. Fig. 2 zeigt die von der EEC 100 in ei­ ner Temperaturermittlungsroutine ausgeführten Schritte, um die Innentemperatur des ersten Katalysator 32 während des Motorbetriebs zu ermitteln.
Der Einsprung in die Temperaturermittlungsroutine erfolgt bei 200, und bei 201 wird ein Initalisierungs-Flag EXT_INIT geprüft, um zu ermitteln, ob bestimmte Temperaturvariablen initialisiert wurden. Eine bevorzugte Ausführungsform ini­ tialisiert vorteilhaft bestimmte Temperaturvariablen derart, daß beispielsweise berücksichtigt wird, ob ein Motor für ei­ ne kurze Zeitdauer abgeschaltet war, in der sich der Kataly­ sator nicht auf Umgebungstemperatur abkühlen konnte. Das Auftreten von Übertemperaturzuständen des Katalysators wird demzufolge durch Abschätzen der Katalysatortemperatur nach dem Motorstart als Funktion der Katalysatortemperatur nach einem Motorstop, der Umgebungstemperatur, einer für die Ka­ talysatorabkühlung indikativen Zeitkonstante und der seit dem Motorstop bis zum nächsten Motorbetrieb verstrichenen Zeit reduziert. EXT_INIT wird auf einen Wert von 1 gesetzt, wenn die Motorstromversorgung eingeschaltet wird, so daß die Temperaturvariablen bei 202 initialisiert werden können. So­ bald die Variablen initialisiert sind, wird EXT_INIT auf ei­ nen Wert 0 gesetzt und verbleibt bei einem solchen Wert, bis der Motorbetrieb beendet wird. Bei 202 werden mehrere in der Temperaturermittlungsroutine zu verwendende Variablen gemäß nachstehender Darstellung initialisiert:
EXT_FL_KAM = (EXT_FL_KAM - INFAMB_KAM) * FNEXP(-ENG_OFF_TMR / TC_SOAK_FL) + INFAMB_KAM (1)
EXT_CMD_KAM = (EXT_CMD_KAM - INFAMB_KAM) * FNEXP(-ENG_OFF_TMR / TC_SOAK_CMD) + INFAMB_KAM (2)
EXT_SS_FLN = EXT_FL_KAM (3)
EXIT_INIT = 1 (4)
wobei:
EXT_FL_KAM ein Wert ist, welcher im Datenerhaltungs­ speicher 44 gespeichert wird und eine Momentantemperatur des Abgases am Abgasanschlußflansch 75 angibt,
ENG_OFF_TMR eine Variable ist, welche die Zeit in Sekun­ den angibt, in welcher der Motor abgeschaltet war,
TC_SOAK_FL eine in Sekunden kalibrierbare Zeitkonstante ist, welche der Abkühlung des Abgases am Abgasanschluß­ flansch 75 zugeordnet ist, wenn der Motor abgeschaltet ist,
FNEXP( ) eine im ROM 42 gespeicherte Nachschlagetabelle ist, welche eine Exponentialfunktion für die Verwendung durch einen Festkommaprozessor in der EEC 100 annähert,
EXT_CMD_KAM ein Momentantemperaturwert des Abgases am Innenpunkt 76 des Katalysators 32 ist,
ENG_OFF_TMR eine Variable wie vorstehend beschrieben ist,
TC_SOAK_CMD eine empirisch abgeleitete Zeitkonstante in Sekunden für die Abkühlung des Abgases am Katalysatorinnen­ punkt ist, und
INFAMB_KAM ein Wert ist, der eine Schätzung der Umge­ bungslufttemperatur z. B. in °F angibt.
Wie aus den vorstehenden Gleichungen (1) und (2) zu ersehen ist, enthält die Variable ENG_OFF_TMR, wenn der Motor für längere Zeitdauer abgeschaltet war, einen großen Wert, und die Exponentialfunktion in dem ersten additiven Term auf der rechten Seite der Gleichung ergibt dann einen Wert gleich Null, und die Temperatur des Katalysatorinnenpunktes und am Abgasanschlußflansch wird gleich der Umgebungstemperatur. Für kürzere Zeitdauern stellt die Exponentialfunktion FNEXP eine Näherung für die Abkühlung des Katalysatorinnenpunktes dar. Da EXT_FL_KAM im Datenerhaltungsspeicher 44 gespeichert wird, enthält EXT_FL_KAM nach der Initialisierung vorteil­ hafterweise die Temperatur des Abgases am Abgasanschluß­ flansch 75, bei der der Motor zum letzten Mal abgeschaltet wurde.
Bei 203 wird ein Gleichgewichtszustands-Temperaturwert, der eine Gleichgewichtszustands-Temperatur des Abgasanschluß­ flansches 75 bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff- Verhältnis angibt, gemäß der nachstehenden Beziehung berech­ net:
EXT_SS_FL_ST = [FN4441(N,AIRCHG) * FN441B(SPKMBT - SAF) *
FN441C(EGRACT)]+ FN441I(ACT) + FN441T(AM) * (ECT -200) (5)
wobei:
FN4441(N,AIRCHG) ein empirisch abgeleiteter Wert ist, der in einer von der Motordrehzahl N und Ladeluft AIRCHG, indexierten Tabelle enthalten ist, welcher eine Grundgleich­ wichtszustands-Temperatur am Abgasanschlußflansch in °C (°F) bei einer spezifischen Motordrehzahl und Ladeluft bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von 14,6, 0% Abgasrückführung (EGR), MBT-Zündung und 93°c (200°F) Motorkühlmitteltempera­ tur angibt,
FN441B(SPKMBT - SAF) ein Wert ist, der in einer von ei­ nem Zündzeitpunkts-Delta in Grad indexierten Tabelle enthal­ ten ist, welcher einen Effekt des Zündzeitpunktes auf die Temperatur am Abgasanschlußflansch angibt,
SPKMBT ein Zündzeitpunkt für maximalen thermischen Wir­ kungsgrad, bekannt als Maxiinalzündung für bestes Drehmoment (MBT, maximum spark for best torque) ist,
SAF ein geplanter Zündzeitpunkt ist, welcher gegenüber dem SPKMBT zur Reduzierung einer geregelten Emission oder zur Verhinderung von Motorklopfen verzögert sein kann, und die Differenz zwischen SPKMBT und SAF gleich einem Zündzeit­ punkts-Delta in Grad ist, welches zum Indexieren der Index­ tabelle FN441B verwendet wird,
FN441I(ACT) ein dimensionsloser Wert ist, der den Effekt der Temperatur des Luftstroms in den Motor (Ladelufttem­ peratur oder ACT) auf die Temperatur am Abgasanschlußflansch angibt,
FN441C(EGRACT) ein Wert ist, der in einer von dem Pegel der Abgasrückführung indexierten Tabelle enthalten ist, wel­ cher den Effekt der Abgasrückführung auf die Temperatur am Abgasanschlußflansch angibt,
FN441T(AM) ein von AM indexierter Wert ist, welcher eine Reduzierung der Temperatur am Abgasanschlußflansch pro Grad Kühlmitteltemperatur unter 93°C (200°F) angibt.
