DE19643674A1

DE19643674A1 - Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur eines Abgas-Katalysators

Info

Publication number: DE19643674A1
Application number: DE19643674A
Authority: DE
Inventors: Osamu Matsuno; Hiroshi Abe
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-10-23
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2016-10-23
Also published as: JPH09108543A; DE19643674C2; US5729971A; KR100186295B1; JP3603422B2; KR970021660A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur eines Abgas-Katalysators einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung steht in Zusammenhang mit einer Diagnoseeinrichtung zur Er mittlung einer Beschädigung eines Katalysators im Auspuffsystem einer Brennkraftmaschine.

Die Vorschriften des Staates Kalifornien zur Diagnose der Beschädigung bzw. Wirksamkeit eines Katalysators im Fahrzeug selbst (OBD II), die die Wirkung von Kraftfahrzeugen im Bereich des Umweltschutzes betreffen, fordern, daß die Funktion eines Kraftfahrzeug-Auspuffgas-Katalysators überwacht werden kann.

Wenn die Katalysatortemperatur niedrig ist, ist der Katalysator nicht funk tionsfähig, selbst wenn er an sich in Ordnung ist. Eine Bestimmung der Funk tionsfähigkeit des Katalysators kann daher nur durchgeführt werden, wenn der Katalysator aktiv ist, d. h., wenn er eine Temperatur von 400°C oder darü ber aufweist. Ein Verfahren zum Schätzen der Katalysatortemperatur zu die sem Zweck wird beschrieben in den japanischen Patentanmeldungen 6- 307233 von 1994 und 7-26944 von 1995.

Die Einschätzung der Temperatur basiert nach diesen Anmeldungen auf einer Temperaturtabelle für den normalen Lauf der Maschine mit der Maschinen drehzahl und der Maschinenlast als Parameter. Die geschätzten Werte der Katalysatortemperatur werden erhalten durch Auslesen aus der Tabelle unter Verwendung einer Zeitkonstanten, die von dem Lufteinlaßvolumen abhängt.

Wenn die Maschine jedoch kalt gestartet wird und der Katalysator kalt ist, kondensiert Wasserdampf in dem Auspuffsystem in dem Katalysatorgehäuse und dem Auspuffrohr. Obgleich dies im einzelnen von der Umgebungstempe ratur, dem Luftbrennstoffverhältnis und der Brennstoffzusammensetzung ab hängt, steigt die Katalysatortemperatur nicht auf 50°C und darüber an, solan ge nicht das gesamte Kondensat erwärmt und verdampft worden ist.

Wenn die Temperatur des Katalysators unmittelbar nach dem Maschinenstart aufgrund der Wärmemenge in dem Auspuffgas, der spezifischen Wärme des Katalysators und dem Volumen bzw. Gewicht des Katalysators geschätzt wird, kann ein relativ hoher Temperaturwert geschätzt werden, obgleich die Tem peratur tatsächlich erst 50°C beträgt, da zunächst das Kondensat die Wärme aufnimmt. Folglich wird zu Unrecht ermittelt, daß der Katalysator funktions fähig ist.

Nach dem Stand der Technik wird der geschätzte Wert der Katalysatortem peratur bei etwa 50°C gehalten, bis eine vorgegebene Zeitspanne seit dem Start abgelaufen ist. Alternativ läßt sich eine Auspuffgastemperatur aus einer Tabelle unter Berücksichtigung der Maschinendrehzahl und der Basis-Ein spritzimpulsbreite der Einspritzeinrichtung ermitteln, und die Gesamtwär memenge, die durch das Auspuffgas vom Katalysator zugeführt wird, läßt sich Berechnen durch Integration (Auspuffgastemperatur x Lufteinlaßvolumen). Es wurde angenommen, daß das Kondensat verdampft ist, wenn die Gesamtwär memenge einen vorgegebenen Bezugswärmewert erreicht.

