DE19752271A1

DE19752271A1 - Verfahren und Vorrichtung zur adaptiven Abgastemperatur-Schätzung und -Steuerung

Info

Publication number: DE19752271A1
Application number: DE19752271A
Authority: DE
Inventors: Christopher K Davey; Michael John Cullen; Bradley John Hieb
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1997-11-26
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2017-11-27
Also published as: US5722236A; DE19752271C2; GB9726107D0; GB2320331A; JPH10176525A; GB2320331B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von Fahrzeug emissionen und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vor richtung zur Korrektur eines Temperaturmodells eines einen katalytischen Konverter bzw. Wandler und eine NO_x(Stickoxid)- Falle aufweisenden Abgaskanals unter Einsatz eines Tempera tursensors für eine adaptive Regelung bzw. Steuerung mit Rückkopplung.

Herkömmliche Steuersysteme für Magergemisch-Motoren bzw. Brennkraftmaschinen weisen eine Luft/Kraftstoff-Steuerein richtung auf, die dem Motor-Ansaugkrümmer proportional zur gemessenen Luftmenge Kraftstoff zuführt, um ein gegenüber ei nem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis magereres gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufrechtzuerhalten. Übliche im Abgaskanal vorgesehene katalytische Dreiwege- Wandler können das während des Magerbetriebs erzeugte NO_x nicht umwandeln. Um die NO_x-Emission in die Atmosphäre gering zu halten, ist es bekannt, stromabwärts des Dreiwege- Katalysators eine NO_x-Falle anzuordnen. Bei üblichen NO_x- Fallen werden Alkalimetalle oder erdalkalische Materialien in Kombination mit Platin eingesetzt, um NO_x bei Magerbetriebs bedingungen zu speichern bzw. zu okkludieren. Zum Mechanismus des NO_x-Speicherns gehört die Oxidation von NO zu NO₂ über dem Platin, gefolgt von der anschließenden Bildung eines Ni tratkomplexes mit dem Alkali- oder dem Erdalkalimetall. Da bei stöchiometrischem oder fettem bzw. unterstöchiometrischem Betrieb die Nitratkomplexe thermodynamisch instabil sind, wird das gespeicherte NO_x freigegeben und katalytisch mit dem Überschuß an CO, H₂ und Kohlenwasserstoffen (HCs) im Abgas reduziert. Dementsprechend wird der Magergemisch-Motor peri odisch auf ein relativ fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis um geschaltet, um die NO_x-Falle zu reinigen. Die NO_x-Falle muß einer minimalen Schwellen- bzw. Grenz-Temperatur ausgesetzt sein, bevor sie wirksam arbeiten kann. Dementsprechend muß eine minimale Abgastemperatur vorliegen, bevor ein Magerge misch-Motorbetriebsmodus eingestellt werden kann. Es gibt auch eine obere oder maximale Temperatur, oberhalb derer die Falle beschädigt werden kann.

Mit der Zeit wird die NO_x-Falle mit Schwefeloxiden (SO_x) ge sättigt und muß vom SO_x gereinigt bzw. befreit werden, um das NO_x auffangen bzw. abscheiden zu können. Bei einem Verfahren zum Entfernen des SO_x ist vorgesehen, Luft direkt in den Ab gaskanal gleich stromaufwärts der Falle einzuleiten, wodurch die Temperatur der Falle erhöht wird und die Schwefelablage rungen abgebrannt werden. Um das SO_x zu entfernen, muß die NO_x-Falle unter Einsatz einer Luftfördereinrichtung und einer Luft/Kraftstoff-Anreicherung des Motors erwärmt werden (auf diese Weise verbrennt überschüssiger Kraftstoff in der Fal le). Die zum Reinigen der Falle benötigte Temperatur liegt nahe der Temperatur, die eine vorzeitige Alterung bzw. Be schädigung der Falle zur Folge hat. Es ist bereits vorge schlagen worden, einen Temperatursensor an der Falle zu posi tionieren, um das Steuersystem mit Temperaturinformation zu versorgen. Ein solcher Sensor liefert bei stationären Zustän den genaue Informationen; andererseits ist dieser teuer und außerdem für eine genaue Steuerung bei Übergangs- Fahrzuständen zu träge. Der Sensor weist eine Zeitkonstante von langer Dauer (ungefähr 15 Sekunden) auf. In dieser Zeit dauer kann die NO_x-Falle beschädigt werden. Ferner benötigt das Steuersystem Temperaturinformationen von verschiedenen Punkten im Abgassystem. Es ist aber zu kostenintensiv, an je der Stelle Sensoren anzuordnen.

Ein Verfahren zum Schätzen der Temperatur einer NO_x-Falle ist in einem nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag be schrieben. Gemäß diesem Vorschlag ist ein rückkopplungsloser Ansatz zum Modellieren der NO_x-Fallentemperatur vorgesehen, bei dem kein Sensor benötigt wird und der relativ genau ist. Dennoch wäre eine genauere Schätzung der NO_x-Fallentemperatur wünschenswert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu einem möglichst genauen Herleiten und Steuern der Temperatur einer stromabwärts eines Dreiwege-Katalysators angeordneten NO_x-Falle zu schaffen.

In bzw. bei der Falle wird ein Temperatursensor eingesetzt, um das Modell bei relativ stationären Bedingungen zu korri gieren und so eine genauere Schätzung der NO_x-Fallen temperatur zu ermöglichen.

Der Temperatursensor wird somit hinzugefügt, um die Genauig keit der Temperaturschätzung zu verbessern. Die Probleme der Zeitkonstanten des Sensors sowie des Erfordernisses mehrerer Sensoren werden bei der vorliegenden Erfindung durch ein adaptives Temperatur-Steuerschema überwunden. Der Sensor wird zur Korrektur des Modells bei relativ stationären Bedingungen eingesetzt. Das korrigierte Modell wird bei allen Bedingungen und an allen Stellen für verschiedene Kraftübertragungs- Steuerfunktionen bzw. -aufgaben, einschließlich der Steuerung von NO_x-Fallentemperaturen, verwendet.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird ein Tem peratursensor zur Messung der Temperatur im Dreiwege- Katalysator eingesetzt. Dabei wird der Temperatursensor des katalytischen Wandlers dazu benutzt, die hergeleitete oder geschätzte, durch Anwendung des Temperaturmodells erhaltene Bettmitten-Temperatur des Katalysatormaterials bzw. des Kata lysators zu korrigieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei spielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Fahrzeug-Verbrennungsmotors und einer elektronischen Motorsteuereinrichtung, das die Prinzipien der Erfindung verkörpert;

Fig. 2, 3 und 4 Flußdiagramme höherer Abstraktionsebene mit Schemata einer herkömmlichen Motor-Kraftstoff steuerung und NO_x-Reinigung nach dem Stand der Technik;

Fig. 5 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen der NO_x-Fallentemperatur;

Fig. 6 ein Flußdiagramm eines auf der NO_x-Fallentemperatur basierenden Steuerschemas für ein Steuerventil ei ner Luftfördereinrichtung;

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der der katalytische Wandler einen Temperatursensor aufweist, und

Fig. 8 eine Modifikation des Flußdiagramms aus Fig. 5b, anwendbar auf die Ausführungsform von Fig. 7.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß eine Kraftstoffpumpe 10 Kraftstoff aus einem Tank 12 durch eine Kraftstoffleitung 14 zu einem Satz von Einspritzeinrichtungen 16 pumpt, welche Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine bzw. einen Verbren nungsmotor 18 einspritzen. Die Kraftstoff-Einspritz einrichtungen 16 sind herkömmlich konstruiert und so positio niert, daß sie Kraftstoff in ihren jeweils zugehörigen Zylin der in genauen Mengen einzuspritzen, wie es von einer elek tronischen Motorsteuereinrichtung (EEC) 20 bestimmt wird. Die EEC 20 übermittelt den Einspritzeinrichtungen 16 über eine Signalleitung 21 ein Kraftstoff-Einspritzeinrichtungssignal, um ein von der EEC 20 bestimmtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufrechtzuerhalten. Der Kraftstofftank 12 enthält flüssige Kraftstoffe, wie zum Beispiel Benzin, Methanol oder ein Kraftstoffgemisch. Ein Abgassystem 22, das ein oder mehrere Auspuffrohre und einen Abgasflansch 24 aufweist, fördert bei der Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Motor entstandenes Abgas zu einem herkömmlichen katalytischen Drei wege-Wandler 26. Der Wandler 26 weist ein Katalysatormaterial 28 auf, welches das von dem Motor erzeugte Abgas chemisch in katalysiertes Abgas umwandelt.