Bei 204 wird der Gleichgewichtszustand-Temperaturwert EXT_SS_FL_ST durch einen Wert angepaßt, welcher eine Funkti­ on einer Luft/Kraftstoff-Modulationsvariablen LAMBSE ist, um eine Veränderung der Abgastemperatur aufgrund einer Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch die nachstehende Be­ ziehung zu berücksichtigen, wodurch ein Wert EXT_SS_FLN er­ zeugt wird, der eine Gleichgewichtszustands-Temperatur am Abgasanschlußflansch angibt:
EXT_SS_FLN = EXT_SS_FL_ST * FN441A(LAMBSE) (6)
wobei:
EXT_SS_FL_ST ein Wert wie vorstehend beschrieben ist, und
FN441A(LAMBSE) ein in einer Tabelle enthaltener und von einer Luft/Kraftstoff-Modulationsvariablen LAMBSE indexier­ ter Wert ist, der den Effekt der Variablen LAMBSE auf die Temperatur am Abgasanschlußflansch angibt.
Bei 205 wird eine Zeitkonstante TC_EXT_FLANGE, welche einen Temperaturanstieg am Abgasanschlußflansch 75 angibt, als Funktion der in das Einlaßsystem einströmenden Luftmasse AM gemäß der nachstehenden Beziehung berechnet:
TC_EXT_FLANGE = FN442(AM) (7)
wobei FN442(AM) ein aus einer von AM indexierten Tabel­ le, wie vorstehend beschrieben, erhaltener Wert ist und eine Zeitkonstante in Sekunden für den Anstieg der Temperatur am Abgasanschlußflansch aufgrund einer stufenartigen Verände­ rung in der momentan vorhergesagten Temperatur am Abgas­ anschlußflansch in Abhängigkeit der Luftmasse angibt. Diese Zeitkonstante ist von der Wärmekapazität des Metalls - aus­ gehend vom Verbrennungsraum bis zum Abgasanschlußflansch - abhängig.
Ein Momentanwert der Temperatur am Abgasanschlußflansch EXT_FL_KAM wird dann als eine Funktion der Gleichgewichts­ zustands-Temperatur am Abgasanschlußflansch EXT_SS_FL, der Zeitkonstante für den Temperaturanstieg TC_EXT_FLANGE und der benötigten Zeit für die Ausführung der Hintergrund­ schleife BG_TMR gemäß den nachstehenden Beziehungen berech­ net:
EXT_FL_KAM = (1 - FK) * EXT_FL_KAM * FK * EXT_SS_FLN (8)
wobei FK eine Exponentialglättungsfunktion gemäß der nachstehenden Beziehung ausführt:
FK = 1 / (1 + TC_EXT_FLANGE / BG_TMR).
Bei 206 wird ein Gleichgewichtszustands-Temperaturabfall EXT_SS_PLOSS zwischen dem Abgasanschlußflansch 75 und dem Abgaseinlaß 77 des ersten Katalysators 32 vorteilhaft gemäß der nachstehenden Beziehung berechnet:
EXT_SS_PLOSS = FN445L(AM) * DELTA_T (9)
wobei:
FN445L(AM) ein dimensionsloser in einer von der Luftmas­ senstromrate AM indexierten Tabelle enthaltener Wert ist, welcher einen Temperaturabfall zwischen dem Abgasanschluß­ flansch und dem Einlaß am Katalysator als Funktion von AM angibt, und
DELTA_T ein Wert ist, welcher eine Temperaturdifferenz in °C (°F) zwischen der Abgastemperatur am Abgasanschluß­ flansch und der Umgebungstemperatur angibt.
DELTA_T wird bevorzugt gemäß der nachstehenden Beziehung berechnet:
DELTA_T = AVG_T - INFAMB_KAM (10)
wobei:
INFAMB_KAMB ein Wert gemäß vorstehender Beschreibung ist, und
AVG_T ein Wert ist, der einen gemittelten Wert der Ab­ gastemperatur aus dem Abgasanschlußflansch 75 zum Abgasein­ laß 77 des ersten Katalysators hin angibt.
AVG_T wird bevorzugt gemäß der nachstehenden Beziehung be­ rechnet:
AVG_T = (EXT_FL_KAM + EXT_CATIN) / 2 (11)
wobei:
EXT_FL_KAM wie vorstehend beschrieben ist, und
EXT_CATIN ein Wert ist, der die Temperatur des Abgases am Abgaseinlaß 77 des ersten Katalysators angibt.
Der in EXT_CATIN enthaltene Wert wird in der nachstehend be­ schriebenen Weise berechnet. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, wird in einer bevorzugten Ausführungsform ein Wert von EXT_CATIN, welcher vor Ausführung der Schritte in Fig. 2 be­ rechnet worden war, in die vorstehende Gleichung (11) einge­ setzt.
