EP1576269A1 - Catalyst temperature modelling during exothermic operation - Google Patents

Abstract

A method and a calculating device for modelling the temperature (T_kat) of a catalyst (34) in the exhaust of an internal combustion engine (10) are disclosed. The heat input into the catalyst (34) from exothermic reactions is considered. The method is characterised in that a first correction value (delta_Tl) and a second correction value (delta_T2) are generated, which each concern heat input into the catalyst (34) from exothermic reactions, whereby (delta_Tl) is dependent on the relationship (AF) of the amount of fuel (S) to the air mass, which is burnt in the internal combustion engine (10), together with said air mass and (delta_T2) is dependent on a heat input resulting from an exothermic reaction of a second fuel mass which is dosed for the regeneration of the catalyst (34), as a supplement to the fuel proportion dosed and burnt as a fuel/air mixture in the internal combustion engine (10).

Description

Λ Λ

Katalysatortemperatur-Modellierung be e.-.ut,herm^rπ E-Catalyst temperature modeling be e .-. Ut, herm ^ rπ E-

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung der Temperatur eines Katalysators im Abgas eines Verbrennungsmotors mit den Schritten:The invention relates to a method for calculating the temperature of a catalytic converter in the exhaust gas of an internal combustion engine, comprising the steps:

Bilden eines Basiswertes für die Ternpe ra u L des Katalysators,Forming a base value for the Ternpe ra u L of the catalyst,

Berechnen einer Korrekturgroße delta_T, die αen Wärmeeintrag in den Katalysator aufgrund von exothermen Reaktionen im Katalysator berüc sichtigt und die vom Verhältnis der im Verbrennunqsm ,t ι gleichzeitig mit einer Luftmasse verbrannten ei Kraftstoffmasse und von der Abgascemperatui abhängig ist,Calculate a correction size delta_T that takes into account the heat input into the catalytic converter due to exothermic reactions in the catalytic converter and the ratio of the ei burned in the combustion, t ι simultaneously with an air mass Fuel mass and depends on the exhaust gas temperature,

Filtern eines Katalysatortemperatur-korrelierten Wertes mit einer Tiefpass-Filterung und Bilden eines neuen Wertes für die Temperatur des Katalysators unter Berücksichtigung des Basis t- ¹ to und des Ergebnisses der Tiefpass-Filterung. Die Erfindung richtet sich ferner auf eineFiltering a catalyst temperature-correlated value with low-pass filtering and forming a new value for the temperature of the catalyst, taking into account the base t- ¹ to and the result of the low-pass filtering. The invention is also directed to a

Berechnungsvorrichtung zur Berechnung der Temperatur eines Katalysators im Abgas eines Verbrennungsmotors, die die vorstehend genannten Schritte ausführt.Calculating device for calculating the temperature of a catalyst in the exhaust gas of an internal combustion engine, which carries out the above-mentioned steps.

Ein solches Verfahren und eine solcheSuch a procedure and one

Berechnungsvorrichtung sind aus der US 4,656,829 bekannt. Nach dieser Schrift wird die Temperatur eines Katalysators im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors auf der Basis der Luftmasse, die von dem Verbrennungsmotor angesaugt wird, und des Kraftstoff/Luftverhältnisses des im Verbrennungsmotor verbrannten Gemisches berechnet. Dabei werden Temperaturbeiträge verwendet, die für stationäre Zustände des Verbrennungsmotorbetriebs empirisch bei bestimmten Werten des Luftmassendurchsatzes und des Kraftstoff/Luftverhältnisses bestimmt worden sind. Die für stationäre Zustände bestimmten Werte werden einer Verzögerungszeit-Filterung erster Ordnung unterworfen, die auf dem Luftmassenstrom durch den Verbrennungsmotor basiert, und die die Antwort der Katalysatortemperatur auf Übergangsbetriebszustände des Verbrennungsmotors darstellt.Calculation devices are known from US 4,656,829. According to this document, the temperature of a catalytic converter in the exhaust gas stream of an internal combustion engine is calculated on the basis of the air mass drawn in by the internal combustion engine and the fuel / air ratio of the mixture burned in the internal combustion engine. Thereby, temperature contributions are used which have been empirically determined for steady-state conditions of internal combustion engine operation at certain values of the air mass flow rate and the fuel / air ratio. The steady state values are subjected to first order delay time filtering based on the air mass flow through the internal combustion engine and representing the response of the catalyst temperature to transient operating conditions of the internal combustion engine.

Bei heute favorisierten Konzepten fürWith today's favorite concepts for

Abgasnachbehandlungssysteme von Verbrennungsmotoren werden Katalysatoren verwendet, die nach dem Speicherprinzip und/oder Regenerationsprinzip arbeiten. So werden beispielsweise bei Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren mit Benzin-Direkteinspritzung NOx-Speicherkatalysatoren eingesetzt. Beim Betrieb eines Verbrennungsmotors mit Luftüberschuss entstehen vergleichsweise hohe NOx- Emissionen. Ein Großteil der Stickoxidemissionen kann durch einen NOx-Speicherkatalysator absorbiert werden. Allerdings ist die Absorptionsfähigkeit von Speicherkatalysatoren beschränkt, so dass diese Speicherkatalysatoren regelmäßig regeneriert werden müssen, um wieder für Stickoxide aufnahmefähig zu werden. Eine solche Regeneration kann beispielsweise durch Erzeugen von Kraftstoffüberschuss im Abgas des Verbrennungsmotors in bestimmten Bereichen der Katalysatortemperatur erfolgen.Exhaust gas aftertreatment systems of internal combustion engines use catalysts that work on the storage principle and / or regeneration principle. For example, NOx storage catalytic converters are used in exhaust systems for internal combustion engines with gasoline direct injection. Operating an internal combustion engine with excess air produces comparatively high NOx emissions. A large part of the nitrogen oxide emissions can be absorbed by a NOx storage catalytic converter. However, the absorption capacity of storage catalytic converters is limited, so these storage catalytic converters are regular must be regenerated in order to be able to absorb nitrogen oxides again. Such regeneration can take place, for example, by generating excess fuel in the exhaust gas of the internal combustion engine in certain regions of the catalyst temperature.

In Verbindung mit dem Betrieb von Diesel- Verbrennungsmotoren ist es darüber hinaus bekannt, Partikelfilter im Abgas einzusetzen, um die Emission solcher Partikel zu verringern. Auch diese Partikelfilter besitzen nur eine begrenzte Aufnahmefähigkeit und müssen ebenfalls regelmäßig regeneriert werden. Auch dies kann durch Erzeugen von Kraftstoff-Überschuss im Abgas vor dem Partikelfilter in Verbindung mit dem Einhalten bestimmter Bedingungen für die Partikelfiltertemperatur erfolgen.In connection with the operation of diesel internal combustion engines, it is also known to use particle filters in the exhaust gas in order to reduce the emission of such particles. These particle filters also have a limited absorption capacity and must also be regenerated regularly. This can also be done by generating excess fuel in the exhaust gas upstream of the particle filter in connection with compliance with certain conditions for the particle filter temperature.

Da die Regeneration sowohl von NOx-Speicherkatalysatoren als auch von Partikelfiltern nur beim Vorliegen bestimmter Bedingungen für die Abgastemperatur zufriedenstellend erfolgt, ist eine möglichst genaue Kenntnis der aktuellen Abgastemperatur und der Temperatur abgasführender Bauteile von großer Bedeutung für die Steuerung des Verbrennungsmotors und die Steuerung der oben genannten Regenerationsprozesse in Verbindung mit dem Betrieb des Verbrennungsmotors. Diese Temperaturen müssen daher gemessen oder modelliert werden. Es ist weiter bekannt, zur Abgasreinigung Oxidationskatalysatoren zu verwenden. Oxidationskatalysatoren werden entweder durch mageren Motorbetrieb oder durch zusätzliche Lufteinblasung mit Luftüberschuss betrieben, um CO und HC zu oxidieren. In Oxidationskatalysatoren laufen in nahezu jedem Betriebspunkt exotherme Reaktionen durch Oxidation von unverbranntem HC, NO, etc. ab.Since the regeneration of both NOx storage catalytic converters and particle filters only takes place satisfactorily if certain conditions for the exhaust gas temperature are met, it is very important to know the current exhaust gas temperature and the temperature of exhaust gas-carrying components as precisely as possible for the control of the internal combustion engine and the control of the above Regeneration processes in connection with the operation of the internal combustion engine. These temperatures must therefore be measured or modeled. It is also known to use oxidation catalysts for exhaust gas purification. Oxidation catalysts are operated either by lean engine operation or by additional air injection with excess air in order to oxidize CO and HC. In oxidation catalysts, exothermic reactions take place at almost every operating point due to the oxidation of unburned HC, NO, etc.