Das katalysierte Abgas wird einer stromabwärtigen NO_x-Falle 30 zugeleitet, die Material der oben beschriebenen Art auf weist. Die Falle 30 ist in einem mit 31 bezeichneten Gehäuse angeordnet. Die NO_x-Falle ist so dargestellt, daß sie zwei mit Abstand zueinander angeordnete Abschnitte oder "Ziegel" 30a und 30b aufweist. In dem Zwischenraum zwischen den zwei Ziegeln ist ein Temperatursensor 32 angeordnet, der die Tem peratur der NO_x-Falle überwacht und mit der EEC 20 über eine Leitung 33 in Verbindung steht. Der Sensor 32 mißt die Tempe ratur der Falle während stationärer Zustände genau, weist je doch eine relativ große Zeitkonstante auf, wodurch die Meßda ten relativ ungenau sein können. Ein beheizter Abgassauer stoff(HEGO)-Sensor 34 ermittelt den Sauerstoffgehalt des von dem Motor 18 erzeugten Abgases und überträgt ein Signal über einen Leiter 36 an die EEC 20. Ein Paar HEGO-Sensoren 38 und 40 sind stromaufwärts bzw. stromabwärts der Falle 30 angeord net und liefern der EEC 20 über Leitungen 42 bzw. 44 Signale. Weitere allgemein mit 46 bezeichnete Sensoren liefern der EEC 20 zusätzliche Informationen über die Motorleistung, wie z. B. die Kurbelwellen-Stellung, die Winkelgeschwindigkeit, die Drosselstellung, die Lufttemperatur, etc. Die von diesen Sen soren stammende Information wird von der EEC 20 für die Steuerung des Motorbetriebs verwendet.

Ein am Lufteinlaß des Motors 18 angeordneter Luftmengen- Strömungssensor 50 ermittelt die in ein Ansaugsystem des Mo tors angesaugte Luftmenge und liefert der EEC 20 über eine Leitung 52 ein Luftströmungssignal. Das Luftströmungssignal wird von der EEC 20 dazu benutzt, einen als Luftmenge (AM) bezeichneten Wert zu berechnen, der eine in das Ansaugsystem strömende Luftmenge (in der Einheit lbs./min ausgedrückt) an zeigt.

Eine Luftfördereinrichtung bzw. Luftpumpe 54, die elektrisch angetrieben oder mechanisch an den Motor 18 angekoppelt sein kann, setzt die mit Atmosphärendruck eintretende Luft unter Überdruck, um Luft durch einen Luftkanal 58 in einen Abgaska nalabschnitt 60 durch eine Durchlochung bzw. durch eine Durchbohrung an der Stelle 62 stromabwärts des katalytischen Wandlers 26 und allgemein am Eintritt der NO_x-Falle 30 zu in jizieren bzw. einzuleiten. Die eingeleitete Luftmenge hängt von der Stellung eines Steuerventils 56 ab, das von der EEC 20 über einen Leiter 64 gesteuert wird. Das Steuerventil 56 kann als Schaltventil, das entsprechend einem Steuersignal öffnet und schließt, oder als Stromventil bzw. Strombegren zungsventil ausgebildet sein, welches die Strömungsrate kon tinuierlich einstellen bzw. anpassen kann.

Die EEC 20 weist weiterhin einen Mikrocomputer mit einer Zen traleinheit (CPU) 70, Eingabe- und Ausgabe(E/A)-Kanälen 72, einem Nurlesespeicher (ROM) 74 zum Speichern von Steuerpro grammen, einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 76 zur temporären Datenspeicherung, der auch als Zähler oder Zeitge ber eingesetzt werden kann, und mit einem Erhaltungsspeicher (KAM) 78 zum Speichern gelernter Werte auf. Daten werden wie dargestellt über einen herkömmlichen Datenbus übertragen. Die EEC 20 weist weiterhin einen Motor-Aus-Zeitgeber auf, der ei ne Aufzeichnung der seit dem letzten Abschalten des Motors vergangenen Zeit in einer Variablen "soaktime" erstellt.

Die von der Steuereinrichtung 20 zum Steuern des Motors 18 durchgeführte Routine für das Zuführen von flüssigem Kraft stoff ist im Flußdiagramm von Fig. 2 dargestellt. Eine rück kopplungslose Berechnung der gewünschten Kraftstoffmenge wird bei Block 100 durchgeführt. Insbesondere wird die vom Sensor 34 gelieferte Messung des angesaugten Luftmengenstromes (MAF) durch ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AFd) ge teilt, welches in dem vorliegenden Beispiel einer stöchiome trischen Verbrennung entspricht. Bei Entscheidungsblock 102 wird anschließend ermittelt, ob eine Regelung mit Rückkopp lung gewünscht ist, indem Motorbetriebsparameter, wie zum Beispiel die Kühlmitteltemperatur des Motors, überwacht wer den. Ein Kraftstoffbefehl oder ein Signal Fd für gewünschten bzw. Soll-Kraftstoff wird durch Teilen der vorher erzeugten rückkopplungslosen Berechnung des gewünschten Kraftstoffes durch eine Rückkopplungsvariable FV, gelesen bei Block 104, in Block 106 erzeugt. Das Soll-Kraftstoffsignal Fd wird dann in ein Impulsbreitensignal fpw bei Block 108 zum Betätigen einer Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 16 umgewandelt, wodurch dem Motor 18 Kraftstoff entsprechend dem Soll- Kraftstoffsignal Fd zugeführt wird.

Die von der Steuereinrichtung 20 zur Erzeugung der Kraft stoff-Rückkopplungsvariablen FV durchgeführte Luft/Kraft stoff-Rückkopplungsroutine ist im Flußdiagramm in Fig. 3 dar gestellt. Bei rückgekoppelter Regelung - wie bei Block 110 bestimmt - wird ein Zwei-Zustands-Signal EGOS bei Block 112 aus dem vom Sensor 34 gelieferten Signal erzeugt. Wenn das Signal EGOS niedrig ist, jedoch während der vorhergehenden Hintergrundschleife der Steuereinrichtung 20 hoch war, wird ein vorbestimmter Proportionalterm Pj von der Rückkopplungs variablen FV bei Block 114 subtrahiert (Entscheidungsblöcke 116 und 118). Wenn das Signal EGOS niedrig ist und auch wäh rend der vorhergehenden Hintergrundschleife niedrig war, wird ein vorgegebener Integralterm Δj von der Rückkopplungsvaria blen FV bei Block 120 subtrahiert.