Wenn jedoch die Maschine nach dem Anhalten warmgestartet wird und der Katalysator noch warm ist, befindet er sich von Anfang an auf hoher Tempera tur, so daß Kondensat nicht vorhanden ist. Wenn daher die zuvor erwähnte Logik verwendet wird, die darauf basiert, daß Kondensat vorhanden ist, wird die Temperatur des Katalysators unnötigerweise als zu niedrig eingeschätzt. Es wird daher angenommen, daß der Katalysator erst wesentlich später aktiv wird, als es tatsächlich der Fall ist. Eine Diagnose findet nur statt, wenn der Katalysator in Funktion ist. Wenn aber erst zu spät angenommen wird, daß der Katalysator funktionsfähig ist, wird das Fahrzeug häufiger angehalten ha ben, bevor die Bestimmung durchgeführt wird. Dadurch wird die Anzahl der Katalysator-Diagnosen reduziert.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die es so wohl bei Warmstart als auch bei Kaltstart ermöglicht, die Durchführbarkeit ei ner Katalysatordiagnose zu ermitteln. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, die Genauigkeit der Bestimmung der Katalysatortemperatur bei Warmstart zu erhöhen. Es soll gewährleistet werden, daß die Zeit, bei der festgestellt wird, daß der Katalysator funktionsfähig ist, nicht unangemessen später liegt, als es tatsächlich der Fall ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentan spruchs 1.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung vorgesehen, die es ermöglicht, die Temperatur eines Katalysators zu schätzen, der die Auspuffgase einer Maschi ne reinigt. Die Vorrichtung umfaßt einen Mechanismus zum Bestimmen, ob ein Kaltstart oder Warmstart der Maschine vorliegt, einen Mechanismus zum Setzen einer Bezugswärmemenge in Abhängigkeit vom Vorhandensein eines Kondensats im Katalysator bei Kaltstart und einer Bezugswärmemenge ohne Kondensat beim Warmstart, einen Mechanismus zur Ermittlung des Laufzu stands der Maschine, einen Mechanismus zur Berechnung einer Katalysator temperatur für normale Bedingungen entsprechend den ermittelten Be triebsbedingungen der Maschine, einen Mechanismus zum Ermitteln des Einlaßluftvolumens der Maschine, einen Mechanismus zum Ermitteln bzw. Integrieren einer Wärmemenge, die durch das Auspuffgas dem Katalysator zu geführt wird, aus der Katalysatortemperatur und dem Einlaßluftvolumen bei normalem Lauf der Maschine, einen Mechanismus zum Setzen eines ge schätzten Katalysatortemperaturwertes auf einen vorgegebenen Wert, wenn die Gesamtwärmemenge, die vom Auspuffgas dem Katalysator nach dem Start zugeführt wird, gleich oder geringer als die Vergleichswärmemenge ist, und einen Mechanismus zum Berechnen des geschätzten Katalysatortemperatur wertes aus einer Verzögerungsgleichung der ersten Ordnung mit der Kataly satortemperatur während des Maschinenlaufs als Parameter, wenn die Ge samtwärmemenge größer als die Bezugswärmemenge ist.

Vorzugsweise umfassen diese Mechanismen zum Bestimmen der genannten Einzelheiten eine Einrichtung zum Bestimmen der Kühlwassertemperatur der Maschine, eine Einrichtung zur Speicherung der Kühlwassertemperatur und des geschätzten Wertes der Katalysatortemperatur beim Öffnen des Zündschalters, eine Einrichtung zum Bestimmen, ob oder nicht der gespei cherte Wert der Kühlwassertemperatur größer als ein erster vorgegebener Wert ist, eine Einrichtung zum Bestimmen, ob oder nicht der gespeicherte Wert der Katalysatortemperatur größer als ein zweiter vorgegebener Wert ist, eine Einrichtung zum Bestimmen, ob oder nicht eine Differenz zwischen dem gespeicherten Wert der Kühlwassertemperatur und der Kühlwassertempera tur beim Start geringer als ein dritter vorgegebener Wert ist, welche Einrich tungen bestimmen, daß die Maschine warmgestartet worden ist, wenn der gespeicherte Wert der Kühlwassertemperatur größer als der erste vorgegebe ne Wert, der gespeicherte Wert der Katalysatortemperatur größer als der zweite vorgegebene Wert und die Differenz zwischen dem gespeicherten Wert der Kühlwassertemperatur und der Kühlwassertemperatur beim Start geringer als der dritte vorgegebene Wert ist, während andererseits angenom men wird, daß die Maschine warmgestartet wird.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die verschiede nen Mechanismen eine Einrichtung zum Ermitteln der Kühlwassertempera tur, eine Einrichtung zum Speichern der Kühlwassertemperatur und der ge schätzten Katalysatortemperatur beim Anhalten der Maschine, eine Einrich tung zum Bestimmen, ob oder nicht der gespeicherte Wert der Kühlwasser temperatur größer als ein erster vorgegebener Wert ist, eine Einrichtung, die bestimmt, ob oder nicht ein gespeicherter Wert der Katalysatortemperatur größer als der zweite vorgegebene Wert ist, und eine Einrichtung zum Be stimmen, ob oder nicht die Differenz zwischen dem gespeicherten Wert der Kühlwassertemperatur und der Kühlwassertemperatur beim Start geringer als der dritte vorgegebene Wert ist. Dadurch wird ermittelt, daß die Maschi ne warm gestartet wird, wenn der gespeicherte Wert der Kühlwassertempe ratur größer als der erste vorgegebene Wert, der gespeicherte Wert der Kata lysatortemperatur größer als der zweite vorgegebene Wert und die Differenz zwischen dem gespeicherten Wert der Kühlwassertemperatur und der Kühl wassertemperatur beim Start geringer als der dritte vorgegebene Wert ist, während im anderen Fall angenommen wird, daß es sich um einen Kaltstart handelt.