Im Allgemeinen erfordern Abgasnachbehandlungssysteme in bestimmten Betriebspunkten, beispielsweise beim Betrieb mit geringem Luftmassendurchsatz und damit vergleichsweise geringer Abgaswärmeerzeugung, zusätzliche Maßnahmen, um die Abgastemperatur anzuheben. Moderne Einspritzsysteme ermöglichen eine Kraftstoffeinspritzung, die spät erfolgt. Unter einer späten Einspritzung versteht man eine Einspritzung, die, relativ zum Beginn der Verbrennung, so spät erfolgt, dass große Teile der eingespritzten Kraftstoffmenge nicht im Brennraum verbrannt werden. Die unverbrannten Teile der eingespritzten Kraftstoffmenge werden mit dem Abgas in den Oxidationskatalysator transportiert und werden dort katalytisch oxidiert, was zu einer deutlichen Temperaturerhöhung führen kann, wenn insbesondere die Temperaturbedingungen für ein Einsetzen der katalytischen Reaktion erfüllt sind.Generally, exhaust aftertreatment systems require in certain operating points, for example when operating with a low air mass throughput and thus comparatively low exhaust gas heat generation, additional measures to raise the exhaust gas temperature. Modern injection systems enable fuel to be injected late. A late injection is an injection that takes place so late, relative to the start of combustion, that large parts of the injected fuel quantity are not burned in the combustion chamber. The unburned parts of the injected fuel quantity are transported with the exhaust gas into the oxidation catalytic converter and are catalytically oxidized there, which can lead to a significant increase in temperature if, in particular, the temperature conditions for the onset of the catalytic reaction are met.

Für ein Einsetzen der katalytischen Reaktion muss insbesondere eine Mindesttemperatur überschritten worden sein. Auf der anderen Seite können durch exotherme Reaktionen im Katalysator Wärmemengen freigesetzt werden, die zu einer Überhitzung des Katalysators führen könnten. Es ist daher wünschenswert, die Temperatur von Katalysatoren im Allgemeinen, und NOx- Speicherkatalysatoren, Partikelfiltern und Oxidationskatalysatoren im Besonderen, nicht nur in stationären Betriebszuständen und bei Übergängen von einem ersten stationären Betriebszustand zu einem zweiten stationären Betriebszustand zu kennen, sondern auch bei einer Regeneration eines Katalysators mit Hilfe von gesteuert ausgelösten exothermen Reaktionen im Katalysator eine Kenntnis über die sich dabei einstellende Katalysatortemperatur zu besitzen.In particular, a minimum temperature must have been exceeded for the catalytic reaction to start. On the other hand, exothermic reactions in the catalytic converter can release amounts of heat that could lead to overheating of the catalytic converter. It is therefore desirable to know the temperature of catalysts in general, and NOx storage catalysts, particle filters and oxidation catalysts in particular, not only in steady-state operating states and during transitions from a first stationary operating state to a second stationary operating state, but also when one is regenerating Catalyst with the help of controlled triggered exothermic reactions in the catalyst to have knowledge of the resulting catalyst temperature.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Berechnung der Katalysatortemperatur anzugeben, die jeweils eine Berechnung der Katalysatortemperatur im Normalbetrieb ohne exotherm erfolgende Regeneration als auch im Betrieb mit exotherm erfolgender Regeneration des Katalysators ermöglichen .Against this background, the object of the invention is a method and an apparatus for calculation specify the catalyst temperature, each of which enables a calculation of the catalyst temperature in normal operation without exothermic regeneration and also in operation with exothermic regeneration of the catalyst.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass für die Berechnung von delta_T eine erste Korrekturgröße delta_Tl und eine zweite Korrekturgröße delta_T2 gebildet wird, wobei delta_Tl abhängig vom Verhältnis der im Verbrennungsmotor gleichzeitig mit einer Luftmasse verbrannten ersten Kraftstoffmasse und einem Basiswert für die Abgastemperatur gebildet wird und delta_T2 abhängig von dem Basiswert für die Abgastemperatur und einem Wärmeeintrag in das Abgas gebildet wird, der aus einer exothermen Reaktion von wenigstens einem Teil einer zweiten Kraftstoffmasse resultiert, die zur Regeneration des Katalysators zusätzlich zum Kraftstoffanteil des im Verbrennungsmotor verbrannten Kraftstoff/Luft-Gemisches dosiert wurde.This object is achieved in a method of the type mentioned at the outset by forming a first correction variable delta_Tl and a second correction variable delta_T2 for the calculation of delta_T, delta_Tl depending on the ratio of the first fuel mass burned in the internal combustion engine with an air mass and a base value for the exhaust gas temperature is formed and delta_T2 is formed as a function of the base value for the exhaust gas temperature and a heat input into the exhaust gas which results from an exothermic reaction of at least part of a second fuel mass which, in addition to the fuel fraction of the fuel burned in the internal combustion engine, regenerates the catalyst / Air mixture was dosed.

Diese Aufgabe wird ferner durch eine Berechnungsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die die vorstehend genannten Schritte bei der Bildung der ersten Korrekturgröße delta_Tl und zweiten Korrekturgröße delta T2 ausführt .This object is also achieved by a calculation device of the type mentioned at the outset, which carries out the above-mentioned steps in the formation of the first correction variable delta_Tl and second correction variable delta T2.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung erlaubt vorteilhafterweise eine Berücksichtigung der Katalysator- oder Partikelfiltertemperatur bei der Steuerung des Verbrennungsmotors in Verbindung mit einer Regeneration des Katalysators oder Partikelfilters. Dadurch kann insbesondere verhindert werden, dass der Verbrennungsmotor beispielsweise bei nicht ausreichender Abgastemperatur mit Kraftstoffüberschuss betrieben wird, um eine Regeneration auszulosen. Bei zu niedriger Abgastemperatur wurde der Kraftstoffüberschuss zumindest nicht vollständig in dem Katalysator oder dem Partikelfilter reagieren, so dass die gewünschte Temperatursteigerung und Regeneration nicht erfolgt. Außerdem wurden dadurch auch unverbrannte Kohlenwasserstoffe m die Umwelt emittiert.The invention advantageously allows the catalyst or particle filter temperature to be taken into account when controlling the internal combustion engine in connection with regeneration of the catalyst or particle filter. This can in particular prevent the internal combustion engine for example, if the exhaust gas temperature is insufficient, it is operated with excess fuel in order to trigger regeneration. If the exhaust gas temperature was too low, the excess fuel would at least not fully react in the catalytic converter or the particle filter, so that the desired temperature increase and regeneration did not take place. In addition, unburned hydrocarbons were also emitted into the environment.

Wird dagegen bei einer exotherm verlaufenden Regeneration ein erlaubter Maximalwert für die Temperatur des Abgasnachbehandlungssystems überschritten, können Gegenmaßnahmen ausgelost werden. Beispielsweise kann die exotherm verlaufende Regeneration ganz abgebrochen werden oder sie kann unterbrochen werden, um nach dem Unterschreiten einer kritischen Temperatur erneut ausgelost zu werden.If, on the other hand, an exothermic regeneration exceeds a permitted maximum value for the temperature of the exhaust gas aftertreatment system, countermeasures can be drawn. For example, the exothermic regeneration can be stopped entirely or it can be interrupted in order to be triggered again after the temperature drops below a critical temperature.

Im Ergebnis können damit sowohl unerwünschte HC-Emissionen als auch unerwünschte hohe thermische Belastungen des Abgasnachbehandlungssystems vermieden werden. Diese Vorteile werden im Rahmen der hier vorgestellten Erfindung durch eine Berechnung auf der Basis von Betriebsparametern erzielt, die in einem Steuergerat ohnehin vorliegen. Daher kann auf einen teuren Temperatursensor, der so anzuordnen wäre, dass er die Temperatur am Ort einer möglichen exothermen Reaktion, also im Katalysator selbst, erfasst, verzichtet werden.As a result, both undesirable HC emissions and undesirable high thermal loads on the exhaust gas aftertreatment system can be avoided. These advantages are achieved within the scope of the invention presented here by a calculation based on operating parameters that are present in a control unit anyway. An expensive temperature sensor, which would have to be arranged in such a way that it detects the temperature at the location of a possible exothermic reaction, that is to say in the catalytic converter itself, can therefore be dispensed with.