Andererseits wird, wenn das Signal EGOS hoch ist und auch während der vorhergehenden Hintergrundschleife der Steuerein richtung 20 hoch war, wie bei den Entscheidungsblöcken 116 und 122 bestimmt, ein Integralterm Δi zur Rückkopplungsvaria blen FV bei Block 124 hinzuaddiert. Wenn das Signal EGOS hoch ist, jedoch während der vorhergehenden Hintergrundschleife niedrig war, wird dagegen ein Proportionalterm Pi zur Rück kopplungsvariablen FV bei Block 126 hinzuaddiert.

Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen, in der der Magerfahr- Motorbetriebsmodus dargestellt ist. Im allgemeinen wird der Luft/Kraftstoff-Betrieb während des Magerfahrmodus ohne Rück kopplung bei einem vorgegebenen Wert, wie z. B. 19 kg Luft/kg Kraftstoff, zur Verbesserung der Kraftstoffsparsamkeit durch geführt bzw. fortgesetzt. Dabei speichert NO_x auffangendes Material 32 durch den katalytischen Wandler 26 hindurchströ mende Stickoxide. Das Material 32 muß periodisch von gespei cherten Stickoxiden befreit werden, indem der Motor mit einem unterstöchiometrischen bzw. fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird. Bei Block 150 werden Magerfahr- Betriebsbedingungen, wie beispielsweise eine oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegende Fahrzeuggeschwindigkeit oder ei ne oberhalb eines vorgegebenen Wertes vorhandene Drosselstel lung überprüft. Ein Magerfahr-Betrieb wird jedoch nur dann begonnen, wenn das Material 32 bei Block 150 überprüft nahe seiner Kapazität ist und gereinigt werden sollte, wie bei Block 152 bestimmt. Sollte dies der Fall sein, wird bei Block 154 eine Rückkopplungsvariable FV erzeugt, wie es bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit Rückkopplung oder bei einem unterstöchiometrischen Luft/Kraftstoff- Verhältnis ohne Rückkopplung vorgesehen ist. Das Reinigen der NO_x-Falle kann für ein variables Zeitintervall fortgeführt werden, bis die Falle ausreichend frei von NO_x ist.

Falls Reinigungsbedingungen nicht vorhanden sind, fährt die Routine mit Magerfahr-Bedingungen fort. Die Motordrehzahl und die Last werden bei Block 156 gelesen, weiterhin wird die Luft/Kraftstoff-Regelung mit Rückführung bei Block 158 außer Kraft gesetzt, und eine Rückkopplungsvariable FV wird in ei ner rückkopplungslosen Weise erzeugt, um einen Motorbetrieb mit magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorzusehen. Insbeson dere wird bei diesem bestimmten Beispiel bei Block 160 die Rückkopplungsvariable FV durch Lesen eines Tabellenwertes als Funktion der Motordrehzahl und der Last und durch Multipli zieren des Tabellenwertes mit einem Multiplikator LMULT er zeugt. Das resultierende Produkt wird dann zu einem dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Bezugswert entsprechenden Wert Eins (unity) hinzuaddiert. Der Multiplikator LMULT, der zwischen 0 und Eins variiert, wird allmählich bzw. stufenwei se inkrementiert, um den Motor-Luft/Kraftstoff-Betrieb bis zu einem gewünschten mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu ver ändern. Dadurch wird die Rückkopplungsvariable FV erzeugt, die das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigt.

Die Betriebsvorgänge, bei denen auf Magerbetrieb ein NO_x- Reinigungsbetrieb folgt, dauern solange an, wie der Wirkungs grad der Falle oberhalb eines gewünschten Wirkungsgrads bleibt. Wenn der Wirkungsgrad abnimmt, kann die Magerfahrzeit reduziert werden, um die Falle öfter zu reinigen. Es ist je doch bekannt, daß im Kraftstoff vorhandener Schwefel die NO_x- Falle mit Schwefeloxiden (SO_x) verunreinigt. Falls diese nicht entfernt werden, ist es der NO_x-Falle nicht möglich, die NO_x-Auffangfunktion wahrzunehmen. Falls der Wirkungsgrad der Falle ein häufigeres Reinigen erfordert als in einem vor gegebenen Zeitintervall, kann dies bedeuten, daß eine SO_x- Reinigung notwendig ist. Eine SO_x-Reinigung erfordert es, die Abgase über die Falle mit einer höheren Temperatur zu führen, als sie für ein NO_x-Reinigen notwendig ist. Um die höhere Temperatur zu erzielen, wird durch Einwirkung der Steuerein richtung 20 zusätzliche Luft von der Luftfördereinrichtung 54 an der Durchlochungsstelle 62 zugeführt, die nahe dem Ein trittsbereich der Falle 30 und stromabwärts nahe der Stelle ist, die allgemein mit "B" in Fig. 1 bezeichnet ist.

In Fig. 5 ist ein Flußdiagramm dargestellt, das die Schritte in einer von der EEC 20 zum Herleiten der Temperatur der NO_x- Falle durchgeführten Routine zeigt. In die Temperaturermitt lungs-Routine wird bei 200 eingetreten und bei 202 wird ein Initialisierungsflag EXT_INIT überprüft, um zu bestimmen, ob bestimmte Temperaturvariablen initialisiert worden sind. Falls nicht, werden die Temperaturvariablen bei 204 initiali siert, wonach das Flag EXT_INIT auf 1 gesetzt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform werden bestimmte Temperaturvaria blen vorteilhafterweise in einer Art initialisiert, die Fälle berücksichtigt, bei denen ein Motor für kurze Zeitperioden abgeschaltet sein kann, in denen die NO_x-Falle 30 nicht auf Umgebungstemperatur abgekühlt sein könnte. Übertemperaturzu stände der NO_x-Falle werden dementsprechend vermieden, indem die NO_x-Fallentemperatur bei dem Anlassen des Motors ge schätzt wird als Funktion einer geschätzten NO_x- Fallentemperatur bei Motorabschaltung, der Umgebungstempera tur, einer kalibrierbaren Zeitkonstanten, die die Abkühlung der NO_x-Falle anzeigt, sowie der seit der Motorabschaltung bis zu einem nachfolgenden Motorbetrieb verstrichenen Zeit. Die Initialisierung der Temperatur an Stellen "B", "C" und "D" wird entsprechend der folgenden Gleichungen 1, 2 und 3 erreicht:

ext_ntB_init = ((ext_ntB_prev - infamb). fnexp(-soaktime/tc_ntB)) + infamb (1)

ext_ntC_init = ((ext_ntC_prev - infamb). fnexp(-soaktime/tc_ntC)) + infamb (2)

ext_tso = ext_ntD_init = ext_ntC_init (3)

wobei:
ext_ntB_prev = geschätzte NO_x-Fallentemperatur bei Ab schalten des Motors,
fnexp ein Tabellenwert, der eine Exponentialfunktion an nähert,
soaktime = Zeit in Sekunden seit dem Abstellen des Mo tors,
tc_nt = eine empirisch ermittelte Zeitkonstante in Se kunden, die der Abkühlung des Abgases an einer gekennzeichne ten Stelle, wie zum Beispiel "B", entspricht,
infamb = hergeleitete Umgebungstemperatur und
ext_tso = geschätzte Temperatur an der Temperatursensor- Stelle "D".