Es ist vorteilhaft, eine Einrichtung vorzusehen, die den Zeitablauf nach dem Öffnen des Schalters bis hin zum erneuten Schließen, also zum erneuten Start ermittelt. Ist diese Zeit kürzer als ein vorgegebener Wert, so wird ange nommen, daß die Maschine noch warm ist, während beim Überschreiten ei ner vorgegebenen Zeit angenommen wird, daß die Maschine und damit der Katalysator abgekühlt ist.

Vorzugsweise wird die abgelaufene Zeit seit dem Anhalten der Maschine ge messen und bestimmt, daß die Maschine warm gestartet wird, wenn die abgelaufene Zeit gleich oder geringer als ein vorgegebener Wert ist, während angenommen wird, daß ein Kaltstart vorliegt, wenn eine bestimmte vorgege bene Zeit überschritten worden ist.

Auf diese Weise läßt sich durch die Erfindung relativ genau die Temperatur des Katalysators, unabhängig davon, ob ein Kaltstart oder ein Warmstart vor liegt, ermitteln, so daß festgestellt werden kann, wann mit Erfolg eine Dia gnose des Katalysators möglich ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Diagnoseein richtung für einen Katalysator gemaß der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm und zeigt ein Verfahren zur Be rechnung eines geschätzten Wertes TCAT der Tempe ratur des Katalysators gemaß der Erfindung;

Fig. 3 ist ein Diagramm eines gewichteten Mittelwertkoeffi zienten τ gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm und zeigt die Änderung des ge schätzten Wertes der Katalysatortemperatur bei einer bestimmten Versuchsart gemäß der Erfindung;

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm und zeigt die Bestimmung der Zerstörungsbedingungen des Katalysators unter Ver wendung des geschätzten Wertes der Katalysatortem peratur gemäß der Erfindung;

Fig. 6 entspricht Fig. 2, zeigt jedoch eine andere Ausfüh rungsform der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 ist ein Einlaßrohr 8 einer Maschine 1 mit einer Drosselklappe 5 und einer Einspritzdüse 7 stromabwärts der Drosselklappe 5 versehen.

Die Einspritzdüse 7 spritzt Brennstoff in die Luft in dem Einlaßrohr 8 ent sprechend einem Einspritz-Impulssignal ein, das durch eine Steuereinheit 2 abgegeben wird, die in der Zeichnung mit C/U bezeichnet ist. Die Steuerein heit 2 umfaßt einen Mikroprozessor mit CPU, RAM, ROM und Eingangs- und Ausgangs-Interface.

Ein Bezugssignal (Bezugspositionssignal) und ein Positionssignal (Winkelein heitssignal, das bei jedem Grad abgegeben wird) von einem Kurbelwellensen sor 4, ein Einlaßluftsignal von einem Durchflußmesser 6 und ein Kühlwasser temperatursignal von einem Temperatursensor 11 gelangen an die Steuerein heit 2. Auf der Grundlage dieser Signale liefert die Steuereinheit 2 eine Basis-Einspritzimpulsbreite Tp entsprechend der Maschinendrehzahl und des Lufteintritts zum jeweiligen Zeitpunkt.