Es ist bevorzugt, dass die erste Korrekturgroße delta_Tl aus einem Kennfeld ermittelt wird, m dem Einflüsse der te peraturabhangigen spezifischen Wärmekapazität des Abgases berücksichtigt sind.It is preferred that the first correction variable delta_Tl is determined from a map in which influences of the temperature-dependent specific heat capacity of the exhaust gas are taken into account.

D e erste Korrekturgroße delta__Tl stellt ein Maß für Temperaturbeiträge dar, die unabhängig von Regenerationsmaßnehmen durch chemische Reaktionen im Abgasnachbehandlungssystem auftreten. Maßgeblich für diese Beiträge ist die Abgastemperatur undThe first correction-sized delta__Tl is a measure of Temperature contributions that occur regardless of regeneration measures through chemical reactions in the exhaust gas aftertreatment system. The decisive factor for these contributions is the exhaust gas temperature and

Sauerstoffkonzentration im Abgas. Es ist daher möglich, direkt in Abhängigkeit von der Abgastemperatur vor dem Abgasnachbehandlungssystem und der dort herrschenden Sauerstoffkonzentration eine Temperaturerhöhung delta_Tl aus einem Kennfeld zu ermitteln, da diese Erhöhung der Abgastemperatur vom Abgasmassenstrom unabhängig ist. Die Einflüsse der abgastemperaturabhängigen spezifischen Wärmekapazität des Abgases können direkt im Kennfeld berücksichtigt werden. Die Abgaste peratur vor dem Abgasnachbehandlungssystem kann entweder gemessen oder modelliert werden. Sowohl Messungen als auch Modellierungen werden als bekannt vorausgesetzt. Zur Unterscheidung von diesen als bekannt vorausgesetzten Modellierungen sei nochmals angemerkt, dass es im Rahmen der Erfindung darum geht, den Einfluss exotherm verlaufender Reaktionen im Abgasnachbehandlungssystem auf die Abgastemperatur bzw. auf das Abgasnachbehandlungssystem zu berechnen.Oxygen concentration in the exhaust gas. It is therefore possible to determine a temperature increase delta_Tl from a map directly as a function of the exhaust gas temperature upstream of the exhaust gas aftertreatment system and the prevailing oxygen concentration, since this increase in the exhaust gas temperature is independent of the exhaust gas mass flow. The influences of the exhaust gas temperature-specific heat capacity of the exhaust gas can be taken into account directly in the map. The exhaust gas temperature in front of the exhaust gas aftertreatment system can either be measured or modeled. Both measurements and modeling are assumed to be known. To distinguish these from the models that are assumed to be known, it should be noted once again that the aim of the invention is to calculate the influence of exothermic reactions in the exhaust gas aftertreatment system on the exhaust gas temperature or on the exhaust gas aftertreatment system.

Es ist weiter bevorzugt, dass die zweite Korrekturgröße delta_T2 in Abhängigkeit von einem Wert gebildet wird, der in Abhängigkeit von dem Basiswert für die Abgastemperatur aus einem Kennfeld für die Katalsyatoraktivität ausgelesen wird.It is further preferred that the second correction variable delta_T2 is formed as a function of a value which is read out as a function of the base value for the exhaust gas temperature from a characteristic diagram for the catalyst sorter activity.

Diese Ausgestaltung berücksichtigt vorteilhafterweise, dass die Katalysatoraktivität und damit das Ausmaß der bei einer katalytisch ausgelösten exotherm verlaufenden Reaktion im Katalysator erzeugten Wärme von der Temperatur des Katalysators bzw. des Abgasnachbehandlungssystems abhängig ist. Im Ergebnis wird durch das Berücksichtigen dieses Einflusses die Genauigkeit der Modellierung der Temperatur gesteigert .This refinement advantageously takes into account that the catalyst activity and thus the extent of the heat generated in the catalytic converter in an exothermic reaction that is generated depends on the temperature of the catalytic converter or of the exhaust gas aftertreatment system. The result of taking this influence into account is the accuracy of the modeling of the temperature increased.

Es ist weiter bevorzugt, dass als Katalysatortemperatur- korrelierter Wert die Summe aus dem Basiswert für die Temperatur des Katalysators, der ersten Korrekturgröße delta_Tl und der zweiten Korrekturgröße delta_T2 gebildet wird.It is further preferred that the sum of the base value for the temperature of the catalyst, the first correction variable delta_T1 and the second correction variable delta_T2 is formed as the catalyst temperature-correlated value.

Es hat sich gezeigt, dass gerade die Tiefpass-Filterung dieser Summe den tatsächlichen Temperaturverlauf im Katalysator bei einer exothermen Reaktion gut beschreibt .It has been shown that the low-pass filtering of this sum describes the actual temperature profile in the catalytic converter in an exothermic reaction.

Es ist weiter bevorzugt, dass der Wärmeeintrag in das Abgas, der aus einer exothermen Reaktion von wengistens einem Teil der zweiten Kraftstoffmasse resultiert, durch Multiplikation dieses Teils der zweiten Kraftstoffmasse mit dem spezifischen Heizwert des verwendeten Kraftstoffes gebildet wird.It is further preferred that the heat input into the exhaust gas, which results from an exothermic reaction of at least part of the second fuel mass, is formed by multiplying this part of the second fuel mass by the specific calorific value of the fuel used.

Auch hier hat sich gezeigt, dass gute Ergebnisse erzielt werden, wenn der Wärmeeintrag in das Abgas auf die beschriebene Weise gebildet wird.Here, too, it has been shown that good results are achieved if the heat input into the exhaust gas is formed in the manner described.

Es ist weiter bevorzugt, dass der Teil der zweiten Kraftstoffmasse durch eine Minimalauswahl zwischen dem Wert der zweiten Kraftstoffmasse und dem Ergebnis einer Maximalauswahl zwischen dem Wert Null und dem Wert einer Differenz einer Kraftstoffmasse, die mit der im Verbrennungsmotor zur Verbrennung eingeschlossenen Luftmasse stöchiometrisch verbrannt werden kann, und der an der Verbrennung tatsächlich beteiligten ersten Kraftstoffmasse ermittelt wird.It is further preferred that the part of the second fuel mass by a minimum selection between the value of the second fuel mass and the result of a maximum selection between the value zero and the value of a difference in a fuel mass that can be stoichiometrically combusted with the air mass enclosed in the internal combustion engine for combustion , and the first fuel mass actually involved in the combustion is determined.

Diese Ausgestaltung berücksichtigt vorteilhafterweise, dass die bei einer exothermen Reaktion im Katalysator frei werdende Warme nicht nur von der für eine solche exotherme Reaktion zur Verfugung stehenden Kraftstoffmenge, sondern auch von der zur Verfugung stehenden Sauerstoffmenge im Abgas abhangig ist. Darüber hinaus gibt diese Ausgestaltung an, wie die zur Verfugung stehende Sauerstoffmenge aus im Steuergerat des Verbrennungsmotors ohnehin vorliegenden Betriebsparametern gebildet werden kann. Auf diese Weise wird die bei einer exothermen Reaktion frei werdende Warme und die damit verbundene Temperatursteigerung auch dann genau bestimmt, wenn die für die Reaktion zur Verfugung stehende Luftmenge nicht ausreicht, um die gesamte für die Reaktion zur Verfugung stehende zweite Kraftstoffmasse auszunutzen. Das Steuergerat kann m diesem Fall beispielsweise und über die bereits beschriebenen Vorteile hinaus dafür sorgen, dass die zweite Kraftstoffmasse bei nachfolgenden Einspritzungen verkleinert wird, um eine Freisetzung von HC-Emissionen m die Umwelt zu verhindern oder zumindest zu verringern.This embodiment advantageously takes into account that the catalyst is free in the event of an exothermic reaction heat is not only dependent on the amount of fuel available for such an exothermic reaction, but also on the amount of oxygen available in the exhaust gas. In addition, this configuration specifies how the amount of oxygen available can be formed from operating parameters already present in the control unit of the internal combustion engine. In this way, the heat released during an exothermic reaction and the associated temperature increase are precisely determined even when the amount of air available for the reaction is not sufficient to utilize the entire second fuel mass available for the reaction. In this case, for example, and in addition to the advantages already described, the control device can ensure that the second fuel mass is reduced in subsequent injections in order to prevent or at least reduce the release of HC emissions in the environment.

Es ist weiter bevorzugt, dass die Tiefpass-Filterung eine PTl-Filterung ist, deren Zeitkonstante von Betπebskenngroßen des Verbrennungsmotors abhangig ist.It is further preferred that the low-pass filtering is a PTI filtering, the time constant of which is dependent on the operating parameters of the internal combustion engine.