Die Umgebungstemperatur kann wie oben angegeben berechnet oder mit einem Sensor gemessen werden. Wenn die Umgebungstem peratur berechnet wird (infamb), wird der Wert im Erhaltungs speicher 78 gespeichert und bei Block 204 initialisiert. Wenn die absolute Differenz zwischen der Luftfüllungstemperatur (ACT) und der Motor-Kühlmitteltemperatur (ECT) innerhalb ei ner kalibrierbaren Toleranz - üblicherweise 6 Grad - liegt, kann angenommen werden, daß der Motor eine Gleichgewichts- oder Umgebungstemperatur aufweist und daher die Umgebungstem peratur gleich ACT ist. Ansonsten wird angenommen, daß die Umgebungstemperatur die geringere der zuletzt aus dem KAM 78 bekannten Umgebungstemperatur oder der ACT ist.

Falls der Motor läuft und falls die Motor-Kühlmitteltem peratur und die Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb minimaler Werte liegen, wird dann eine einen stationären Zustand er zwingende Funktion als ACT-Δ berechnet, wobei Δ ungefähr -12,2°C (10 Grad F) beträgt, falls die Kupplung für die Kli maanlage nicht im Eingriff ist, und ungefähr -6,67°C (20 Grad F) beträgt, falls die Kupplung für die Klimaanlage im Eingriff ist. Normalerweise wird die Erzwingungsfunktion durch einen gleitenden Mittelwert gefiltert, aber wenn ACT kleiner als die hergeleitete Umgebungstemperatur ist, wird infamb sofort auf den Wert ACT gesetzt.

Bei Block 210 wird die momentane Bettmitten (üblicherweise 1'' im ersten ziegelförmigen Element)-Temperatur des katalyti schen Wandlers 26 z. B. in einer in der US-PS 54 14 994 näher beschriebenen Weise berechnet. Bei Block 211 wird die in Block 210 berechnete Bettmitten-Temperatur durch Hinzufügen eines adaptiven Temperaturkorrekturwertes als eine Funktion der Luftmenge korrigiert. Vorzugsweise sind drei (3) Korrek turwerte im KAM 78 für drei (3) unterschiedliche Luftmengen bereiche des Motors gespeichert. Auf den geeigneten Korrek turwert wird unter Zugrundelegung der gemessenen Luftmenge zugegriffen. Die Korrekturwerte werden adaptiv während des Fahrzeugbetriebs unter relativ stationären Bedingungen ge lernt, wie vollständiger nachfolgend beschrieben werden wird, und im KAM 78 zur Verwendung bei dem in Block 211 durchge führten Programmschritt gespeichert.

Bei Block 212 wird der Temperaturverlust im Abgaskanal zwi schen der Bettmitte des katalytischen Wandlers 26 und dem Eintritt "B" in die NO_x-Falle 30 entsprechend Gleichung 4 be rechnet.

ext_ls_ntB =
FNLS_NTB(am).[(ext_cmd + ext_ntB_prev)/2-infamb] (4)

wobei:
FNLS_NTB(am) ein dimensionsloser, in einer durch den Luftmengenstrom (am) indizierten Tabelle enthaltener Wert ist, und einen Temperaturabfall zwischen dem katalytischen Wandler und der Stelle "B" als Funktion von (am) anzeigt,
ext_cmd = momentane, in Block 210 berechnete Katalysa tor-Bettmittentemperatur des Wandlers und
ext_ntB_prev = der Wert von ext_ntB für die vorhergehen de Schleife ist.

Bei Block 214 wird die in einem stationären Zustand vorhande ne NO_x-Fallen-Einlaßtemperatur an der Stelle "B" entsprechend Gleichung 5 berechnet:

ext_ss_ntB = ext_cmd - ext_ls_ntB (5)

Dies ist die Abgastemperatur vor der Durchlochungsstelle 62 des Luftkanals 58, die stromaufwärts in der Nähe des Ein tritts der NO_x-Falle 30 liegt. Diese Temperatur wird durch Subtrahieren des bei Block 212 berechneten Temperaturverlu stes von der korrigierten, bei Block 211 berechneten Kataly sator-Bettmittentemperatur ermittelt.

Bei Block 216 wird die Zeitkonstante des Temperaturanstiegs am Falleneinlaß als Funktion des Luftmengenstroms entspre chend Gleichung 6 berechnet:

tc_ntB_run = FNTC_NTB(am) (6)

wobei:
FNTC_NTB (am) = ROM-Kalibrierungsdaten-Tabellenwert der Zeitkonstante in Sekunden, indiziert durch die Luftmenge.

Bei Block 218 wird eine Filterkonstante, die eine exponenti elle Glättungsfunktion durchführt, aus der bei Block 216 er mittelten Zeitkonstanten gemäß Gleichung 7 berechnet.

fk_ntB = 1/(1 + tc_ntB_run/bg_tmr) (7)

wobei:
bg_tmr die Zeit in Sekunden zur Ausführung der Hinter grundschleife ist.

Bei Block 220 wird die momentane NO_x-Fallen-Einlaßtemperatur an der Stelle "B" entsprechend Gleichung 8 berechnet, basie rend auf dem vorherigen Momentanwert bei "B", dem neuen ge schätzten Wert im stationären Zustand und einer vorgegebenen Temperatur-Änderungsrate bei "B" als Funktion des Motor- Luftmengenstroms:

ext_ntB = fk_ntB.ext_ss_ntB + (1-fk_ntB). ext_ntB_prev (8)

wobei:
ext_ntB_prev = vorheriger Wert der Einlaßtemperatur.

Die Temperatur an der Vorderseite "C" des Materials 32 ist der Gesamt-Wärmestrom geteilt durch die Wärmekapazität des Abgasstroms, wobei für den Moment die Wirkung der exothermen Reaktion des Abgases mit dem Fallenmaterial auf diese Tempe ratur außer Acht gelassen wird. Bei Block 222 wird dieser Ge samt-Wärmestrom entsprechend Gleichung 9 berechnet.

tot_heat_flw
= EXT_CP_FUEL2.fuel_flow.ext_ntB
+ EXT_CP_AIR2.am.ext_ntB
+ EXT_CP_AIR2.airpump_am.infamb (9)

wobei:
EXT_CP_FUEL2 = Wärmekapazität des Kraftstoffs und eine Kalibrierungskonstante ist,
EXT_CP_AIR2 = Wärmekapazität der Luft und eine Kalibrie rungskonstante ist,
airpump_am = Luftmengenstrom der Luftpumpe in kg/min
am = Luftmengenstrom des Motors (kg/min)
fuel_flow = Kraftstoffstrom des Motors (kg/min).

Die Wärmekapazität dieses Gesamt-Wärmestroms wird entspre chend Gleichung 10 bei Block 224 berechnet:

exh_ht_cap
= EXP_CP_AIR2.(am + airpump_am)
+ EXT_CP_FUEL2.fuel_flow (10)

Wie zuvor ausgeführt, ergibt sich die Temperatur an der Vor derseite "C" des Fallenmaterials 32 vor der exothermen Reak tion aus dem bei Block 222 berechneten Gesamt-Wärmestrom ge teilt durch die bei Block 224 berechnete Wärmekapazität des Wärmestroms. Die Berechnung erfolgt bei Block 226 gemäß Glei chung 11:

ext_ntC_before_exo = tot_heat_flw/exh_ht_cap (11)

Die Berechnung der exothermen Energie hängt davon ab, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis am Eingang der NO_x-Falle 30 fett oder mager ist, wie bei Block 228 berechnet. Das Abgas- Luft/Kraftstoff-Verhältnis am Eintritt zur NO_x-Falle 30 wird gemäß Gleichung 12 berechnet.

lambse_ntr = lambse_exh.((airpump_am + am)/am) (12)

wobei:
lambse_exh das Abgas-Luft/Kraftstoff-Gleichgewichts verhältnis ist, das gemessen wird, bevor die Luft aus der Luftpumpe in das Abgas bzw. die Abgasanlage eingeleitet wird.