Das Auspuffgas der Maschine 1 strömt durch einen Dreiwege-Katalysator 10 Im Auspuffkanal 9, und nachdem die toxischen Bestandteile in dem Auspuff gas in nicht-toxische Komponenten umgewandelt worden sind, wird das Aus puffgas an die Umgebung angegeben.

Ein O₂-Sensor 2 ermittelt die Sauerstoff-Konzentration in dem Auspuffgas und befindet sich in dem Auspuffkanal 9 stromaufwärts des Katalysators 10. Das Ausgangssignal des O₂-Sensors 3 ändert sich entsprechend dem Luft- Brennstoff-Verhältnis des Luft-Brennstoff-Gemisches, das der Maschine 1 zu geführt wird. Die Steuereinheit 2 korrigiert daher die Basis-Einspritzimpuls breite, so daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis periodisch mit vorgegebener Amplitude um das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis herum auf der Grundlage des Signals des O₂-Sensors 3 pendelt, und liefert ein Einspritzim pulssignal entsprechend der korrigierten Impulsbreite der Einspritzdüse 7. Diese Rückkopplungssteuerung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses ist im Stand der Technik bekannt.

Ein O₂-Sensor 13 befindet sich ebenfalls in dem Auspuffkanal 9 stromabwärts des Katalysators 10. Die Steuereinheit 2 vergleicht das Ausgangssignal des stromabwärtigen O₂-Sensors 13 mit dem Signal des stromaufwärtigen O₂-Sensors 3 während der zuvor genannten Rückkopplungskontrolle des Luft-Brennstoff-Verhältnisses und bestimmt auf diese Weise, ob eine Zerstörung oder Beschädigung des Katalysators 10 eingetreten ist oder nicht.

Als Bedingung für diese Diagnose wird die Katalysatortemperatur geschätzt, damit bestimmt werden kann, ob der Katalysator 10 aktiv ist.

Das Flußdiagramm gemäß Fig. 2 zeigt den Vorgang der Berechnung des ge schätzten Temperaturwertes TCAT des Katalysators. Dieses Verfahren wird in Intervallen von beispielsweise 1 Sekunde durchgeführt.

In Schritt S1 wird bestimmt, ob oder nicht der Zündschalter 12 geschlossen ist. Zu diesem Zweck wird ein Signal, das den Zustand angibt, vom Zünd schalter 12 an die Steuereinheit 2 geleitet.

Ist der Zündschalter geöffnet, so schreitet das Verfahren von Schritt S1 zu Schritt S19 vor, die CPU unterbricht ihre Tätigkeit und die Berechnungsse quenz ist beendet. Die Schritte S17 und S18 sollen später erläutert werden.

Wenn der Zündschalter 12 geschlossen ist, bewegt sich das Verfahren zu Schritt S2. Hier wird bestimmt, ob oder nicht die Maschine angelassen wird. Zu diesem Zweck wird ein entsprechendes Signal von einem Anlasserschal ter 14 an die Steuereinheit 2 abgegeben, wie Fig. 1 zeigt.

Wenn das Fahrzeug angelassen wird, bewegt sich das Verfahren zu Schritt S8, und ein vorbestimmter Wert eines Bezugs-Wärmedurchsatzes Q₁ wird einge geben. Während eines Kaltstarts kondensiert Wasserdampf innerhalb des Auspuffsystems in dem Katalysator und dem Auspuffrohr. Q₁ ist der Wärme durchsatz, der erforderlich ist, dieses Wasser zu verdampfen, und stellt einen festen Wert dar. Dieser Wärmedurchsatz unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Größe des Katalysators und des Auspuffsystems. Der Wert wird zu nächst experimentell bestimmt. Die Schritte S2 bis S7 sollen später be schrieben werden.