Es hat sich gezeigt, dass mit einer solchen, von Betriebskenngroßen des Verbrennungsmotors abhangigen Zeitkonstante besonders gute, d.h. den tatsächlichen Gegebenheiten entsprechende Ergebnisse bei der Modellierung der Abgastemperatur und/oder Temperatur des Abgasnachbehandlungssystems erzielt werden können.It has been shown that with such a time constant which is dependent on the operating parameters of the internal combustion engine, particularly good, i.e. results corresponding to the actual conditions can be achieved when modeling the exhaust gas temperature and / or temperature of the exhaust gas aftertreatment system.

Es ist weiter bevorzugt, dass die Zeitkonstante der PT1- Filterung vom Abgasmassenstrom abhangig ist.It is further preferred that the time constant of the PT1 filtering is dependent on the exhaust gas mass flow.

Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass die Zeit konstante vom Kehrwert des Abgasmassenstroms und dem Quotienten aus spezifischen Wärmekapazitäten des Katalysators und des Abgases abhängig ist.It is also preferred that the time constant from the reciprocal of the exhaust gas mass flow and the quotient specific heat capacities of the catalytic converter and the exhaust gas.

Es hat sich gezeigt, dass gerade diese Großen einen Verlauf der Zeitkonstante ergeben, der bei der PTl-Filterung zu guten Ergebnissen der Temperaturmodellierung fuhrt.It has been shown that precisely these variables result in a time constant curve which leads to good results of the temperature modeling in the case of the PTl filtering.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further advantages result from the description and the attached figures.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur m der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.

Zeichnungdrawing

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the description below. Show it:

Figur 1 das technische Umfeld, in dem die Erfindung ihre Wirkung entfaltet,FIG. 1 shows the technical environment in which the invention is effective,

Figur 2 eine Verknüpfung von in einerFigure 2 shows a link in one

Berechnungsvorrichtung vorliegenden Daten und an die Berechnungsvorrichtung gelieferten Sensorsignalen zu Eingangsgrößen für die Berechnung der Temperatur des Katalysators,Data available to the calculation device and sensor signals supplied to the calculation device for input variables for calculating the temperature of the catalytic converter,

Figur 3 eine Verknüpfung solcher Eingangsgrößen zur Berechnung der Temperatur des Katalysators.Figure 3 shows a combination of such input variables for calculating the temperature of the catalyst.

Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele Die Ziffer 10 in der Figur 1 bezeichnet einen Verbrennungsmotor mit einem Brennraum 12, in dem ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft verbrannt wird. Dem Brennraum 12 wird Luft über eine Saugluftführung 14 zugeführt, wobei die Luftzufuhr durch wenigstens ein Einlassventil 16 gesteuert wird. Die Masse der vom Verbrennungsmotor 10 angesaugten Luft wird von einem Luftmassenmesser 18 erfasst, der ein Luftmassensignal an eine Berechnungsvorrichtung 20, beispielsweise ein elektronisches Steuergerät, übergibt. Der Berechnungsvorrichtung 20 werden Signale weiterer Geber zugeführt, von denen die Figur 1 exemplarisch einen Drehzahlgeber 22, einen Fahrpedalgeber 24 und einen Abgassensor 26 zeigt.Description of the exemplary embodiments The number 10 in FIG. 1 denotes an internal combustion engine with a combustion chamber 12 in which a mixture of fuel and air is burned. Air is supplied to the combustion chamber 12 via a suction air duct 14, the air supply being controlled by at least one inlet valve 16. The mass of the air drawn in by the internal combustion engine 10 is recorded by an air mass meter 18, which transmits an air mass signal to a calculation device 20, for example an electronic control unit. The calculation device 20 is supplied with signals from further sensors, of which FIG. 1 shows an example of a speed sensor 22, an accelerator pedal sensor 24 and an exhaust gas sensor 26.

Es versteht sich, dass der Berechnungsvorrichtung 20 auch noch Signale weiterer Geber, beispielsweise über Temperaturen im Bereich des Verbrennungsmotors oder über die Übersetzungsstufe eines nachgeschalteten Drehmomentwandlers und dergleichen zugeführt werden können. Der in der Figur 1 dargestellte Drehzahlgeber 22 kann beispielsweise ein Induktivgeber sein, der ferromagnetische Markierungen 28 an einem Geberrad 30 induktiv abtastet. Der Fahrpedalgeber 24 kann ein Potentiometer aufweisen, über das der Winkel des Fahrpedals und damit die Drehmomentanforderung des Fahrers erfassbar ist.It goes without saying that the calculation device 20 can also be supplied with signals from further transmitters, for example via temperatures in the area of the internal combustion engine or via the transmission stage of a downstream torque converter and the like. The speed sensor 22 shown in FIG. 1 can be an inductive sensor, for example, which inductively scans ferromagnetic markings 28 on a sensor wheel 30. The accelerator pedal sensor 24 can have a potentiometer, by means of which the angle of the accelerator pedal and thus the driver's torque request can be detected.

Der Abgassensor 26 kann ein Sauerstoffkonzentrationssensor sein, wie er bei heutigen Kraftfahrzeugen in weiter Verbreitung verwendet wird. Bekanntlich kann der Sauerstoffkonzentrationssensor 26 nicht nur ein Signal über die Sauerstoffkonzentration im Abgas liefern, sondern es können aus seinem Signal auch Informationen über die Temperatur des Abgassensor 26 und damit über die Temperatur des Abgases am Einbauort des Abgassensor 26 behalten werden. Beispielsweise kann der Innenwiderstand einer für Sauerstoffionen leitfähigen Sensorkeramik und/oder der elektrische Widerstand einer elektrischen Abgassondenheizung oder dergleichen zur Temperaturbestimmung verwendet werden.The exhaust gas sensor 26 can be an oxygen concentration sensor, as is widely used in today's motor vehicles. As is known, the oxygen concentration sensor 26 can not only provide a signal about the oxygen concentration in the exhaust gas, but it can also provide information about the temperature of the exhaust gas sensor 26 and thus about the temperature from its signal of the exhaust gas are kept at the installation location of the exhaust gas sensor 26. For example, the internal resistance of a sensor ceramic that is conductive for oxygen ions and / or the electrical resistance of an electrical exhaust gas probe heater or the like can be used to determine the temperature.

Als Abgassensor 26 kommen darüber hinaus nicht nur Sauerstoffkonzentrationssensoren in Frage, sondern es können auch für andere Abgasbestandteile empfindliche Sensoren verwendet werden, wie NOx-Sensoren, CO-Sensoren und/oder HC-Sensoren. Selbstverständlich kann die Abgas- und/oder Katalysatoreingangstemperatur auch durch einen separaten Temperaturfühler, beispielsweise ein Thermoelement, erfasst werden und an die Berechnungsvorrichtung 20 übergeben werden.Exhaust gas sensors 26 are not only suitable oxygen concentration sensors, but sensitive sensors such as NOx sensors, CO sensors and / or HC sensors can also be used for other exhaust gas components. Of course, the exhaust gas and / or catalyst inlet temperature can also be detected by a separate temperature sensor, for example a thermocouple, and transferred to the calculation device 20.

Aus den Signalen der genannten Sensoren berechnet die Berechnungsvorrichtung 20 unter Rückgriff auf in Kennlinien und/oder Kennfeldern gespeicherte Daten Signale zur Steuerung von Stellgliedern zur Steuerung des Verbrennungsmotors 10. So berechnet die Berechnungsvorrichtung 20 beispielsweise ein Kraftstoffzumesssignal, beispielsweise eineUsing the data from the sensors mentioned, the calculation device 20 calculates signals for controlling actuators for controlling the internal combustion engine 10 using data stored in characteristic curves and / or characteristic diagrams. For example, the calculation device 20 calculates a fuel metering signal, for example one