Falls das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett ist, ist die exo therme Energie durch die Größe der Luftfördermenge der Luft fördereinrichtung begrenzt und proportional zu dieser Größe. Sobald sämtliche überschüssige Luft verbrannt ist, können zu sätzliche aus dem fetten Zustand resultierende Produkte (Kohlenwasserstoffe) nicht verbrennen oder weitere Wärme er zeugen. Falls ein fetter Zustand vorliegt, wie bei Block 230 bestimmt, wird die exotherme Energie entsprechend Gleichung 13 berechnet, wie bei Block 232 angegeben.

ntr_exo_energy = airpump_am. FN_NTR_EXO_R (lambda_ntr) (13)

wobei:
FN_NTR_EXO_R(lambda_ntr) ein Wert ist, der aus einer Ta belle erhalten wird, die die exotherme Energie beschreibende empirische Daten für die Luftmenge der Luftfördereinrichtung gegenüber dem Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis enthält.

Falls das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist, wird dann die exotherme Energie in Block 234 entsprechend Gleichung 14 be rechnet. Bei mageren Verhältnissen ist die exotherme Energie durch die Luftmenge des Motors begrenzt und zu dieser propor tional, wobei die Luftmenge bei einem gegebenen Gleichge wichtsverhältnis proportional zur Kraftstoffmenge oder Wärme energie ist:

ntr_exo_energy = (am).FN_NTR_EXO_L(lambs_ntr) (14)

wobei:
FN_NTR_EXO_L(lambse_ntr) ein Wert ist, der aus einer Ta belle erhalten wird, die die exotherme Energie beschreibende empirische Daten für die Luftmenge der Luftfördereinrichtung gegenüber dem Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis enthält.

In beiden Fällen wird, falls die Luftfördereinrichtung 54 eingeschaltet ist, wie in Block 235 bestimmt, ein weiter un ten beschriebener adaptiver Korrekturterm apx_cor_tmp für die exotherme Energie aus dem KAM-Speicher 78 bei Block 236 gele sen und bei der Berechnung der exothermen Temperatur bei Block 238 entsprechend Gleichung 15 berücksichtigt. Vorzugs weise werden drei (3) Korrekturwerte im KAM-Speicher 78 für drei (3) unterschiedliche Luftmengenbereiche des Motors ge speichert. Auf den geeigneten Korrekturwert wird basierend auf der gemessenen Luftmenge zugegriffen. Die exotherme Tem peratur ist die in den Gleichungen 13 oder 14 berechnete exo therme Energie geteilt durch die in Gleichung 10 berechnete Wärmekapazität.

ext_ntr_exo = ntr_exo_energy/exh_ht_cap + apx_cor_tmp (15)

Falls die Luftfördereinrichtung 54 ausgeschaltet ist, wird sodann der adaptive Korrekturterm apx_cor_tmp in Block 237 auf 0 gesetzt.

Die Erzwingungsfunktion oder das stationäre Äquivalent der Temperatur nahe der Vorderseite des NO_x auffangenden Materi als 32, bezeichnet als "C", wird in Block 239 entsprechend Gleichung 16 berechnet und stellt die kombinierte Temperatur aufgrund der Gastemperatur und der von der Luftpumpe hervor gerufenen exothermen Energie bzw. Temperatur dar. Die Durchlochungsstelle 62 der Luftfördereinrichtung ist nahe ge nug an der NO_x-Falle 30, um einen Temperaturabfall von "B" nach "C" zu ignorieren.

ext_ss_ntC = ext_ntC_before_exo + ext_ntr_exo (16)

Die Zeitkonstante des Temperaturanstiegs nahe der Vorderseite "C" der Falle 30 ist eine kalibrierbare Funktion des Gesamt- Luftstroms und wird bei Block 240 entsprechend Gleichung 17 berechnet.

tc_ntC_run = FNTC_NTC(am + airpump_am) (17)

wobei:
FNTC_NTC = ROM-Kalibrierungsdaten-Tabellenwert der Zeit konstante in Sekunden, indiziert durch die Gesamt-Luftmenge.

Bei Block 241 wird eine Filterkonstante zum Durchführen einer Glättungsfunktion gemäß Gleichung 18 basierend auf der gemäß Gleichung 17 berechneten Zeitkonstanten berechnet:

fk_ntC = 1/(1 + tc_ntC_run/bg_tmr) (18)

Schließlich wird bei Block 242 die momentane Temperatur nahe der Vorderseite "C" der Falle 30 gemäß Gleichung 19 aus dem vorherigen Wert, dem neuen stationären Wert sowie aus der Filterkonstanten berechnet:

ext_ntC = fk_ntC . ext_ss_ntC + (1-fk_ntC) . ext_ntC_prev (19)

wobei:
ext_ntC_prev = der Wert des in der vorhergehenden Schleife berechneten ext_ntC ist.

In den Blöcken 244 bis 248 wird eine Temperatur berechnet, die für eine mittlere Temperatur der Falke 30 repräsentativer ist. Bei Block 244 wird die im stationären Zustand vorhandene mittlere Temperatur der Falle 30 gemäß Gleichung 20 berech net, die auf der Annahme basiert, daß kein Temperaturabfall von der Stelle "C" bis zur Stelle "D" vorhanden ist und des halb bei einem stationären Zustand die beiden Temperaturen gleich sind.

ext_ss_ntD = ext_ntC (20)

Die Temperatur an der Stelle "D" bleibt im allgemeinen hinter der Temperatur an der Stelle "C" zurück, was durch eine Zeit konstante als Funktion der Luftmenge beschrieben werden kann. Diese Zeitkonstante ist auf die Wärmekapazität des Fallen substrats und des Fallenmaterials zurückzuführen. Bei Block 246 wird die Zeitkonstante an der Stelle "D" in der Falle entsprechend Gleichung 21 berechnet. Die Zeitkonstante ist eine Funktion des Gesamt-Luftstroms:

tc_ntD_run = FNTC_NTD(am + airpump_am) (21)

Aus der Zeitkonstante wird eine Filterkonstante bei Block 248 gemäß Gleichung 22 berechnet:

fk_ntD = 1/(1 + tc_ntD_run/bg_tmr) (22)

Schließlich wird die momentane mittlere Temperatur der Falle 30 bei Block 250 gemäß Gleichung 23 aus dem vorhergehenden Wert, dem neuen stationären Wert und der Filterkonstanten be rechnet:

ext_ntD = fk_ntD . ext_ss_ntD + (1-fk_ntD) . ext_ntD_prev (23)

Bei Block 252 wird eine Schätzung dessen berechnet, was der Temperatursensor 32 anzeigen sollte. Die geschätzte mittlere, bei Block 250 bestimmte Substrattemperatur der NO_x-Falle ist eine Schätzung der momentanen Temperatur an der Stelle des Temperatursensors 32 unter der Annahme, daß kein stationärer Temperaturabfall zwischen der Stelle "D" und der Stelle des Sensors vorhanden ist. Diese Gleichheit wird in Gleichung 24 zum Ausdruck gebracht:

ext_ss_tso = ext_ntD (24)

Die aktuelle bzw. tatsächliche Anzeige des Sensors 32 ist ge genüber diesem Wert aufgrund seiner thermischen Masse verzö gert. Um zu schätzen, was der Sensor 32 während Übergangsbe dingungen anzeigen wird, wird die geschätzte Temperatur durch eine auf den Sensor 32 bezogene Zeitkonstante angepaßt, wie in Gleichung 25 angegeben:

ext_tso =
fk_tso.ext_ss_tso + (1-fk_tso).ext_tso_prev (25)

wobei:
ext_tso_prev = vorherige geschätzte Sensoranzeige,
tc_tso_run = FNTC_TSO(am + airpump_am) = ROM-Kali brierungsdaten-Tabellenwert der Zeitkonstante in Sekunden, indiziert durch die Gesamt-Luftmenge, und
fk_tso = 1/(1-tc_tso_run/bg_tmr) = Filterkon stante des Sensors.