Der Temperaturwert EXT_CATIN wird bei 207 als eine Funktion der Momentantemperatur am Abgasanschlußflansch 75, EXT_FL_KAM und des Gleichgewichtszustands-Temperaturabfalls zwischen dem Abgasanschlußflansch 75 und dem Abgaseinlaß 77, EXT_SS_PLOSS wie folgt berechnet:
EXT_CATIN = EXT_FL_KAM - EXT_SS_PLOSS (12).
Bei 208 wird ein Wert EXT_SS_EXOT, welcher einen Anstieg der Temperatur des Abgases im ersten Katalysator 32 aufgrund der exothermen Reaktion des Abgases mit dem Katalysatormaterial 82 und 84 angibt, gemäß der folgenden Beziehung berechnet:
EXT_SS_EXOT = FN448(AM) * FN448A(LAMBSE) (13)
wobei:
FN448(AM) ein in einer von der Luftmassenstromrate AM indexierten Tabelle enthaltener Wert ist, welcher eine Be­ ziehung zwischen einem Temperaturanstieg des Abgases in dem Katalysator als eine Funktion des Luftstroms durch den Kata­ lysator angibt und welcher vorzugsweise gleich 1,0 ist, und
FN448A(LAMBSE) ein vorgegebener Wert in °C (°F) ist, der einen Gleichgewichtszustands-Anstieg der Abgastemperatur in dem Katalysator angibt, und als eine Funktion von LAMBSE ge­ speichert ist.
Ein Gleichgewichtszustands-Temperaturwert EXT_SS_MID, wel­ cher eine Gleichgewichtszustands-Temperatur am Innenpunkt 76 des ersten Katalysators 32 angibt, wird dann bei 209 ermit­ telt, indem der Wert EXT_SS_EXOT zum Wert EXT_CATIN wie folgt addiert wird:
EXT_SS_MID = EXT_CATIN + EXT_SS_EXOT (14).
Bei 210 wird ein Momentanwert für den Innenpunkt 76 be­ stimmt, indem zuerst ein Zeitkonstantenwert TC_EXT_CATMID, der einen Temperaturanstieg des Abgases im ersten Katalysa­ tor 32 in Sekunden angibt, gemäß der folgenden Beziehung be­ rechnet wird
TC_EXT_CATMID = FN449(AM) (15)
wobei:
FN449(AM) ein aus einer von der Luftmassenstromrate AM indexierten Tabelle erhaltener Wert ist, und eine Zeit­ konstante in Sekunden für den Anstieg der Katalysatorinnen­ temperatur aufgrund einer stufenartigen Veränderung in der momentan vorhergesagten Temperatur am Abgasanschlußflansch in Abhängigkeit von der Luftmasse (AM) angibt.
Der Momentantemperaturwert EXT_CMD_KAM wird dann bei 210 als eine Funktion des Gleichgewichtszustands-Innentemperatur­ wertes EXT_SS_MID, der Zeitkonstante des Temperaturanstiegs der Innentemperatur TC_EXT_CATMID 10 und von BG_TMR gemäß der nachstehenden Beziehung berechnet:
EXT_CMD_KAM = (1 - FK) * EXT_CMD_KAM * FK * EXT_SS_MID (16)
wobei:
FK eine Exponentialglättungsfunktion gemäß der folgenden Beziehung ausführt:
FK = 1 / (1 + TC_EXT_CATMID / BG_TMR) (17).
Die Fig. 3(a), (b) und (c) zeigen die von der EEC 100 in ei­ ner Luft/Kraftstoff-Steuerungsroutine ausgeführten Schritte, um die Innentemperatur des ersten Katalysators 32 durch Ver­ ändern der Zusammensetzung des von dem Katalysator 32 verar­ beiteten Abgases zu steuern. Eine bevorzugte Ausführungsform verändert die Zusammensetzung des Abgases vorteilhaft durch Steuern der Kraftstoffzufuhr über die Einspritzdüsen 14, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen, das ein bestimmtes Verhältnis von Luft und Kraftstoff aufweist, welches eine bestimmte Zusammensetzung des Abgases nach der Verbrennung ergibt. Der Einsprung in die Routine erfolgt bei 301, und bei den Schritten 302 und 304 wird die Innentemperatur EXT_CMD_KAM geprüft, um zu ermitteln, ob sie höher als eine vorgegebene Maximalinnentemperatur CAT_MAX ist. Bei 302 wird der Momentantemperaturwert EXT_CMD_KAM mit CAT_MAX, einem Maximaltemperaturwert eines Temperaturbereichs, der nachste­ hend als Maximalinnentemperaturbereich bezeichnet wird, ver­ glichen, innerhalb welchem das Luft/Kraftstoff-Gemisch ver­ ändert wird, um die Innentemperatur zu verringern. Wenn die Innentemperatur kleiner als CAT_MAX ist, wird kein Versuch unternommen, die Innentemperatur zu verringern. Durch die Verringerung der Innentemperatur dann, wenn sie innerhalb eines bestimmten Bereiches anstatt oberhalb eines einzelnen Temperaturwertes liegt, werden Veränderungen in der Luft/Kraftstoff-Steuerung in einer das Fahrverhalten begün­ stigenden Weise minimiert. Wenn EXT_CMD_KAM größer als CAT_MAX ist, wird ein Temperatur-Flag EXT_FLG bei 303 auf einen Wert 1 gesetzt, um einen Übertemperaturzustand anzu­ zeigen. Wenn die Innentemperatur EXT_CMD_KAM kleiner als CAT_MAX ist, wird bei 304 die Innentemperatur EXT_CMD_KAM mit einem zweiten Temperaturwert CAT_MAX_CL verglichen, wel­ cher einen Minimaltemperaturwert für den Maximalinnentempe­ raturbereich definiert. Wenn die Innentemperatur EXT_CMD_KAM kleiner als CAT_MAX_CL ist, wird bei 305 das Temperatur-Flag EXT_FLG auf den Wert 0 gesetzt, um anzuzeigen, daß die In­ nentemperatur niedriger als der Maximalinnentemperaturbe­ reich ist.