Einspritzimpulsbreite, mit der eine Kraftstoffzumesseinheit 28, beispielsweise ein Einspritzventil, angesteuert wird. In der Darstellung der Figur 1 ist das Einspritzventil 28 so angeordnet, dass der Kraftstoff direkt in den Brennraum 12 des Verbrennungsmotors 10 dosiert wird. Dies entspricht einer Kraftstoff-Direkteinspritzung, wie sie heute sowohl bei Diesel-Verbrennungsmotoren als auch bei Otto- Verbrennungsmotoren eingesetzt wird. Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung. Sie kann auch bei Otto- Verbrennungsmotoren mit Saugrohr-Einspritzung verwendet werden. Nach einer Verbrennung des im Brennraum 12 eingeschlossenen Kraftstoff/Luft-Gemisches , die je nach Arbeitsprinzip des Verbrennungsmotors 10 durch eine Selbstzündung oder durch eine Fremdzündung des verdichteten Gemisches ausgelöst werden kann, werden die Abgase über ein Auslassventil 30 und eine Abgasführung 32, beispielsweise einen Verbund aus Abgaskrümmer und Abgasrohren, zu einem Katalysator 34 geführt, in dem unerwünschte Abgasbestandteile wie CO, HC und NOx katalytisch oxidiert, gespeichert oder reduziert werden.Injection pulse width with which a fuel metering unit 28, for example an injection valve, is controlled. In the illustration in FIG. 1, the injection valve 28 is arranged such that the fuel is metered directly into the combustion chamber 12 of the internal combustion engine 10. This corresponds to direct fuel injection, as is used today in both diesel internal combustion engines and gasoline internal combustion engines. Of course, the invention is not limited to internal combustion engines with direct injection. It can also be used in Otto combustion engines with intake manifold injection become. After combustion of the fuel / air mixture enclosed in the combustion chamber 12, which, depending on the working principle of the internal combustion engine 10, can be triggered by self-ignition or by spark ignition of the compressed mixture, the exhaust gases are discharged via an exhaust valve 30 and an exhaust gas guide 32, for example a composite exhaust manifold and exhaust pipes, to a catalyst 34 in which undesirable exhaust gas components such as CO, HC and NOx are catalytically oxidized, stored or reduced.

Der Katalysator 34 kann sowohl ein Oxidationskatalysator als auch ein Reduktionskatalysator oder ein 3-Wege- Katalysator sein. Darüber hinaus kann er ein NOx- Speicherkatalysator oder ein Partikelfilter sein. Der Katalysator 34 kann daher auch allgemeiner als Abgasnachbehandlungsvorrichtung 34 bezeichnet werden. In Verbindung mit der hier vorgestellten Erfindung ist es wesentlich, dass die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 34 zumindest zeitweise exotherm betrieben werden kann, wobei die aufgrund der exothermen Reaktion eintretende Temperaturänderung sowohl derThe catalyst 34 can be either an oxidation catalyst or a reduction catalyst or a 3-way catalyst. In addition, it can be a NOx storage catalytic converter or a particle filter. The catalytic converter 34 can therefore also be referred to more generally as an exhaust gas aftertreatment device 34. In connection with the invention presented here, it is essential that the exhaust gas aftertreatment device 34 can be operated at least temporarily exothermally, the temperature change occurring due to the exothermic reaction of both the

Abgasnachbehandlungsvorrichtung 34 selbst als auch des die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 34 durchströmenden Abgases durch die Berechnungsvorrichtung 20 mit einem Berechnungsmodell berechnet werden.Exhaust gas aftertreatment device 34 itself and also the exhaust gas flowing through the exhaust gas aftertreatment device 34 can be calculated by the calculation device 20 using a calculation model.

Figur 2 zeigt, wie im Rahmen eines solchen Berechnungsmodells zunächst Eingangsgrößen für die Berechnung aus in der Berechnungsvorrichtung 20 vorliegenden Daten und aus an die Berechnungsvorrichtung 20 übergebenden Sensorsignalen gebildet werden.FIG. 2 shows how, in the context of such a calculation model, input variables for the calculation are initially formed from data available in the calculation device 20 and from sensor signals transmitted to the calculation device 20.

Feld 36 repräsentiert den Abgasmassenstrom, also die Masse des vom Verbrennungsmotor 10 pro Zeiteinheit emittierten Abgases. Sie kann im Steuergerät 20 aus der über Einspritzventile 12 zugemessenen Kraftstoffmasse und der über den Luftmassenmesser 18 angesaugten Luftmasse berechnet werden. Der Abgasmassenstrom wird im Folgenden auch als m_abg bezeichnet. Feld 38 bezeichnet die Katalysator-Eingangstemperatur T_in. T_in kann beim Start des Verbrennungsmotors 10 zunächst ein plausibler Basiswert sein, etwa ein Festwert für eine durchschnittliche Umgehungstemperatur, oder T_in kann durch einen separaten Sensor oder durch Auswertung des Signals des Abgassensors 26, wie vorstehend beschrieben, gewonnen werden.Field 36 represents the exhaust gas mass flow, that is to say the mass of that emitted by the internal combustion engine 10 per unit of time Exhaust gas. It can be calculated in the control unit 20 from the fuel mass metered in via injection valves 12 and the air mass sucked in via the air mass meter 18. The exhaust gas mass flow is also referred to below as m_abg. Field 38 denotes the catalyst inlet temperature T_in. T_in can initially be a plausible base value, for example a fixed value for an average bypass temperature, when starting the internal combustion engine 10, or T_in can be obtained by a separate sensor or by evaluating the signal of the exhaust gas sensor 26, as described above.

Feld 40 repräsentiert das Signal des Abgassensors 26, hier eines Sauerstoffkonzentrationssensors, der ein Maß für den Wert Lambda liefert, der angibt, ob die Verbrennung im Brennraum 12 mit Luffüberschuss oder Kraftstoffüberschuss erfolgte. Feld 42 repräsentiert die pro Zeiteinheit angesaugte Luftmasse m_l, wie sie vom Luftmassenmesser 18 an das Steuergerät 20 geliefert wird. Feld 44 entspricht einer ersten Kraftstoffmasse (Kraftstoffmasse_l) pro Zeiteinheit, die den Brennräumen 12 durch reguläre Haupteinspritzungen zur möglichst vollständigen Verbrennung im Brennraum 12 zugeführt werden. Feld 46 repräsentiert eine Kraftstoffmasse_2 pro Zeiteinheit, die den Brennräumen 12 durch spät erfolgende Einspritzungen zugeführt wird und der zumindest nicht vollständig mit der im Brennraum 12 vorhandenen Luft reagiert.Field 40 represents the signal of the exhaust gas sensor 26, here an oxygen concentration sensor, which provides a measure of the value lambda, which indicates whether the combustion in the combustion chamber 12 was carried out with excess air or excess fuel. Field 42 represents the air mass m_l sucked in per time unit, as it is supplied by the air mass meter 18 to the control unit 20. Field 44 corresponds to a first fuel mass (fuel mass_l) per unit of time, which is supplied to combustion chambers 12 by regular main injections for the most complete possible combustion in combustion chamber 12. Field 46 represents a fuel mass_2 per unit of time which is supplied to combustion chambers 12 by late injections and which at least does not react completely with the air present in combustion chamber 12.

Im Zweig 48 wird aus der Luftmasse, der Kraftstoffmasse_l und der Kraftstoffmasse_2 die Wärmeenergie H berechnet, die bei einer nachfolgenden Reaktion in derIn branch 48, the thermal energy H is calculated from the air mass, the fuel mass_l and the fuel mass_2, which in a subsequent reaction in the

Abgasnachbehandlungsvorrichtung 34 freigesetzt werden kann. Zunächst wird aus der Luftmasse im Block 52 durch Division mit dem Wert 14,5 (Block 50) eine äquivalente Kraftstoffmasse berechnet, die mit der Luftmasse stöchiometrisch verbrannt werden könnte. Von dieser theoretischen Kraftstoffmasse wird im Block 54 die Kraftstoffmasse_l subtrahiert. Der vom Block 54 ausgegebene Wert entspricht daher derjenigen Kraftstoffmasse, die mit dem nach der Verbrennung der Kraftstoffmasse 1 noch verbleibenden Sauerstoff stöchiometrisch verbrannt werden kann. Dieser Wert kann kleiner als Null, gleich Null oder größer als Null sein.Exhaust aftertreatment device 34 can be released. First, an equivalent fuel mass is calculated from the air mass in block 52 by division by the value 14.5 (block 50), that with the air mass could be burned stoichiometrically. In block 54, the fuel mass_l is subtracted from this theoretical fuel mass. The value output by block 54 therefore corresponds to that fuel mass which can be stoichiometrically combusted with the oxygen remaining after the combustion of fuel mass 1. This value can be less than zero, zero or greater than zero.

Im Block 56 wird das Maximum dieses Wertes und des Wertes Null ausgewählt, so dass der vom Block 56 ausgegebene Wert entweder gleich Null oder größer als Null ist. Dieser Wert gibt diejenige Kraftstoffmasse an, die, sofern sie zur Verfügung steht, in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 34 mit dem noch verbleibenden restlichen Sauerstoff exotherm reagieren kann.The maximum of this value and the value zero is selected in block 56, so that the value output by block 56 is either zero or greater than zero. This value indicates the fuel mass which, if it is available, can react exothermically in the exhaust gas aftertreatment device 34 with the remaining oxygen.