Bei Block 254 wird der Fehler zwischen dem geschätzten Sen sor-Ausgangssignal (exh_tso) und dem tatsächlichen Sensor- Ausgangssignal (tso_act) gemäß Gleichung 26 berechnet:

ext_err_tso = ext_tso - tso_act (26)

Bei Block 256 wird bestimmt, ob relativ stationäre Bedingun gen vorliegen und somit ein adaptives Lernen fortgeführt wer den kann. Solche Bedingungen sind vorhanden, falls (a) der absolute Wert der Differenz zwischen der stationären Schät zung des Ausgangssignals des Sensors 32 und der momentanen Schätzung geringer ist als ein anpaßbarer Toleranzwert TSO_ADP_TOL, wie in Gleichung 27 angegeben, und (b) die mo mentane Schätzung der vom Sensor 33 gemessenen Temperatur größer ist als ein vorgegebener minimaler Temperaturwert TSO_ADP_MIN, wie in Gleichung 28 angegeben:

abs(ext_ss_tso - ext_tso) < TSO_ADP_TOL (27)

ext_tso < TSO_ADP_MIN (28)

Falls die Bedingungen der Gleichungen 27 und 28 erfüllt sind und die Luftfördereinrichtung 54 angeschaltet ist, (Entscheidungsblock 258) wird sodann ein Term zum Korrigieren der Temperatur aufgrund der exothermen Temperatur der Luft pumpe bei Block 260 gelernt bzw. adaptiv angepaßt. Der Kor rekturterm ist ein gleitender Mittelwert des Fehlers zwischen der geschätzten und der tatsächlichen Sensoranzeige und ist im KAM-Speicher 78 gespeichert. Die Prozedur zum Lernen der adaptiven Korrekturen bei einer gegebenen Luftmenge ist wie folgt: Es wird angenommen, TSO_ADP_AM1, TSO_ADP_AM2 und TSO_ADP_AM3 seien drei (3) kalibrierbare Luftmengenniveaus, die drei Bereiche definieren, in denen drei adaptive Koeffi zienten gelernt werden. Falls der vorliegende gemessene Luft mengenwert (am) kleiner als TSO_ADP_AM1 ist, wird der adapti ve exotherme Korrekturwert, der gelernt wird, durch Gleichung 29 ausgedrückt:

apx_cor1 = fk_apx_cor1.ext_err_tso + (1-fx_apx_cor1).apx_cor1_prev (29)

wobei:
fk_apx_cor1 = 1/(1 + tc_APX_COR1/bg_tmr)
tc_APX_COR1 = die Zeitkonstante, die die gewünschte Rate des adaptiven Lernens steuert,
fk_apx_cor1 = das Filterkonstanten-Äquivalent der Zeitkon stanten, und
apx_cor1_prev = der vorhergehende adaptive Korrekturterm ist.

In ähnlicher Weise wird, falls der vorhandene gemessene Luft mengenwert (am) zwischen TSO_ADP_AM1 und TSO_ADP_AM2 liegt, sodann der adaptive exotherme zu lernende Korrekturterm durch Gleichung 30 ausgedrückt:

apx_cor2 = fk_apx_cor2.ext_err_tso + (1-fx_apx_cor2).apx_cor2_prev (30)

Schließlich wird, falls der vorhandene gemessene Luftmengen wert (am) zwischen TSO_ADP_AM2 und TSO_ADP_AM3 liegt, der ad aptive exotherme zu lernende Korrekturterm durch Gleichung 31 ausgedrückt.

apx_cor3 = fk_apx_cor3.ext_err_tso + (1-fx_apx_cor3).apx_cor3_prev (31)

Die Werte für apx_cor1, apx_cor2, apx_cor3 sind im KAM- Speicher 78 gespeichert.

Wie zuvor ausgeführt, enthält die Berechnung der exothermen Temperatur bei Block 238 den adaptiven, bei Block 260 gelern ten Korrekturterm, wie in Gleichung 15 angegeben.

Falls die Bedingungen der Gleichungen 27 und 28 erfüllt sind und die Luftfördereinrichtung 54 ausgeschaltet ist, (Entscheidungsblock 258) wird sodann ein adaptiver Korrektur term für die Wandler-Bettmittentemperatur bei Block 262 ge lernt. Der Korrekturterm ist ein gleitender Mittelwert des Fehlers zwischen den geschätzten und den tatsächlichen Sen soranzeigen und ist im KAM-Speicher 78 gespeichert. Die Pro zedur zum Lernen der adaptiven Korrekturen bei einer gegebe nen Luftmenge ist wie folgt. Falls der vorhandene gemessene Luftmengenwert (am) geringer als TSO_ADP_AM1 ist, wird sodann der adaptive Korrekturterm für die Wandler-Bettmitte, der ge lernt wird, durch Gleichung 32 bestimmt:

cmd_cor1 = fk_cmd_cor1.ext_err_tso + (1-fx_cmd_cor1).cmd_cor1_prev (32)

wobei:
fk_cmd_cor1 = 1/(1 + tc_CMD_COR1/bg_tmr).

In ähnlicher Weise wird, falls der vorhandene gemessene Luft mengenwert (am) zwischen TSO_ADP_AM1 und TSO_ADP_AM2 liegt, der adaptive zu lernende Korrekturterm für die Wandler- Bettmitte durch Gleichung 33 bestimmt:

cmd_cor2 = fk_cmd_cor2.ext_err_tso + (1-fx_cmd_cor2).cmd_cor2_prev (33)

wobei:
fk_cmd_cor2 = 1/(1 + tc_CMD_COR2/bg_tmr).

Schließlich wird, falls der vorliegende gemessene Luftmengen wert (am) zwischen TSO_ADP_AM2 und TSO_M)P_AM3 liegt, der ad aptive zu lernende Korrekturterm für die Wandler-Bettmitte durch Gleichung 34 ausgedrückt:

cmd_cor3 = fk_cmd_cor3.ext_err_tso + (1-fx_cmd_cor3).cmd_cor3_prev (34)

wobei:
fk_cmd_cor3 = 1/(1 + tc_CMD_COR3/bg_tmr).

Die Werte für cmd_cor1, cmd_cor2, cmd_cor3 sind im KAM- Speicher 78 gespeichert.

Die bei Block 210 durchgeführte Berechnung der Bettmittentem peratur des Katalysatormaterials des katalytischen Wandlers wird bei der nächsten Hintergrundschleife in Block 211 durch einen der drei (3) Korrekturterme abhängig von der gemessenen Luftmenge gemäß Gleichung 35 korrigiert.

ext_cmd = current_calculation + cmd_cor (35)

wobei:
cmd_cor = cmd_cor1, cmd_cor2 oder cmd_cor3, abhängig von der Luftmenge (am),
current_calculation = bei Block 210 durchgeführte Berechnung.

Die Kenntnis der Temperatur der NO_x-Falle erlaubt verschiede ne Steuerschemata. Ein Schema ist es, den rückkopplungslosen Magerbetrieb außer Kraft zu setzen und in einen rückgekoppel ten stöchiometrischen Betrieb einzutreten, falls die ge schätzte Temperatur größer als eine vorgegebene maximale Tem peratur ist. Falls die Temperatur während des stöchiometri schen Betriebs zu hoch bleibt, kann ein fetter rückkopplungs loser Betriebsmodus aufgerufen werden.