In Schritt S9 wird bestimmt, ob oder nicht die Maschine 1 läuft. Dies ge schieht durch ein Bezugssignal des Kurbelwellensensors 4. Wenn die Maschi ne 1 läuft, bewegt sich das Verfahren zu Schritt S10. Aus einer gespeicherten Tabelle in der Steuereinheit 2 wird entsprechend der Maschinendrehzahl ei ne Basis-Einspritzimpulsbreite ausgelesen, die Katalysatortemperatur für den kontinuierlichen Betrieb wird berechnet, dieser Wert wird eingegeben als TMAP. Aus diesem TMAP, also der berechneten Temperatur, und dem Ein laßluftvolumen wird in Schritt S11 ein Gesamtwärmestrom Q₂, der dem Ka talysator zugeführt wird, nach folgender Gleichung berechnet:

Q₂ = Q₁ + Einlaßluftvolumen × (TMAP - 70°C)

In dieser Gleichung bedeutet 70°C einen unteren Grenzwert einer Verdamp fungswärmekonstanten. Wenn (TMAP - 70°C) negativ ist, wird dieser Wert auf "0" gesetzt. Nach dieser Berechnung wird die Gesamtwärmemenge Q₂, die dem Katalysator zugeführt wird, mit der Bezugswärmemenge Q₁ in Schritt S12 verglichen.

Bis Q₂ den Wert Q₁ erreicht, verdampft die Auspuffwärme lediglich die kondensierte Feuchtigkeit, so daß die Temperatur des Katalysators nicht an steigt. Wenn daher Q₂ Q₁ ist, schreitet das Verfahren fort zu Schritt S13, und ein fester Wert von 50°C wird eingegeben als geschätzter Temperatur wert des Katalysators. Wenn Q₂ < Q₁ ist, wird angenommen, daß das gesamte Kondensat verdampft ist, und daß die Auspuffwärme die Katalysatortempera tur erhöht. Nunmehr schreitet das Verfahren fort zu Schritt S14 und S15. In Schritt S14 wird in einer Tabelle, die auf der Grafik der Fig. 3 basiert, aus dem Einlaßluftvolumen ein gewichteter Mittelwertkoeffizient T berechnet. In Schritt S15 wird der geschätzte Wert TCAT der Katalysatortemperatur be rechnet entsprechend der folgenden Gleichung mit TMAP als Parameter:

TCAT = TMAP × τ + TCAT × (1 - τ)

Wenn die Maschine nicht läuft, bewegt sich das Programm von Schritt S9 zu Schritt S16. Q₂ wird als "0" eingegeben, und die Berechnungssequenz ist be endet.

Fig. 4 zeigt im einzelnen die Änderung des geschätzten Katalysatortempera turwertes TCAT, die auf diese Weise berechnet wird. Die Figur zeigt die Fahr zeuggeschwindigkeit VSP, die Basis-Einspritzimpulsbreite Tp der Einspritz düse 7 und die Änderung der Katalysatortemperatur nach dem US-Testver fahren (LA4).

Wenn das US-Testverfahren (LA4) mit einem Kaltstart beginnt, ist die Kataly satortemperatur ein konstanter Wert, bis das gesamte Kondensat verdampft ist. Es ist erkennbar, daß die Katalysatortemperatur TCAT, die bei diesem Verfahren erhalten wird, der tatsächlichen Änderung der Katalysatortempe ratur nach vollständiger Verdampfung des Kondensats entspricht.

Nachdem auf diese Weise der Wert der Katalysatortemperatur TCAT gefunden worden ist, erfolgt die Diagnose des Katalysatorzustandes. Eine Schätzung der Temperatur des Katalysators erfolgt in kurzen Intervallen von 1 Sekunde, wie oben angegeben wurde. Dagegen kann die Diagnose einer etwaigen Beschädi gung des Katalysators beispielsweise bei jeder Fahrt des Fahrzeugs durchge führt werden. Das Diagnoseverfahren selbst wird beispielsweise in der veröf fentlichten japanischen Patentanmeldung 63-97852 aus dem Jahre 1988 be schrieben und soll hier nicht näher erläutert werden. Grundsätzlich wird die Zerstörung des Katalysators bestimmt durch Vergleichen der Ausgangssignale der beiden Sauerstoff-Sensoren 3 und 13.