In Block 58 wird aus diesem Wert und dem Wert der Kraftstoffmasse_2 das Minimum ausgewählt. Der so erhaltene Wert entspricht derjenigen Kraftstoffmasse, die effektiv zur Verfügung steht, um in derIn block 58, the minimum is selected from this value and the value of fuel mass_2. The value obtained in this way corresponds to the fuel mass that is actually available to in the

Abgasnachbehandlungsvorrichtung 34 mit dem restlichen Sauerstoff exotherm zu reagieren. Diese Kraftstoffmasse wird im Block 60 mit dem Heizwert H_U der verwendeten Kraftstoffsorte multipliziert, so dass das Produkt die Wärmemenge H liefert, die in derExhaust aftertreatment device 34 to react exothermically with the remaining oxygen. This fuel mass is multiplied in block 60 by the calorific value H_U of the type of fuel used, so that the product delivers the amount of heat H, which in the

Abgasnachbehandlungsvorrichtung 34 durch exotherme Reaktion freigesetzt werden kann. Dabei spielt es für das Verständnis der Erfindung keine Rolle, ob der Wert H als absolute Wärmemenge oder als Wärmemenge pro Zeiteinheit berechnet wurde.Exhaust aftertreatment device 34 can be released by exothermic reaction. It does not matter for the understanding of the invention whether the value H was calculated as an absolute heat quantity or as a heat quantity per unit of time.

Als weitere Eingangsgröße wird noch eine durchschnittliche Katalysatortemperatur T_mittel gebildet. Dazu wird die von dem Modell errechnete Katalysatortemperatur T kat rekursiv im Block 62 mit dem Wert der Katalysatoreingangstemperatur T_in aus Feld 38 verknüpft und im Block 64 wird das Ergebnis einer Mittelwertbildung unterzogen. Der so erhaltene Mittelwert stellt die weitere Eingangsgröße T_mittel für die nachfolgende Berechnung von T_kat dar. Darüber hinaus dient die durchschnittlicheAn average catalyst temperature T_mean is also formed as a further input variable. For this purpose, the catalyst temperature T kat calculated by the model becomes recursive linked in block 62 to the value of the catalyst inlet temperature T_in from field 38 and in block 64 the result is subjected to averaging. The mean value obtained in this way represents the further input variable T_mittel for the subsequent calculation of T_kat. The average also serves

Katalysatortemperatur T_mittel zusammen mit dem Lambda-Wert aus dem Feld 40 zur Adressierung eines im Steuergerät 20 gespeicherten Kennfeldes 66, das die spezifische Wärmekapazität cp_abg des Abgases als Funktion der genannten Eingangsgrößen liefert. Block 68 steht stellvertretend für die Eigenschaft der realen Abgaswandlungsvorrichtung 34 unter dem Einfluss der genannten Eingangsgrößen m_abg, T_mittel, cp_abg, T_in, Lambda und H die Temperatur T_kat am Ausgang der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 34 anzunehmen.Catalyst temperature T_mittel together with the lambda value from the field 40 for addressing a map 66 stored in the control unit 20, which provides the specific heat capacity cp_abg of the exhaust gas as a function of the input variables mentioned. Block 68 represents the property of the real exhaust gas conversion device 34 under the influence of the input variables m_abg, T_mittel, cp_abg, T_in, Lambda and H to assume the temperature T_kat at the output of the exhaust gas aftertreatment device 34.

Zusätzlich wird noch die Drehzahl m des Verbrennungsmotors berücksichtigt, um insbesondere den angesaugten Luftmassenstrom auf einzelne Brennraumfüllungen zu normieren .In addition, the speed m of the internal combustion engine is also taken into account, in particular to standardize the intake air mass flow to individual combustion chamber fillings.

Mit anderen Worten: im Zweig 48 wird der Wärmestrom ermittelt, der der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 34 durch die nicht im Brennraum verbrennende Kraftstoffmasse_2 zugeführt wird. Zunächst wird aus dem Luftmassenstrom über das stöchiometrische Verhältnis eine äquivalente Kraftstoffmenge ermittelt. Von dieser äquivalenten Kraftstoffmenge wird die Kraftstoffmasse_l abgezogen. Die resultierende Differenz beschreibt die Kraftstoffmasse, die noch maximal mit dem Restsauerstoff im Abgas reagieren kann. Ist die Differenz kleiner oder gleich Null, kann davon ausgegangen werden, dass kein Sauerstoff mehr im Abgas enthalten ist, und der Kraftstoffmassenstrom_2 bzw. die Kraftstoffmasse 2 nicht reagieren kann. Ist die Differenz dagegen größer als Null kann gegebenenfalls ein Teil oder der gesamte Kraftstoffmassenstrom_2 (Kraftstoffmasse_2) reagieren.In other words, the heat flow is determined in the branch 48, which is supplied to the exhaust gas aftertreatment device 34 by the fuel mass_2 not burning in the combustion chamber. First, an equivalent amount of fuel is determined from the air mass flow using the stoichiometric ratio. The fuel mass_l is subtracted from this equivalent quantity of fuel. The resulting difference describes the mass of fuel that can still react to the maximum with the residual oxygen in the exhaust gas. If the difference is less than or equal to zero, it can be assumed that there is no longer any oxygen in the exhaust gas and the fuel mass flow 2 or the fuel mass 2 cannot react. Is the On the other hand, a difference greater than zero may react to some or all of the fuel mass flow_2 (fuel mass_2).

Figur 3 verdeutlicht eine Ausgestaltung des Verfahrens zur Berechnung der Temperatur eines Katalysators aus den vorstehend genannten Eingangsgrößen. Zunächst entspricht die Bereitstellung des Wertes T_in in Feld 38 dem Schritt des Bildens eines Basiswertes für die Temperatur des Katalysators. Zur Bildung einer ersten Korrekturgröße deltaTl wird mit der durch Feld 72 repräsentierten Durchschnittstemperatur Tjnittel und dem durch Feld 40 repräsentierten Lambda-Wert ein Kennfeld 74 adressiert, aus dem die erste Korrekturgröße deltaTl in Abhängigkeit von den genannten Eingangsgrößen auslesbar ist. Die erste Korrekturgröße deltaTl berücksichtigt die unabhängig von Regenerationsmaßnahmen auftretenden chemischen Reaktionen in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 34. Maßgeblich für diese Reaktionen sind Abgastemperatur und Abgaszusammensetzung. Entsprechend wird Lambda- und temperaturabhängig direkt eine Temperaturerhöhung delta_Tl aus dem Kennfeld 74 ermittelt, da diese Temperaturerhöhung vom Abgasmassenstrom unabhängig ist. Die Einflüsse der temperaturabhängigen spezifischen Wärmekapazität des Abgases können dabei direkt im Kennfeld 74 berücksichtigt werden.FIG. 3 illustrates an embodiment of the method for calculating the temperature of a catalytic converter from the input variables mentioned above. First, the provision of the value T_in in field 38 corresponds to the step of forming a basic value for the temperature of the catalyst. To form a first correction variable deltaTl, a map 74 is addressed with the average temperature Tjnittel represented by field 72 and the lambda value represented by field 40, from which the first correction variable deltaTl can be read out depending on the input variables mentioned. The first correction variable deltaTl takes into account the chemical reactions occurring in the exhaust gas aftertreatment device 34 regardless of regeneration measures. The exhaust gas temperature and exhaust gas composition are decisive for these reactions. Correspondingly, a temperature increase delta_Tl is determined directly from the characteristic diagram 74 as a function of lambda and temperature, since this temperature increase is independent of the exhaust gas mass flow. The influences of the temperature-dependent specific heat capacity of the exhaust gas can be taken into account directly in the map 74.