Bei 306 wird das Temperatur-Flag EXT_FLG geprüft, und wenn EXT_FLG = 0 ist, dann wird bei 307 eine Luft/Kraftstoff- Modulationsvariable LAM_EXT auf einen vorgegebenen Wert LAM_EXT_MAX gesetzt, und die Routine fährt mit der Ausfüh­ rung der in Fig. 3(c) dargestellten Schritte fort. In einer bevorzugten Ausführungsform weist LAM_EXT_MAX den Wert 0,9 auf. Wenn das Temperatur-Flag einen Übertemperaturzustand anzeigt, dann wird bei 308 ein Steuer-Flag für einen offenen Regelkreis OL_DESIRED auf einen Wert 1 gesetzt, um anderen, von der EEC 100 ausgeführten Routinen anzuzeigen, daß der Motor in einer Form eines offenen Regelkreises der Luft/Kraftstoff-Steuerung zu betreiben ist. Dieses Merkmal erlaubt vorteilhafterweise den Betrieb des Motors im ge­ schlossenen Regelkreis nur dann, wenn die Katalysatorinnen­ temperatur unterhalb der zulässigen Maximaltemperatur liegt, und verringert so die Möglichkeit, daß der Katalysator Tem­ peraturen über der zulässigen Maximaltemperatur ausgesetzt wird.
Bei 309 wird ein Gleichgewichtszustands-Wert EXT_CATMID_SS der Innentemperatur gemäß der folgenden Beziehung ermittelt, und die Routinesteuerung fährt mit den in Fig. 3(b) darge­ stellten Schritten fort:
EXT_CADMID_SS = EXT_SS_FLN + EXT_SS_EXOT - EXT_SS_PLOSS (18)
wobei EXT_CADMID_SS, EXT_SS_FLN, EXT_SS_EXOT und EXT_SS_PLOSS wie vorstehend beschrieben sind.
Die Gleichgewichtszustands-Temperatur des Katalysatorinnen­ punktes EXT_CADMID_SS wird mit dem maximalen Katalysator­ innentemperaturwert CAT_MAX bei 332 verglichen, und wenn die Innentemperatur die vorgegebene maximale Katalysatorinnen­ temperatur überschreitet, wird bei 323 die Rate der Kraft­ stoffzufuhr zum Motor erhöht, um ein angereichertes Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch Verringerung der ersten Luft/Kraftstoff-Modulationsvariablen LAMBSE_EXT um einen vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Änderungswert LAM_EXT_STEP ge­ mäß nachstehender Beziehung zu erreichen:
LAMBSE_EXT = LAMBSE_EXT - LAM_EXT_STEP * BG_TMR (19)
wobei LAMBSE_EXT und LAM_EXT_STEP wie nachstehend be­ schrieben sind, und BG_TMR wie vorstehend beschrieben ist. Wie für den Fachmann ersichtlich, erlaubt LAM_EXT_STEP eine Änderung im Luft/Kraftstoff-Verhältnis in inkrementalen Schritten, um Schwankungen im Motordrehmoment zu reduzieren. LAM_EXT_STEP wird vorteilhaft mit BG_TMR zwecks Modifizie­ rens der Schrittgröße LAM_EXT_STEP multipliziert, um variie­ rende Ausführungszeiten der Hintergrundschleife zu berück­ sichtigen. Gemäß Darstellung bei 324 und 325 wird der Wert der erstem Luft/Kraftstoff-Modulationsvariablen LAMBSE_EXT vorteilhaft auf einen vorgegebenen Minimalwert LAMBSE_EXT_MIN begrenzt, um die Menge des zugeführten Kraft­ stoffs zu begrenzen. Dieses vorteilhafte Merkmal verhindert ein kontinuierliches Ansteigen der Kraftstoffzufuhrrate, um die Temperatur des Katalysators abzusenken, welche aufgrund von Faktoren ansteigen kann, welche nicht durch eine Verän­ derung der Zusammensetzung des von dem Katalysator verarbei­ teten Abgases gesteuert werden können. Bei 324 wird LAMBSE_EXT gegen LAMBSE_EXT_MIN geprüft, und wenn LAMBSE_EXT kleiner als LAMBSE_EXT_MIN ist, dann wird bei 325 LAMBSE_EXT dem zulässigen Minimalwert LAMBSE_EXT_MIN gleichgesetzt. Wenn anderenfalls LAMBSE_EXT, nicht kleiner als das minimal zulässige Minimum ist, fährt die Routine mit den in Fig. 3(c) dargestellten Schritten fort.
Wenn bei 322 die Gleichgewichtszustands-Temperatur des In­ nenpunktes des Katalysators EXT_CATMID_SS nicht größer als der vorgegebene maximale Katalysatorinnentemperaturwert CAT_MAX ist, wird bei Schritt 326 ein zweiter Luft/Kraft­ stoff-Zwischenmodulationswert LAMBSE_TRY durch Inkrementie­ ren von LAMBSE_EXT um einen vorgegebenen Luft/Kraftstoff- Änderungswert LAM_EXT_STEP wie folgt erzeugt:
LAMBSE_TRY = LAMBSE_EXT + LAMBSE_EXT_STEP * BG_TMR (20)
wobei LAMBSE_TRY, LAMBSE_EXT, LAMBSE_EXT_STEP und BG_TMR wie vorstehend beschrieben sind.