Eine andere Anwendung ist die Steuerung des Steuerventils 56 der Luftfördereinrichtung gemäß dem in fig. 6 dargestellten Flußdiagramm. In die in Fig. 6 gezeigte Routine wird bei 260 eingetreten. Bei Block 262 wird der Status des der Luftför dereinrichtung zugeordneten Flags AIR_PMP_FLG überprüft. Falls das Flag gesetzt ist, was anzeigt, daß die Luftför dereinrichtung eingeschaltet ist, wird sodann die Fallentem peratur an der Stelle "C" der NO_x-Falle mit einer Maximaltem peratur verglichen, oberhalb derer die Falle einer irrever siblen Beschädigung ausgesetzt ist. Falls die Maximaltempera tur überschritten ist, wie vom Block 264 bestimmt, wird die Luftpumpe bei Block 266 abgeschaltet und das Flag AIR_PMP_FLG zurückgesetzt, wonach die Routine zum Hauptprogramm zurück kehrt. Andererseits wird, falls die Luftfördereinrichtung nicht eingeschaltet ist und eine Schwefelreinigung der NO_x- Falle notwendig ist, wie vom Block 268 bestimmt, die Fallen temperatur an der Stelle "D" beim Block 270 überprüft, um zu bestimmen, ob die Temperatur geringer als die für ein SO_x- Reinigen erforderliche Minimaltemperatur ist. Falls dies so ist, wird die Luftfördereinrichtung bei Block 272 eingeschal tet, um die NO_x-Fallentemperatur anzuheben, und das Flag AIR_PMP_FLG wird gesetzt. Anschließend kehrt die Routine zum Hauptprogramm zurück.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar gestellt, bei der gleiche Elemente wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Fig. 7 unterscheidet sich von Fig. 1 darin, daß der katalytische Wandler 26 auch mit einem Temperatursensor 282 versehen ist, der mit der EEC 20 über eine Leitung 284 verbunden ist. Bei vorhandenem Sensor 282 wird der Sensor 32 in der Falle 31 nicht länger benötigt, um die Katalysator-Bettmittentemperatur zu korrigieren. Statt dessen läuft die Routine aus den Fig. 5a-5b modifiziert ab, beginnend bei Block 252, wie in Fig. 8 dargestellt. Die sowohl vom Sensor 32 als auch vom Sensor 282 abgefragte Tem peratur wird bei Block 252' ausgewertet werden. Dabei wird angenommen, daß kein stationärer Temperaturabfall zwischen der Stelle in der Bettmitte und der Stelle des Sensors 282 vorhanden ist. Diese Gleichheit wird in Gleichung 36 zum Aus druck gebracht:

ext_ss_tso = ext_cmd (36)

Die tatsächliche Anzeige des Sensors 282 ist aufgrund seiner thermischen Masse gegenüber diesem Wert verzögert. Um in etwa zu schätzen, was der Sensor 282 während Übergangsbedingungen anzeigen wird, wird die geschätzte Temperatur durch eine auf den Sensor 282 bezogene Zeitkonstante angepaßt, wie in Glei chung 25 angegeben.

Wenn relativ stationäre Bedingungen vorhanden sind, was in Block 256' basierend auf den Gleichungen 27 und 28 festge stellt wird, wird sodann das adaptive Lernen für den Korrek turterm für die Bettmitte in Block 262' durchgeführt. Das ad aptive Lernen erfolgt dann wie zuvor beschrieben unter Ver wendung der Gleichungen 32-34 und des in Block 254' mit Bezug auf den Sensor 282 berechneten Fehlers.

Falls die Luftfördereinrichtung angeschaltet ist, was von Block 258' festgestellt wird, erfolgt sodann der Lernvorgang des Korrekturterms für die exotherme Energie bei Block 260', wie zuvor in Verbindung mit Block 260 beschrieben. Andern falls kehrt die Routine zum Hauptprogramm zurück.

Die bei Block 210 durchgeführte Berechnung der Bettmittentem peratur des Katalysatormaterials des katalytischen Wandlers wird bei der nächsten Hintergrundschleife durch einen der drei (3) in Block 262' gelernten Korrekturterme korrigiert.

Claims

1. Verfahren zum Schätzen der Temperatur einer NO_x-Falle, die in einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors angeord net ist und einen Sensor zum Messen der Temperatur der Falle aufweist, mit folgenden Schritten:
Schätzen der momentanen Temperatur der Falle (30);
Schätzen des Temperatur-Ausgangssignals des Sensors (32), basierend auf einer vorhergehenden Schätzung des Sensor- Ausgangssignals, der momentanen Fallentemperatur und ei ner vorbestimmten Temperatur-Änderungsrate des Sensors (32) als Funktion des Motor-Luftmengenstroms;
Berechnen des Temperaturfehlers zwischen dem geschätzten Sensor-Ausgangssignal und dem tatsächlichen Ausgangs signal des Sensors;
Lernen eines Korrekturterms für die Fallentemperatur ba sierend auf dem Temperaturfehler und
Korrigieren der geschätzten Fallentemperatur unter Ver wendung des Korrekturterms.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Falle (30) im Ab gaskanal stromabwärts eines katalytischen Wandlers (26) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß folgende zu sätzliche Schritte vorgesehen sind:
Schätzen der momentanen Bettmittentemperatur des Wandlers (26) und
Berechnen der exothermen Temperatur am Falleneinlaß,
wobei der Schritt des Schätzens der momentanen Temperatur der Falle (30) auf der Bettmittentemperatur und der exo thermen Temperatur basiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abgaskanal eine Durchlochungsstelle aufweist, die zwischen dem Wand ler und der Falle angeordnet ist, um gesteuerte Luftmen gen dem Abgas vor dem Eintritt in die Falle hinzuzufügen, dadurch gekennzeichnet, daß der Lernschritt umfaßt:
Lernen eines adaptiven Korrekturterms für die exotherme Temperatur basierend auf dem Fehler und Korrigieren der Berechnung der exothermen Temperatur unter Verwendung des adaptiven Korrekturterms für die exotherme Temperatur.

4. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß ferner folgende Schritte vorgesehen sind:
Lernen eines adaptiven Korrekturterms für die Katalysa tor-Bettmittentemperatur basierend auf dem Fehler;
Korrigieren der geschätzten Bettmittentemperatur unter Verwendung des Korrekturterms für die Bettmittentempera tur.

5. Verfahren zum Steuern der Temperatur einer NO_x-Falle mit den Schritten des Schätzens der Fallentemperatur gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ferner folgende Schritte vorgesehen sind:
Reduzieren der Luftmenge, falls die NO_x-Fallentemperatur eine vorbestimmte Maximaltemperatur überschreitet und
Erhöhen der Menge und Befehlen eines rückgekoppelten stöchiometrischen Motorbetriebsmodus, falls die NO_x- Fallentemperatur unter eine vorbestimmte Minimaltempera tur abfällt.