Zur Bildung der Korrekturgröße delta_T2 wird zunächst die im Feld 76 bereitgestellte Abgasmasse m_abg im Block 78 mit der durch 80 bereitgestellten spezifischen Wärmekapazität cp_abg des Abgases multipliziert. Das Ergebnis stellt eine auf die Temperatureinheit bezogene Wärmemenge oder einen auf die Temperatureinheit bezogenen Wärmestrom dar. Mit anderen Worten: das Ergebnis gibt diejenige Wärmemenge an, die notwendig ist, um einen Temperaturunterschied von einem Grad zu erzielen. Im Block 80 wird die durch Feld 82 bereitgestellte Wärmemenge H durch den vom Block 78 ausgegebenen Wert geteilt. Das Ergebnis stellt den maximalen Energiestrom dar, der durch die katalytische Reaktion der spät eingespritzten Kraftstoffmasse 2 mit dem nach der Verbrennung der Kraftstoffmasse 1 im Brennraum noch verbleibenden Sauerstoff freigesetzt werden kann. Von diesem maximalen Wert wird ein gewisser Teil tatsächlich freigesetzt, der von der katalytischen Aktivität der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 34 abhängig ist. Diese Abhängigkeit wird durch Multiplikation des Ausgangs des Block 80 mit dem aus einer Kennlinie (Block 82) ausgelesenen Wert der katalytischen Aktivität im Block 84 berücksichtigt. Dabei wird Block 82 mit der durchschnittlichen Katalysatortemperatur T_mittel aus Feld 72 adressiert, da die katalytische Aktivität temperaturabhängig ist. Das Ergebnis der Verknüpfung im Block 84 stellt damit den Wert der zweiten Korrekturgröße deltaT2 dar, die einen Wärmeeintrag in das Abgas beschreibt, der aus einer exothermen Reaktion von wenigstens einem Teil einer zweiten Kraftstoffmasse resultiert, die zur Regeneration des Katalysators zusätzlich zum Kraftstoffanteil des im Verbrennungsmotor verbrannten Kraftstoff/Luft-Gemisches dosiert wurde.To form the correction variable delta_T2, the exhaust gas mass m_abg provided in field 76 is first multiplied in block 78 by the specific heat capacity cp_abg provided by 80 of the exhaust gas. The result represents an amount of heat related to the temperature unit or a heat flow related to the temperature unit. In other words, the result indicates the amount of heat that is necessary to make a temperature difference of one Degrees. In block 80, the amount of heat H provided by field 82 is divided by the value output by block 78. The result represents the maximum energy flow that can be released by the catalytic reaction of the late injected fuel mass 2 with the oxygen still remaining in the combustion chamber after the combustion of the fuel mass 1. A certain part of this maximum value is actually released, which is dependent on the catalytic activity of the exhaust gas aftertreatment device 34. This dependence is taken into account by multiplying the output of block 80 by the value of the catalytic activity read out from a characteristic curve (block 82) in block 84. Block 82 is addressed with the average catalyst temperature T_mittel from field 72, since the catalytic activity is temperature-dependent. The result of the link in block 84 thus represents the value of the second correction variable deltaT2, which describes a heat input into the exhaust gas, which results from an exothermic reaction of at least part of a second fuel mass, which, in addition to the fuel content of the internal combustion engine, regenerates the catalyst burned fuel / air mixture was dosed.

Die erste Korrekturgröße delta__Tl, die zweite Korrekturgröße delta_T2 und der in Feld 38 bereitgestellte Basiswert für die Katalysatortemperatur T_in werden im Block 86 additiv verknüpft und im Block 88 einer Tiefpass- Filterung unterzogen, die bevorzugt eine PTl-Charakteristik aufweist. Dabei ist die Zeitkonstante der Tiefpass- Filterung vom Kehrwert des Abgasmassenstroms m_abg und dem Quotienten aus spezifischen Wärmekapazitäten des Katalysators (c_kat), bereitgestellt durch Feld 90 und des Abgases abhängig. Dabei wird c_kat im Block 92, der eine Division repräsentiert, mit der Abgasmasse m_abg und der Wärmekapazität des Abgases cp_abg verknüpft.The first correction variable delta__Tl, the second correction variable delta_T2 and the base value for the catalyst temperature T_in provided in field 38 are additively linked in block 86 and subjected to a low-pass filtering in block 88, which preferably has a PT1 characteristic. The time constant of the low-pass filtering is dependent on the reciprocal of the exhaust gas mass flow m_abg and the quotient of specific heat capacities of the catalytic converter (c_kat) provided by field 90 and the exhaust gas. In block 92, c_kat is the one Division represents, linked to the exhaust gas mass m_abg and the heat capacity of the exhaust gas cp_abg.

Die vorgestellte Temperaturberechnung berücksichtigt, dass die Reaktionen und damit auch die Temperaturerhöhungen im Inneren des Katalysators bzw. der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 34 stattfinden. Vereinfachend wird bei der hier vorgestellten Modellbildung zunächst jedoch eine korrigierte Eintrittstemperatur ermittelt, die sich zusammensetzt ausThe temperature calculation presented takes into account that the reactions and thus also the temperature increases take place inside the catalytic converter or the exhaust gas aftertreatment device 34. To simplify matters, a corrected inlet temperature, which is composed, is first determined in the model formation presented here

Katalysatoreintrittstemperatur T_in, Temperaturerhöhung delta_Tl durch normale, d.h. auch ohne Regeneration stattfindende exotherme Reaktionen im Katalysator, und Temperaturerhöhung delta_T2 durch Kraftstoff, der als Kraftstoffmasse 2 speziell zu Regenerationszwecken dosiert wurde. Aufgrund der Bauweise des Katalysators kann er in guter Näherung als idealer Wärmetauscher betrachtet werden.Catalyst inlet temperature T_in, temperature increase delta_Tl through normal, i.e. even without regeneration, exothermic reactions take place in the catalytic converter, and temperature increase delta_T2 through fuel, which was specifically dosed as fuel mass 2 for regeneration purposes. Due to the design of the catalytic converter, it can be considered as a good heat exchanger.

Daraus folgt, dass die Katalsyatortemperatur T_kat und Abgastemperatur am Ausgang des Katalysators 34 bzw. der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 34 zu jedem Zeitpunkt als identisch betrachtet werden können. Diese Annahme führt zu einer Differenzialgleichung, die sich mathematisch auf eine PTl-Filterung mit der variablen Zeitkonstante des Produktes aus Kehrwert des Abgasmassenstroms und dem Quotienten aus spezifischen Wärmekapazitäten des Katalysators und des Abgases ablesen lässt. Aus diesem Grund kann die aktuelle Katalysatortemperatur am Austritt des Katalysators 34 durch die vorgestellte PTl-Filterung der korrigierten Eingangstemperatur modelliert werden. It follows that the catalytic converter temperature T_kat and exhaust gas temperature at the outlet of the catalyst 34 and the exhaust gas aftertreatment device 34 can be regarded as identical at all times. This assumption leads to a differential equation, which can be read mathematically on a PTI filtering with the variable time constant of the product from the reciprocal of the exhaust gas mass flow and the quotient from specific heat capacities of the catalytic converter and the exhaust gas. For this reason, the current catalyst temperature at the outlet of the catalyst 34 can be modeled by the PT1 filtering of the corrected inlet temperature.

Claims

Ansprüche Expectations

1. Verfahren zur Berechnung der Temperatur (T_kat) eines Katalysators (34) im Abgas eines Verbrennungsmotors (10) mit den Schritten:1. Method for calculating the temperature (T_kat) of a catalytic converter (34) in the exhaust gas of an internal combustion engine (10) with the steps:

- Bilden eines Basiswertes (T_in) für die Temperatur (T_kat) des Katalysators (34),Forming a base value (T_in) for the temperature (T_kat) of the catalyst (34),

- Berechnen einer Korrekturgröße delta_T, die den Wärmeeintrag in den Katalysator (34) aufgrund von exothermen Reaktionen im Katalysator (34) berücksich igt und die vom Verhältnis einer im Verbrennungsmotor (10; gleichzeitig mit einer Luftmasse verbrannten erster, Kraftstoffmasse S zu der Luftmasse und von der Abgastemperatur abhängig ist,- Calculating a correction quantity delta_T, which takes into account the heat input into the catalytic converter (34) due to exothermic reactions in the catalytic converter (34) and the ratio of a first fuel mass S to the air mass and from in the internal combustion engine (10; burned simultaneously with an air mass) is dependent on the exhaust gas temperature,

- Bilden eines Katalysatortemperatur-korrelierten Wertes in Abhängigkeit von dem Basiswert und der Kor ιe t r g .o.ic ,Formation of a catalyst temperature-correlated value as a function of the base value and the cor ιe t r g .o.ic,