Gemäß vorstehender Darstellung wird der vorgegebene Luft/ Kraftstoff-Änderungswert LAMBSE_EXT_STEP mit BG_TMR multi­ pliziert, um variierende Ausführungszeiten der Hintergrund­ schleife zu berücksichtigen. Bei 327 wird LAMBSE_TRY mit ei­ nem vorgegebenen Maximalwert LAM_EXT_MAX verglichen, und bei 328 wird LAMBSE_EXT dem Wert LAM_EXT_MAX gleichgesetzt, wenn der bei 326 für LAMBSE_TRY erzeugte Wert einem Wert ent­ spricht, welcher größer als der vorgegebene Maximalwert LAM_EXT_MAX ist. Wenn andererseits der bei 326 erzeugte Wert für den zweiten Luft/Kraftstoff-Modulationswert LAMBSE_TRY einen Wert ergibt, der innerhalb des von LAM_EXT_MAX gesetz­ ten Bereiches liegt, dann wird bei 329 eine Katalysatorin­ nentemperatur, welche einem Abgas entspricht, das ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufweist, das dem erzeugten Wert des zweiten Luft/Kraftstoff-Modulationswertes LAMBSE_TRY entspricht, abgeschätzt und bei 330 mit der zulässigen Maxi­ malinnentemperatur CAT_MAX verglichen. Dieses vorteilhafte Merkmal ergibt eine stabile Luft/Kraftstoff-Steuerungs­ vorrichtung, welche durch minimale Luft/Kraftstoff-Schwan­ kungen gekennzeichnet ist, indem zugelassen wird, daß die Temperatur des Katalysators erhöht wird, wenn sie unterhalb der zulässigen Maximaltemperatur CAT_MAX liegt, aber die Wahrscheinlichkeit für die Erzeugung eines Abgasgemisches reduziert wird, das zu einer Katalysatortemperatur größer als die zulässige Maximaltemperatur führt.
Bei 329 wird EXT_MID_TRY, die Innentemperatur, welche einem Abgasgemisch entspricht, das sich aus der zweiten Luft/Kraftstoff-Variablen LAMBSE_TRY ergibt, gemäß der nach­ stehenden Beziehung bestimmt:
EXT_MID_TRX = (EXT_SS_FL_ST * FN441A(LAMBSE_TRY) + FN448(AM) *
FN448A(LAMBSE_TRY)) - EXT_SS_PLOSS (21)
wobei EXT_MID_TRX, EXT_SS_FL_ST, FN441A(LAMBSE_TRY), FN448(AM), EXT_SS_PLOSS und FN448A(LAMBSE-TRY) wie vorste­ hend beschrieben sind.
Bei dem Schritt 330 wird die geschätzte Innentemperatur EXT_MID_TRY mit der zulässigen Maximalinnentemperatur CAT_MAX und bei 331 die erste Luft/Kraftstoff-Modulations­ variable LAMBSE_EXT der zweiten Luft/Kraftstoff-Modulations­ variablen LAMBSE_TRY gleichgesetzt, wenn die geschätzte aus LAMBSE_TRY sich ergebende Innentemperatur niedriger als die zulässige Maximalinnentemperatur ist. Wenn bei 330 ermittelt wird, daß die geschätzte aus LAMBSE_TRY sich ergebende Tem­ peratur höher als die zulässige Maximalinnentemperatur ist, dann wird der bestehende Wert von LAMBSE_EXT beibehalten, d. h., auf dem Wert, der in der vorhergehenden Ausführung der Luft/Kraftstoff-Steuerungsroutine ermittelt wurde.
In Fig. 3(c) wird bei 335 eine dritte Luft/Kraftstoff-Modu­ lationsvariable LAMBSE_DRV zur Ermittlung eines Luft/Kraft­ stoff-Verhältnisses erzeugt, um das Verhalten des Motors im Fahrbetrieb zu verbessern. Die dritte Luft/Kraftstoff- Modulationsvariable LAMBSE_DRV wird bevorzugt dazu erzeugt, einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu entsprechen, welches ei­ ne vorgegebene Motorreaktion auf einen vorgegebenen Satz von Motorparametern erzeugt, welcher ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei teilweise geöffneter Drossel­ klappe oder ein angereichertes Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei voller Drosselklappenöffnung für maximale Leistung ein­ schließt. LAMBSE_DRV wird bevorzugt als eine Funktion mehre­ rer Motorbetriebsparameter erzeugt, die eine Drosselklappen­ stellung, Motordrehzahl, Luftmassenstromrate, Motorkühlmit­ teltemperatur und Lufttemperatur einschließen. Wie bei den Schritten 337, 338 und 339 zu sehen ist, werden die dritte mit der zweiten Luft/Kraftstoff-Modulationsvariablen vergli­ chen und die Luft/Kraftstoff-Modulationsvariable LAMBSE bei 338 oder 339 auf den kleineren Wert der zweiten oder der dritten Luft/Kraftstoff-Modulationsvariablen gesetzt. Auf diese Weise wird die Temperatur des Katalysators effektiv gesteuert und das Verhalten des Motors im Fahrbetrieb ver­ bessert, indem ein Wert für die Luft/Kraftstoff-Modula­ tionsvariable LAMBSE ausgewählt wird, welcher dem angerei­ cherten von zwei möglichen Luft/Kraftstoff-Verhältnissen entspricht. Bei 340 erfolgt der Aussprung aus der Luft/Kraftstoff-Steuerungsroutine, und die EEC 100 führt an­ dere Motorsteuerungsfunktionen aus.