6. Verfahren zum Schätzen der Temperatur einer NO_x-Falle (30), die in einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors (18) stromabwärts eines katalytischen Wandlers (26) ange ordnet ist und die einen Sensor (32) zum Messen der Tem peratur der Falle aufweist, wobei der Abgaskanal eine Durchlochungsstelle (62) aufweist, die zwischen dem Wand ler (26) und der Falle (30) angeordnet ist, um gesteuerte Luftmengen von einer Luftfördereinrichtung (54) dem Abgas vor dem Eintritt in die Falle (30) zuzuführen, was zu ei nem Gesamt-Abgasstrom führt, mit folgenden Schritten:
Berechnen der momentanen Temperatur an einem ersten Lage ort (B) stromaufwärts der Durchlochungsstelle (62), ba sierend auf einem früheren momentanen Temperaturwert an einem ersten Lageort (B), ferner auf einem geschätzten stationären Wert und einer vorbestimmten Temperatur- Änderungsrate an einem ersten Lageort (B) als Funktion des Motor-Luftmengenstroms;
Berechnen des Gesamt-Abgaswärmestroms an einem zweiten Lageort (C) an der Vorderseite der NO_x-Falle (30) vor Be rücksichtigung irgendeiner exothermen Reaktion;
Berechnen der Wärmekapazität des Gesamt-Abgasstroms;
Berechnen der momentanen Temperatur an dem zweiten Lage ort (C) durch Dividieren des Wärmestroms durch die Wärme kapazität;
Berechnen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gesamt- Abgases an dem zweiten Lageort (C);
falls das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gesamt-Abgases fett ist, Berechnen der exothermen Energie als Funktion der Größe der Luftfördereinrichtungs-Luftmenge und des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gesamt-Abgases;
falls das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gesamt-Abgases mager ist, Berechnen der exothermen Energie als Funktion der Größe der Motor-Luftmenge und des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses des Gesamt-Abgases;
Berechnen der von der exothermen Energie an dem zweiten Lageort (C) erzeugten Temperatur;
Berechnen der stationären Temperatur an dem zweiten Lage ort (C) durch Addieren der berechneten, vor irgendeiner exothermen Reaktion vorhandenen Temperatur zu der berech neten, von der exothermen Energie erzeugten Temperatur;
Berechnen der momentanen Temperatur an dem zweiten Lage ort (C) basierend auf einem früherer momentanen Tempera turwert an dem zweiten Lageort (C), dem geschätzten sta tionären Wert an dem zweiten Lageort (C) und einer vorbe stimmten Temperatur-Änderungsrate an dem zweiten Lageort (C) als Funktion der Summe des Motor-Luftmengenstroms und des Luftfördereinrichtungs-Luftmengenstroms;
Herleiten der Temperatur innerhalb der NO_x-Falle (30) am Lageort des Sensors (32), basierend auf einem früheren geschätzten momentanen Temperaturwert am Lageort des Sen sors (32), des geschätzten stationären Wertes am Lageort des Sensors (32) und einer vorbestimmten Temperatur- Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals als Funktion des Gesamt-Abgasstroms;
Berechnen des Fehlers zwischen der geschätzten Temperatur am Lageort des Sensors (32) und der vom Sensor (32) ge messenen tatsächlichen Temperatur;
Lernen eines adaptiven Korrekturterms für die exotherme Temperatur basierend auf dem Fehler und
Korrigieren der Berechnung der exothermen Temperatur un ter Verwendung des adaptiven Korrekturterms für die exo therme Temperatur.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ferner folgende Schritte vorgesehen sind:
Schätzen der momentanen Abgastemperatur an einer Bettmit tenstelle im Katalysatormaterial des katalytischen Wand lers (26);
Schätzen des Abfalls der Abgastemperatur von der Bettmit tenstelle bis zum ersten Lageort (B) stromaufwärts der Durchlochungsstelle (62);
Lernen eines Korrekturterms für die Katalysatormaterial Bettmittentemperatur basierend auf dem Fehler und
Korrigieren der geschätzten Bettmittentemperatur unter Verwendung des Betrags des Korrekturterms für die Bett mitte.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem stationären Wert am ersten Lageort (B) die ge schätzte momentane Bettmittentemperatur des Wandlers ab züglich des Verlustes zwischen dem Wandler (26) und dem ersten Lageort (B) zugrundegelegt wird.

9. Verfahren zum Steuern der Temperatur einer NO_x-Falle (30), mit den Schritten gemäß Anspruch 6 für das Schätzen der Fallentemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß ferner folgende Schritte vorgesehen sind:
Reduzieren der Luftmenge, falls die NO_x-Fallentemperatur eine vorbestimmte Maximaltemperatur überschreitet;
Erhöhen der Luftmenge und Befehlen eines rückgekoppelten stöchiometrischen Maschinenbetriebsmodus, falls die NO_x- Fallentemperatur unter eine vorbestimmte Minimaltempera tur abfällt.

10. Verfahren zum Steuern der Temperatur einer NO_x-Falle (30), mit den Schritten gemäß Anspruch 6 zum Schätzen der Fallentemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß ferner fol gende Schritte vorgesehen sind:
Einschalten der Luftfördereinrichtung (54), falls ein SO_x-Reinigungskriterium erfüllt wird, um die Temperatur der Falle (30) über eine vorbestimmte Minimaltemperatur zu erhöhen;
Ausschalten der Luftfördereinrichtung (54), falls die NO_x-Fallentemperatur eine vorbestimmte Maximaltemperatur überschreitet.

11. Verfahren zum Korrigieren der geschätzten Temperatur ei nes katalytischen Wandlers (26), der in einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors (18) angeordnet ist, wobei eine NO_x-Falle (30) stromabwärts des katalytischen Wandlers (26) angeordnet und ein Sensor (32) zum Messen der Tempe ratur der Falle (30) vorgesehen ist, mit folgenden Schritten:
Schätzen der momentanen Bettmittentemperatur des Wandlers (26);
Berechnen der exothermen Temperatur am Falleneinlaß;
Schätzen der Temperatur an dem Lageort des Sensors (32) in der Falle basierend auf der Bettmittentemperatur und der exothermen Temperatur;
Berechnen des Temperaturfehlers zwischen dem geschätzten Ausgangssignal des Sensors (32) und dem tatsächlichen Ausgangssignal des Sensors (32);
Lernen eines Korrekturterms für die Katalysatormaterial- Bettmittentemperatur basierend auf dem Temperaturfehler und
Korrigieren der geschätzten Bettmittentemperatur unter Verwendung des Korrekturterms für die Bettmitte.

12. Verfahren zum Korrigieren der geschätzten Temperatur ei nes katalytischen Wandlers (26), der im Abgaskanal eines Verbrennungsmotors (18) angeordnet ist und einen Sensor (282) zum Messen der Temperatur des Wandlers (26) auf weist, mit folgenden Schritten:
Schätzen der momentanen Bettmittentemperatur des Wandlers (26);
Schätzen des Temperatur-Ausgangssignals des Sensors (282) basierend auf einer früheren Schätzung des Sensor- Ausgangssignals, der momentanen Bettmittentemperatur des Wandlers (26) und einer vorbestimmten Temperatur- Änderungsrate des Sensors (282) als Funktion des Maschi nen-Luftmengenstroms;
Berechnen des Temperaturfehlers zwischen dem geschätzten Sensor-Ausgangssignal und dem tatsächlichen Ausgangs signal des Sensors (282);
Lernen eines Korrekturterms für die Katalysatormaterial- Bettmittentemperatur basierend auf dem Temperaturfehler und
Korrigieren der geschätzten Bettmittentemperatur unter Verwendung des Korrekturterms für die Bettmitte.

13. Vorrichtung zum Herleiten und Steuern der Temperatur einer im Abgaskanal eines Verbrennungsmotors stromabwärts eines katalytischen Konverters (26) angeordneten NO_x- Falle (30), dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur ei nes Temperatur-Schätzmodells unter relativ stationären Betriebsbedingungen wenigstens ein Temperatursensor (32) vorgesehen ist, durch dessen Einsatz eine Verbesserung der Genauigkeit der Schätzung der Temperatur des kataly tischen Konverters möglich ist.