- Bilden eines Wertes für die Temperatur (T_kat; des Katalysators (34) durch Filtern des Katalysatcrtemp-ratur- korrelierten Wertes mit einer Tiefpass-Filterung (59,,- Forming a value for the temperature (T_kat; of the catalytic converter (34) by filtering the catalyzed temperature-correlated value with low-pass filtering (59 ,,

dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Korrekturgroße delta_Tl und eine zweite Korrekturgroße delta_T2 gebildet wird, die jeweils einen Warmeeintrag in den Katalysator (34) aufgrund von exothermen Reaktionen im Katalysator (34) berücksichtigen, wobei delta_Tl abhangig vom Verhältnis (AF) der im Verbrennungsmotor (10) gleichzeitig mit einer Luftmasse verbrannten ersten Kraftstoffmasse S zu der Luftmasse und einem Basiswert (T_in) für die Temperatur des Katalysators (34) gebildet wird, und delta_T2 abhangig von dem Basiswert (T_in) für die Temperatur des Katalysators (34) und einem Warmeeintrag in das Abgas gebildet wird, der aus einer exothermen Reaktion von wenigstens einem Teil einer zweiten Kraftstoffmasse resultiert, die zur Regeneration des Katalysators (34) zusatzlich zum Kraftstof anteil des im Verbrennungsmotor (10) verbrannten Kraftstoff/Luft- Gemisches dosiert wurde.characterized in that a first correction variable delta_Tl and a second correction variable delta_T2 are formed, each taking into account a heat input into the catalytic converter (34) due to exothermic reactions in the catalytic converter (34), delta_Tl depending on the ratio (AF) of that in the internal combustion engine (10) simultaneously with one Air mass burned first fuel mass S to the air mass and a base value (T_in) for the temperature of the catalyst (34) is formed, and delta_T2 is formed depending on the base value (T_in) for the temperature of the catalyst (34) and a heat input into the exhaust gas , which results from an exothermic reaction of at least part of a second fuel mass, which was metered for regeneration of the catalyst (34) in addition to the fuel portion of the fuel / air mixture burned in the internal combustion engine (10).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Korrekturgroße delta_Tl aus einem Kennfeld (74) ermittelt wird, in dem Einflüsse der temperaturabhangigen spezifischen Wärmekapazität des Abgases berücksichtigt sind.2. The method according to claim 1, characterized in that the first correction size delta_Tl is determined from a characteristic diagram (74) in which influences of the temperature-dependent specific heat capacity of the exhaust gas are taken into account.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Korrekturgroße delta_T2 in Abhängigkeit von einem Wert gebildet wird, der in Abhängigkeit von dem Basiswert für die Abgastemperatur aus einem Kennfeld (82) für die Katalysatoraktivitat ausgelesen wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the second correction variable delta_T2 is formed as a function of a value which is read out as a function of the base value for the exhaust gas temperature from a characteristic diagram (82) for the catalyst activity.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysatortemperatur-korrelierter Wert die Summe aus dem Basiswert (T_ιn) für die Temperatur des Katalysators (34), der ersten Korrekturgroße delta_Tl und der zweiten Korrekturgroße delta_T2 gebildet wird. 2 ?4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that the sum of the base value (T_ιn) for the temperature of the catalyst (34), the first correction size delta_Tl and the second correction size delta_T2 is formed as the catalyst temperature-correlated value. 2?

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeeintrag in das Abgas, der aus einer exothermen Reaktion von wenigstens einem Teil der zweiten Kraftstoffmasse resultiert, durch Multiplikation dieses Teils der zweiten Kraftstoffmasse mit dem spezifischen Heizwert des verwendeten Kraftstoffes gebildet wird.5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that the heat input into the exhaust gas, which results from an exothermic reaction of at least part of the second fuel mass, is formed by multiplying this part of the second fuel mass by the specific calorific value of the fuel used becomes.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der zweiten Kraftstoffmasse durch eine Minimalauswahl (58) zwischen dem Wert der zweiten Kraftstoffmasse und dem Ergebnis einer Maximalauswahl (56) zwischen dem Wert Null und dem Wert einer Differenz einer Kraftstoffmasse, die mit der im Verbrennungsmotor zur Verbrennung eingeschlossenen Luftmasse stöchiometrisch verbrannt werden kann, und der an der Verbrennung tatsächlich beteiligten ersten Kraftstoffmasse ermittelt wird.6. The method according to any one of claims 1-5, characterized in that the part of the second fuel mass by a minimum selection (58) between the value of the second fuel mass and the result of a maximum selection (56) between the value zero and the value of a difference one Fuel mass which can be stoichiometrically combusted with the air mass enclosed in the internal combustion engine for combustion, and the first fuel mass actually involved in the combustion is determined.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefpassfilterung (88) eine PTl-Filterung (88) mit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors abhängiger Zeitkonstante ist.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the low-pass filtering (88) is a PTI filtering (88) with a time constant dependent on operating parameters of the internal combustion engine.

8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitkonstante der PTl-Filterung (88) vom Abgasmassenstrom (m_abg) abhängig ist.8. The method according to claim 1, characterized in that the time constant of the PTI filtering (88) is dependent on the exhaust gas mass flow (m_abg).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitkonstante der PTl-Filterung (88) vom Kehrwert des Abgasmassenstroms (m_abg) und dem Quotienten aus spezifischen Wärmekapazitäten des Katalysators (c_kat) und des Abgases (c_abg) abhängig ist.9. The method according to claim 8, characterized in that the time constant of the PTI filtering (88) is dependent on the reciprocal of the exhaust gas mass flow (m_abg) and the quotient of specific heat capacities of the catalyst (c_kat) and the exhaust gas (c_abg).

10. Berechnungsvorrichtung (20) zur Berechnung der Temperatur (T_kat) eines Katalysators (34) im Abgas eines Verbrennungsmotors (10) mit den Schritten: - Bilden eines Basiswertes (T_in) für die Temperatur (T_kat) des Katalysators (34),10. Calculation device (20) for calculating the temperature (T_kat) of a catalyst (34) in the exhaust gas of an internal combustion engine (10) with the steps: Forming a base value (T_in) for the temperature (T_kat) of the catalyst (34),

- Berechnen einer Korrekturgröße delta_T, die den Wärmeeintrag in den Katalysator (34) aufgrund von exothermen Reaktionen im Katalysator (34) berücksichtigt und die vom Verhältnis der im Verbrennungsmotor gleichzeitig mit einer Luftmasse verbrannten Kraftstoffmasse und von der Abgastemperatur abhängig ist,Calculating a correction variable delta_T which takes into account the heat input into the catalytic converter (34) due to exothermic reactions in the catalytic converter (34) and which is dependent on the ratio of the fuel mass burned simultaneously with an air mass in the internal combustion engine and on the exhaust gas temperature,

- Bilden eines Katalysatortemperatur-korrelierten Wertes in Abhängigkeit von dem Basiswert (T_in) und der Korrekturgröße, und- Forming a catalyst temperature-correlated value as a function of the base value (T_in) and the correction variable, and

- Bilden eines Wertes (T_kat) für die Temperatur des Katalysators (34) durch Filtern des Katalysatortemperatur- korrelierten Wertes mit einer Tiefpassfilterung (88),Formation of a value (T_kat) for the temperature of the catalyst (34) by filtering the catalyst temperature-correlated value with low-pass filtering (88),

dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that

eine erste Korrekturgröße delta_Tl und eine zweite Korrekturgröße delta_T2 gebildet wird, die jeweils einen Wärmeeintrag in den Katalysator (34) aufgrund von exothermen Reaktionen im Katalysator (34) berücksichtigen, wobei delta_Tl abhängig vom Verhältnis der im Verbrennungsmotor (10) gleichzeitig mit einer Luftmasse verbrannten ersten Kraftstoffmasse und einem Basiswert (T_in) für die Temperatur des Katalysators (34) gebildet wird und delta_T2 abhängig von dem Basiswert (T__in) für die Temperatur des Katalysators (34) und einem Wärmeeintrag in das Abgas gebildet wird, der aus einer exothermen Reaktion von wenigstens einem Teil einer zweiten Kraftstoffmasse resultiert, die zur Regeneration des Katalysators (34) zusätzlich zum Kraftstoffanteil des im Verbrennungsmotor (10) verbrannten Kraftstoff/Luft-Gemisches (AF) dosiert wurde . a first correction variable delta_Tl and a second correction variable delta_T2 are formed, each taking into account heat input into the catalytic converter (34) due to exothermic reactions in the catalytic converter (34), delta_Tl depending on the ratio of the first burned with an air mass in the internal combustion engine (10) Fuel mass and a base value (T_in) for the temperature of the catalyst (34) is formed and delta_T2 depending on the base value (T__in) for the temperature of the catalyst (34) and a heat input into the exhaust gas, which is formed from an exothermic reaction of at least results in part of a second fuel mass, which was metered for regeneration of the catalyst (34) in addition to the fuel portion of the fuel / air mixture (AF) burned in the internal combustion engine (10).