Claims (15)

1. Verfahren zum Begrenzen der Maximaltemperatur eines Ka­ talysators, der durch Verbrennung eines Luft/Kraft­ stoff-Gemisches in einem Verbrennungsmotor erzeugtes Abgas chemisch verändert, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Schritte aufweist:
Ermitteln einer Momentantemperatur eines Innen­ punktes innerhalb des Katalysators;
Erzeugen einer ersten Luft/Kraftstoff-Modulations­ variablen, welche ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis in ei­ nem Luft/Kraftstoff-Gemisch angibt, das zur Änderung der Temperatur des Innenpunktes um einen vorgegebenen Betrag erforderlich ist;
Erzeugen einer zweiten Luft/Kraftstoff-Modulations­ variablen, welche ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis in ei­ nem Luft/Kraftstoff-Gemisch angibt, das zur Erzeugung einer vorgegebenen Motorreaktion auf einen vorgegebenen Satz von Motorbetriebsparametern erforderlich ist;
Vergleichen der ersten Luft/Kraftstoff-Modulations­ variablen mit der zweiten Luft/Kraftstoff-Modulations­ variablen und Einspritzen einer Kraftstoffmenge zum Er­ zeugen eines der ersten Luft/Kraftstoff-Modulations­ variablen entsprechenden Luft/Kraftstoff-Gemisches, wenn die erste Luft/Kraftstoff-Modulationsvariable ei­ nem geringeren Anteil von Luft im Verhältnis zum Kraft­ stoff im dem Luft/Kraftstoff-Gemisch als die zweite Luft/Kraftstoff-Modulationsvariable entspricht, und Einspritzen einer Kraftstoffmenge zum Erzeugen eines Luft/Kraftstoff-Gemisches, das der zweiten Luft/Kraft­ stoff-Modulationsvariablen entspricht, wenn die erste Luft/Kraftstoff-Modulationsvariable einem größeren An­ teil von Luft im Verhältnis zum Kraftstoff als die zweite Luft/Kraftstoff-Modulationsvariable entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Bestimmen einer Momentantemperatur ei­ nes Innenpunktes innerhalb des Katalysators die Schrit­ te aufweist:
Ermitteln einer Momentantemperatur des Abgases an einem ersten Punkt an einem Abgasrohr, welches das Ab­ gas von dem Motor zu dem Katalysator transportiert, als eine Funktion eines ersten Wertes, welcher eine Gleich­ gewichtszustands-Temperatur an dem ersten Punkt angibt, und als eine Funktion eines zweiten Wertes, welcher ei­ ne vorgegebene Temperaturveränderungsrate an dem ersten Punkt angibt;
Messen einer Luftmassenstromrate in ein Einlaßsy­ stem des Motors;
Ermitteln einer Abgasmomentantemperatur an einem Abgaseinlaß des Katalysators als Funktion der Momentan­ temperatur an dem ersten Punkt und eines dritten Wer­ tes, welcher einen Gleichgewichtszustands-Temperatur­ abfall des Abgases von dem ersten Punkt aus zu dem Ab­ gaseinlaß hin angibt;
Ermitteln einer Gleichgewichtszustands-Temperatur an einem Katalysatorinnenpunkt als Funktion der Moment­ antemperatur an dem Abgaseinlaß und eines vierten Wer­ tes, welcher einen Temperaturanstieg des Abgases im Ka­ talysator angibt; und
Ermitteln der Momentantemperatur am Innenpunkt als Funktion der Gleichgewichtszustands-Temperatur an dem Innenpunkt und einer vorgegebenen Temperaturände­ rungsrate an dem Innenpunkt, welche sich als eine Funk­ tion der Luftmassenstromrate ändert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Ermitteln einer Temperatur des Innen­ punktes innerhalb des Katalysators einen Anfangsschritt zur Initialisierung der ersten Luft/Kraftstoff-Modula­ tionsvariablen nach dem Motorstart als Funktion eines Temperaturwertes, welcher die Innentemperatur angibt, bei welcher der Motor zum letzten Male abgeschaltet wurde, aufweist, sowie eine Zeitkonstante beinhaltet, die eine Abkühlrate des Katalysatorinneren angibt und eine Funktion eines Zeitwertes ist, welcher die ver­ strichene Zeit seit dem Abschalten des Motors angibt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Erzeugen der ersten Luft/Kraftstoff- Modulationsvariablen ferner die Schritte aufweist:
Vergleichen der Temperatur des Innenpunktes mit ei­ nem vorgegebenen Maximaltemperaturbereich, welcher ei­ nen Maximaltemperaturwert und einen Minimaltemperatur­ wert aufweist und Setzen eines Temperatur-Flags, um ei­ nen Übertemperaturzustand anzuzeigen, wenn die Tempera­ tur des Innenpunktes höher als der Maximaltemperatur­ wert ist, und Setzen des Temperatur-Flags, um einen Un­ tertemperaturzustand anzuzeigen, wenn die Temperatur des Innenpunktes niedriger als der Minimaltemperatur­ wert ist;
Gleichsetzen der ersten Luft/Kraftstoff-Zwischen­ modulationsvariablen mit einem vorgegebenen Luft/Kraft­ stoff-Modulationswert, wenn das Temperatur-Flag den Un­ tertemperaturzustand anzeigt; und
Ändern der ersten Luft/Kraftstoff-Zwischenmodula­ tionsvariablen mittels eines Luft/Kraftstoff-Modula­ tionsänderungswertes, wenn das Temperatur-Flag den Übertemperaturzustand anzeigt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Ändern der ersten Luft/Kraftstoff- Zwischenmodulationsvariablen durch einen Luft/Kraft­ stoff-Modulationsänderungswert die Schritte aufweist:
Berechnen eines Gleichgewichts zustands-Temperatur­ wertes, welcher eine Gleichgewichtszustands-Temperatur an dem Innenpunkt in dem Katalysator angibt;
Vergleichen des Gleichgewichtszustands-Temperatur­ wertes mit dem Maximaltemperaturwert, und, wenn der Gleichgewichtszustands-Temperaturwert höher als der Ma­ ximalinnentemperaturwert ist, Dekrementieren der ersten Luft/Kraftstoff-Zwischenmodulationsvariablen um den Luft/Kraftstoff-Änderungswert, und, wenn der Gleichge­ wichtszustands-Temperaturwert niedriger oder dem Maxi­ maltemperaturwert gleich ist, dann