Bei dem Diagnoseverfahren werden verschiedene Überprüfungen nach der Erfüllung bestimmter Bedingungen durchgeführt. Diese Bestimmungen um fassen, wie in Schritt S21 in dem Flußdiagramm der Fig. 5 gezeigt ist, einen Schritt, bei dem die geschätzte Katalysatortemperatur TCAT gemäß vorange gangenem Rechenvorgang mit einem festen Wert von 400°C verglichen wird. Die Diagnose der Beschädigung in Schritt S22 wird nur durchgeführt, wenn TCAT 400°C oder mehr beträgt und andere Bedingungen erfüllt sind.

Wenn der Katalysator einen Kaltstart durchläuft, kondensiert Wasserdampf in dem Katalysator und dem Auspuffsystem. Bei einem Warmstart befindet sich der Katalysator bereits am Anfang auf hoher Temperatur, so daß eine Konden sation nicht stattfindet. Dies bedeutet, daß bei einem Warmstart die Tempe ratur unnötig niedrig geschätzt wird, wenn davon ausgegangen wird, daß eine Kondensation stattfindet, und dadurch wird erst wesentlich später bestimmt, ob der Katalysator aktiv ist.

Daher wird erfindungsgemäß unterschieden zwischen einem Warmstart und einem Kaltstart, und ein Signal, das anzeigt daß keine Kondensation stattfin det, wird als Bezugswärmemenge gesetzt, wenn ein Warmstart stattfindet.

In Fig. 2 entsprechen die Schritte S3 bis S7 und S17 sowie S18 diesem Vor gang. Darunter bestimmen die Schritte S3, S4 und S6, ob ein Warmstart oder ein Kaltstart erfolgt.

Zunächst wird in Schritt S3 bestimmt, ob oder nicht die Kühlwassertempera tur TW₁ unmittelbar zuvor, wenn der Zündschalter geöffnet wurde, 80°C überschritt.

In Schritt S4 wird bestimmt, ob oder nicht die geschätzte Katalysatortempe ratur TC₁ bei dem letzten Öffnen des Zündschalters 200°C überschritt.

In Schritt S6 wird bestimmt, ob oder nicht eine Differenz zwischen TW₁ und der Kühlwassertemperatur TW₂ beim jeweiligen Startvorgang geringer als 5°C ist.

Wenn diese Bedingungen alle erfüllt sind, wird angenommen, daß es sich um einen Warmstart handelt, und wenn eine Bedingung nicht erfüllt ist, gilt dies ebenso.

Wenn ein Warmstart ermittelt worden ist, bewegt sich das Verfahren zu ei nem Schritt S7, und "0" wird eingegeben als Bezugswärmemenge Q₁. Dies beruht darauf, daß während des Warmstarts keine Kondensation stattfindet. In diesem Falle gilt stets Q₂ < Q₁ bei Schritt S12, und der geschätzte Kataly satortemperaturwert TCAT wird nach einer Verzögerungsgleichung erster Ordnung unmittelbar nach dem Start berechnet.

Die Kühlwassertemperatur TW₁ und die geschätzte Katalysatortemperatur TCAT beim Öffnen des Zündschalters des unmittelbar vorhergehenden Vor ganges sind eingegeben worden als Kühlwassertemperatur TW₁ bei Schritt S17 und als TC₁ bei Schritt S18, und diese Werte sind in dem RAM der Steuereinheit 2 gespeichert worden.

Erfindungsgemäß wird während des Kaltstarts die Bezugswärmemenge Q₁ auf einen vorgegebenen Wert gesetzt, während bei einem Kaltstart der Wert "0" ist. Folglich wird beim Warmstart, wenn die Katalysatortemperatur unmit telbar nach dem Start ansteigt, die Genauigkeit der Berechnung der Katalysa tortemperatur erhöht.

Daher wird beim Warmstart die Zeit, bei der angenommen wird, daß der Ka talysator aktiv ist, näher an die tatsächliche Zeit der Aktivierung des Katalysa tors herangerückt, und die Diagnose einer etwaigen Katalysatorbeschädigung kann innerhalb der jeweiligen Durchlaufzeit gestellt werden.

Selbst wenn in Schritt S9 bestimmt worden ist, daß die Maschine angehalten worden ist, kann die Katalysatortemperatur, wenn die Kühlwassertemperatur und die Katalysatortemperatur gespeichert sind als TW₁ und TC₁ in den Schritt S17 und S18, genau geschätzt werden, obgleich die Maschine nach plötzlicher Unterbrechung beim Lauf des Fahrzeugs neu gestartet worden ist.

Anschließend soll eine andere Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden, die sich auf ein Verfahren zur Berechnung des geschätzten Katalysa tortemperaturwertes TCAT bezieht. In diesem Falle soll auf Fig. 6 Bezug ge nommen werden, die Fig. 2 entspricht.

Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Bestimmung, ob ein Kaltstart oder Warmstart vorliegt, durch Bestimmung der abgelaufenen Zeit seit Öffnen des Zündschalters, sobald der Zündschalter wieder geschlossen wird. Zu diesem Zweck wird ein Schritt S31 vorgesehen anstelle der Schritte S3 bis S6 ge mäß Fig. 2.

In Schritt S31 wird angenommen, daß ein Warmstart vorliegt, wenn die ab gelaufene Zeit gleich oder geringer als ein vorgegebener Wert ist, und es wird von einem Kaltstart ausgegangen, wenn die abgelaufene Zeit größer als der vorgegebene Wert ist. Als vorgegebener Wert wird die Zeit angesetzt, in der die Temperatur um 70°C oder mehr abfällt.

Die abgelaufene Zeit wird gemessen durch Speichern des Zeitpunkts, an dem der Zündschalter geöffnet wird, in dem RAM der Steuereinheit 2, und Be rechnen der Differenz der Zeit beim erneuten Schließen des Zündschalters. Folglich kann die CPU der Steuereinheit 2 beim Öffnen des Zündschalters zu zählen beginnen und beim Schließen enden. Der gezählte Wert kann dann als abgelaufene Zeit verwendet werden.

Der vorgegebene Wert kann auch ausgedrückt werden als eine Variable, bei spielsweise durch Verkleinerung, je niedriger die Außentemperatur ist.

Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Bestimmung, ob ein Kalt- oder Warm start vorliegt, auf der Basis der abgelaufenen Zeit nach dem Öffnen des Zünd schalters. Es sind daher einige Schritte, wie die Schritte S17 und S18, ge mäß Fig. 2, bei denen die Kühlwassertemperatur und die Katalysatortempera tur gespeichert werden, überflüssig.

Claims

1. Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur eines Katalysators zur Reini gung der Auspuffgase einer Brennkraftmaschine (1), mit:

- einer Einrichtung (2, 11, S3, S4, S6, S31) zur Bestimmung, ob oder nicht die Maschine (1) kalt- oder warmgestartet worden ist;
- einer Einrichtung (S7, S8) zur Einstellung einer Bezugswärmemenge in Abhängigkeit von einer Kondensation in dem Katalysator bei Kaltstart der Maschine, und einer Bezugswärmemenge für den Fall, daß keine Konden sation stattfindet, wenn die Maschine warmgestartet wird;
- einer Einrichtung (4) zur Ermittlung des Laufs der Maschine (1);
- einer Einrichtung (2, S10) zur Berechnung der Katalysatortemperatur entsprechend den Maschinenlaufbedingungen;
- einer Einrichtung (6) zur Ermittlung des Einlaßluftvolumens der Maschi ne;
- einer Einrichtung (2, S11) zur Integration der Wärmemenge, die durch das Auspuffgas dem Katalysator zugeführt wird, aufgrund der ursprüngli chen Katalysatortemperatur und dem Einlaßluftvolumen bei normalem Lauf der Maschine;
- einer Einrichtung (2, S13) zum Setzen eines geschätzten Katalysator-Temperaturwertes in vorgegebener Höhe, wenn die Gesamtwärmemen ge, die dem Katalysator durch das Auspuffgas nach dem Maschinenstart zugeführt worden ist, gleich oder geringer als die Bezugswärmemenge ist; und
- einer Einrichtung (2, S15) zum Berechnen des geschätzten Katalysator temperaturwertes aus einer Verzögerungsgleichung mit der Katalysator temperatur während des normalen Maschinenlaufs als Parameter, wenn die Gesamtwärmemenge größer als die Bezugswärmemenge ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich tungen (2, 11, S3, S4, S6, S31) eine Einrichtung (11) zur Ermittlung der Kühl wassertemperatur der Maschine (1), eine Einrichtung (2) zur Speicherung der Kühlwassertemperatur und der geschätzten Katalysatortemperatur, wenn der Zündschalter (12) der Maschine (1) geöffnet ist, eine Einrichtung (S3) zur Bestimmung, ob oder nicht der gespeicherte Wert der Kühlwassertempe ratur größer als ein erster vorgegebener Wert ist, eine Einrichtung (2; S4) zur Bestimmung, ob oder nicht ein gespeicherter Wert der Katalysatortemperatur größer als ein zweiter vorgegebener Wert ist, und eine Einrichtung (2, S6) zur Bestimmung, ob oder nicht die Differenz zwischen dem gespeicherten Wert der Kühlwassertemperatur und der Kühlwassertemperatur beim Maschinen start geringer als ein dritter vorgegebener Wert ist, umfassen, und daß die Einrichtungen (2, 11, S3, S4, S6, S31) angeben, daß die Maschine (1) warmge startet wird, wenn der gespeicherte Wert der Kühlwassertemperatur größer als der erste vorgegebene Wert, der gespeicherter Wert der Katalysatortem peratur größer als der zweite vorgegebene Wert und die Differenz zwischen dem gespeicherten Wert der Kühlwassertemperatur und der Kühlwassertem peratur beim Start geringer als der dritte vorgegebene Wert ist, in allen an deren Fällen dagegen einen Kaltstart ermitteln.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich tungen (2, 11, S3, S4, S6, S31) eine Einrichtung zur Bestimmung der Kühlwas sertemperatur, eine Einrichtung (2) zur Speicherung der Kühlwassertempe ratur und der geschätzten Katalysatortemperatur beim Anhalten der Maschi ne (1), eine Einrichtung (S3) zur Bestimmung, ob oder nicht ein gespeicher ter Wert der Kühlwassertemperatur größer als ein erster vorgegebener Wert ist, eine Einrichtung (S4) zur Bestimmung, ob oder nicht ein gespeicherter Wert der geschätzten Katalysatortemperatur größer als ein zweiter vorgege bener Wert ist, und eine Einrichtung (2, S6) zur Bestimmung, ob oder nicht die Differenz zwischen der gespeicherten Kühlwassertemperatur und der Kühlwassertemperatur beim Maschinenstart geringer als ein dritter vorgege bener Wert ist, umfassen, und daß die Einrichtungen (2, 11, S3, S4, S6, S31) feststellen, daß ein Warmstart der Maschine vorliegt, wenn der gespeicherte Wert der Kühlwassertemperatur größer als der erste vorgegeben Wert, der gespeicherte Wert der geschätzten Katalysatortemperatur größer als der zweite vorgegebene Wert und die Differenz zwischen dem gespeicherten Wert der Kühlwassertemperatur und der Kühlwassertemperatur beim Start geringer als der dritte vorgegebene Wert ist, während in allen anderen Fällen auf Kaltstart geschlossen wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich tungen (2, 11, S3, S4, S6, S31) eine Einrichtung zum Messen einer abgelaufe nen Zeit ab Öffnen des Zündschalters (12) der Maschine bis zum neuen Start sowie eine Einrichtung (31) umfassen, die bestimmt, daß ein Warmstart vor liegt, wenn die abgelaufene Zeit geringer als ein vorgegebener Wert ist, dage gen auf einen Kaltstart schließen, wenn die abgelaufene Zeit größer als der vorgegebene Wert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich tungen (2, 11, S3, S4, S6, S31) eine Einrichtung zum Messen der abgelaufenen Zeit nach Anhalten der Maschine und eine Einrichtung (31) umfassen, die bestimmen, daß die Maschine (1) warmgestartet ist, wenn die abgelaufene Zeit gleich oder geringer als ein vorgegebener Wert ist, dagegen auf Kaltstart schließen, wenn der Wert der abgelaufenen Zeit größer als der vorgegebene Wert ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Vorrichtung mit einer Diagnoseeinrichtung für den Zustand eines Katalysators verbunden ist, und daß die Diagnose unterdrückt wird, bis die Vorrichtung eine ausreichende Betriebstemperatur des Katalysa tors ermittelt.