Erzeugen einer dritten Luft/Kraftstoff-Zwischen­ modulationsvariablen durch Inkrementieren der ersten Luft/Kraftstoff-Zwischenmodulationsvariablen um den Luft/Kraftstoff-Änderungswert;
Berechnen eines Schätztemperaturwertes an dem In­ nenpunkt in dem Katalysator, welcher einem von der dritten Luft/Kraftstoff-Zwischenmodulationsvariablen erzeugten Luft/Kraftstoff-Verhältnis entspricht; und
Vergleichen des Schätztemperaturwertes mit dem Ma­ ximaltemperaturwert und Gleichsetzen der ersten Luft/Kraftstoff-Zwischenmodulationsvariablen mit der dritten Luft/Kraftstoff-Zwischenmodulationsvariablen, wenn der Schätztemperaturwert kleiner oder gleich dem Maximaltemperaturwert ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Bestimmen einer Momentantemperatur des Abgases an einem ersten Punkt des Abgasrohres den Schritt der Erzeugung des ersten Wertes, welcher eine Gleichgewichtszustands-Temperatur des Abgases an dem ersten Punkt anzeigt, als eine Funktion eines Wertes, welcher eine Grundgleichgewichtszustands-Temperatur an dem ersten Punkt bei einer spezifischen Motordrehzahl und Ladeluft angibt, eines Wertes, welcher einen Effekt des Motorzündzeitpunktes auf die Temperatur des Abgases an dem ersten Punkt angibt, eines Wertes, welcher einen Effekt der Abgasrückführung auf die Temperatur des Ab­ gases an dem ersten Punkt angibt, eines Wertes, welcher einen Effekt der Ladelufttemperatur auf die Temperatur des Abgases an dem ersten Punkt angibt, und eines Wer­ tes, welcher den Effekt der Motorkühlmitteltemperatur auf die Temperatur des Abgas es an dem ersten Punkt an­ gibt, aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Ermitteln des dritten Wertes, welcher einen Gleichgewichtszustands-Temperaturabfall des Abga­ ses von dem ersten Punkt zu dem Abgaseinlaß hin angibt, die Teilschritte aufweist:
Ermitteln eines fünften Wertes, welcher einen ge­ mittelten Wert der Abgastemperatur von dem ersten Punkt zu dem Abgaseinlaß des Katalysators hin, angibt;
Ermitteln eines sechsten Wertes als Funktion des fünften Wertes und eines Wertes, welcher die Umge­ bungstemperatur angibt, welcher eine Temperatur­ differenz zwischen der Abgastemperatur an dem ersten Punkt und der Umgebungstemperatur angibt;
Holen eines siebenten vorgegebenen Wertes, welcher einen Temperaturabfall zwischen dem ersten Punkt und dem Abgaseinlaß des Katalysators angibt; und
Ermitteln des dritten Wertes als Funktion des sech­ sten Wertes und des siebenten vorgegebenen Wertes.
8. Verfahren zum Begrenzen der Maximaltemperatur eines Ka­ talysators, welcher Abgase verändert, die durch Ver­ brennung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in einem Ver­ brennungsmotor erzeugt werden, welcher ein Abgasrohr für den Transport durch den Motor erzeugter Abgase in einen Katalysator aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Schritte aufweist:
Ermitteln eines Momentantemperaturwertes an einem Innenpunkt innerhalb des Katalysators durch die Schrit­ te:
Ermitteln einer Momentantemperatur des Abgases an einem ersten Punkt an dem Abgasrohr als Funktion eines ersten Wertes, welcher eine Gleichgewichtszustands- Temperatur an dem ersten Punkt angibt, und als eine Funktion eines zweiten Wertes, welcher eine vorgegebene Temperaturänderungsrate an dem ersten Punkt angibt;
Messen einer Luftmassenstromrate des Einlaßsystems des Motors;
Ermitteln einer Momentantemperatur des Abgases an einem Abgaseinlaß des Katalysators als eine Funktion der Gleichgewichtszustands-Temperatur an dem ersten Punkt, und eines dritten Wertes, welcher einen Gleich­ gewichtszustands-Temperaturabfall des Abgases von dem ersten Punkt zu dem Abgaseinlaß hin angibt;
Ermitteln einer Gleichgewichtszustands-Temperatur an einem Innenpunkt des Katalysators als Funktion der Momentantemperatur an dem Abgaseinlaß und eines vierten Wertes, welcher einen Temperaturanstieg des Abgases in dem Katalysator angibt;
Ermitteln des Momentantemperaturwertes an dem In­ nenpunkt als Funktion der Gleichgewichtszustands-Tem­ peratur an dem Innenpunkt und einer vorgegebenen Tempe­ raturänderungsrate des Innenpunktes, welche sich als eine Funktion der Luftmassenstromrate ändert; und
Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses als Ant­ wort auf die Momentaninnentemperatur, um die Momentan­ innentemperatur innerhalb eines vorgegebenen Innentem­ peraturbereichs zu halten.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wert eine Funktion der Luftmassenstromrate in das Einlaßsystem ist und in einen nichtflüchtigen Speicher gespeichert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Wert eine Funktion eines vorgegebenen Wertes ist, welcher eine Temperaturdifferenz zwischen dem er­ sten Punkt und dem Abgaseinlaß des Katalysators angibt und sich als eine Funktion der Luftmassenstromrate des Einlaßsystems ändert, und daß der dritte Wert zusätz­ lich eine Funktion eines Wertes ist, welcher eine Tem­ peraturdifferenz zwischen dem Abgas an dem ersten Punkt und einer Umgebungstemperatur angibt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Wert, welcher eine Temperaturdifferenz zwi­ schen dem Abgas an dem ersten Punkt und einer Umge­ bungstemperatur angibt, Funktion eines Wertes ist, wel­ cher einen gemittelten Wert der Abgastemperatur von dem ersten Punkt zu den Abgaseinlaß des Katalysators hin angibt, sowie Funktion eines Wertes ist, welcher die Umgebungstemperatur angibt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Wert als Funktion der Luftmassenstromrate in das Einlaßsystem des Motors und als Funktion eines in dem Motor verbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches ermit­ telt wird.
13. Verfahren zur Anwendung bei einem Verbrennungsmotor, welcher eine Einrichtung zum Erzeugen eines Luft/Kraft­ stoff-Gemisches für die Verbrennung innerhalb des Mo­ tors und ein Abgasrohr für den Transport von Abgasen, die durch die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches erzeugt werden, zu einem Katalysator aufweist, wobei das Verfahren die Zufuhr von Kraftstoff zu einer Ver­ brennungskammer des Motors steuert, um das Luft/Kraft­ stoff-Gemisch zu erzeugen, welches ein Luft/Kraftstoff- Verhältnis aufweist, das erforderlich ist, um den Kata­ lysator innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Schritte aufweist:
Ermitteln eines Momentantemperaturwertes an einem Innenpunkt in dem Katalysator;
Ändern des Luft/Kraftstoff-Gemisches durch die Schritte:
Vergleichen des Momentantemperaturwertes mit einem vorgegebenen Maximalinnentemperaturbereich des Kataly­ sators, der einen Maximaltemperaturwert und einen Mini­ maltemperaturwert aufweist, und Setzen eines Tempera­ tur-Flags, um einen Übertemperaturzustand anzuzeigen, wenn der Momentantemperaturwert höher als der Maximal­ temperaturwert ist, und Setzen des Temperatur-Flags, um einen Untertemperaturzustand anzuzeigen, wenn der Mo­ mentantemperaturwert niedriger als der Minimaltempera­ turwert ist;
Gleichsetzen einer ersten Luft/Kraftstoff-Zwischen­ modulationsvariablen mit einem vorgegebenen Luft/Kraft­ stoff-Modulationswert, wenn das Temperatur-Flag den Un­ tertemperaturzustand angibt;
Ändern der ersten Luft/Kraftstoff-Zwischenmodula­ tionsvariablen mittels eines Luft/Kraftstoff-Modula­ tionsänderungswertes, wenn das Temperatur-Flag den Übertemperaturzustand angibt;
Erzeugen einer zweiten Luft/Kraftstoff-Zwischen­ modulationsvariablen, welche ein Verhältnis von Luft gegenüber Kraftstoff in einem Luft/Kraftstoff-Gemisch angibt, welches erforderlich ist, um eine vorgegebene Motorreaktion auf einen vorgegebenen Satz von Motor­ betriebsparametern zu erzeugen;
Vergleichen der zweiten Luft/Kraftstoff-Zwischen­ modulationsvariablen mit der ersten Luft/Kraftstoff- Zwischenmodulationsvariablen und Einspritzen einer Kraftstoffmenge zum Erzeugen eines der zweiten Luft/Kraftstoff-Modulationsvariablen entsprechenden Luft/Kraftstoff-Gemisches, wenn die erste Luft/Kraft­ stoff-Modulationsvariable einem größerem Anteil von Luft im Verhältnis zum Kraftstoff als die zweite Luft/Kraftstoff-Modulationsvariable entspricht, und Einspritzen einer Kraftstoffmenge zum Erzeugen eines Luft/Kraftstoff-Gemisches, das der ersten Luft/Kraft­ stoff-Zwischenmodulationsvariablen entspricht, wenn die erste Luft/Kraftstoff-Modulationsvariable einem gerin­ gerem Anteil von Luft im Verhältnis zum Kraftstoff als die zweite Luft/Kraftstoff-Modulationsvariable ent­ spricht.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Bestimmen einer Momentantemperatur an einem Innenpunkt in dem Katalysator die Schritte auf­ weist:
Ermitteln eines Anfangstemperaturwertes des Innen­ punktes als Funktion eines Temperaturwertes, welcher die Innentemperatur angibt, zu dem Zeitpunkt, an dem der Motor zuletzt abgestellt wurde, als Funktion einer Zeitkonstanten, welche eine Abkühlrate des Katalysato­ rinneren angibt, und als Funktion eines Wertes, der die Zeitdauer angibt, während derer der Motor abgestellt war.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Ändern der ersten Luft/Kraftstoff- Zwischenmodulationsvariablen durch einen Luft/Kraft­ stoff-Modulationsänderungswert die Schritte aufweist:
Berechnen eines Gleichgewichtszustands-Temperatur­ wertes, welcher eine Temperatur an dem Innenpunkt in dem Katalysator angibt;
Vergleichen des Gleichgewichtszustands-Temperatur­ wertes mit dem vorgegebenen Maximalinnentemperaturwert des Katalysators, und, wenn der Gleichgewichtszustands- Temperaturwert höher als der Maximalinnentemperaturwert des Katalysators ist, Dekrementieren der ersten Luft/Kraftstoff-Zwischenmodulationsvariablen um den Luft/Kraftstoff-Änderungswert, und, wenn der Gleichge­ wichtszustands-Temperaturwert niedriger oder dem Maxi­ malinnentemperaturwert des Katalysators gleich ist, dann
Erzeugen einer dritten Luft/Kraftstoff-Zwischen­ modulationsvariablen durch Inkrementieren der ersten Luft/Kraftstoff-Zwischenmodulationsvariablen um den Luft/Kraftstoff-Änderungswert;
Berechnen eines Schätztemperaturwertes an dem In­ nenpunkt in dem Katalysator, welcher einem von der dritten Luft/Kraftstoff-Zwischenmodulationsvariablen erzeugten Luft/Kraftstoff-Verhältnis entspricht; und
Vergleichen des Schätztemperaturwertes mit dem vor­ gegebenen Maximalinnentemperaturwert des Katalysators und Gleichsetzen der ersten Luft/Kraftstoff-Zwischenmo­ dulationsvariablen der dritten Luft/Kraftstoff- Zwischenmodulationsvariablen, wenn der Schätztempera­ turwert kleiner als der vorgegebene Maximalinnentempe­ raturwert des Katalysators ist.
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