DE102013200323A1

DE102013200323A1 - Überwachungsvorrichtung für Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht

Info

Publication number: DE102013200323A1
Application number: DE102013200323A
Authority: DE
Inventors: John Eric Rollinger; Michael Igor Kluzner; Robert Roy Jentz
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2013-07-18
Also published as: RU2639926C2; CN103216348B; US10570844B2; US20130184969A1; CN103216348A; RU2013102278A

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Überwachen von Luft-Kraftstoff-Zylinderungleichgewichten bereitgestellt. Bei einer beispielhaften Herangehensweise umfasst das Verfahren das Identifizieren eines Zylinders mit einem möglichen Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht auf der Grundlage von Kurbelwellenbeschleunigungen, erzeugt durch eine Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in dem Zylinder, während der Motor bei Stöchiometrie gehalten wird.

Description

Variationen bei der Verbrennung von Zylinder zu Zylinder, die mit Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichten verbunden sind, können in Motoren auf Grund von verschiedenen Faktoren auftreten. Zum Beispiel können Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichte von Zylinder zu Zylinder auf Grund einer Variation von Zylinder zu Zylinder bei Einlassventil-Ablagerungen, verstopften AGR-Öffnungen, elektrischen Störungen, Luftaustritten und/oder verschobenen Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen usw. auftreten.
Bei einigen Herangehensweisen können Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichte unter Verwendung eines proportionalen Sauerstoffsensors (z.B. UEGO) überwacht werden, um durch das Bestimmen einer Hochfrequenzkomponente des mit der Abweichung von Zylinder zu Zylinder verbundenen Sensorsignals ein Ausmaß des Ungleichgewichts zu berechnen. Bei einer solchen Herangehensweise kann das Luft-Kraftstoff-Zylinderungleichgewicht zum Beispiel durch das Akkumulieren des Ausmaßes der Abweichungen von Zylinder zu Zylinder pro eichbares Drehzahlfenster veranschlagt werden.
Jedoch haben die Erfinder hierin erkannt, dass solche Herangehensweisen keine Einzelzylinderfähigkeit gewährleisten können und Störungen der Luftmassen-Zufuhrwege nicht von Kraftstoffdurchgang-Zufuhrstörungen unterscheiden können, wodurch sie zu Fehlern bei der Einzelzylinder-Ungleichgewichtserkennung führen. Fernerhin können bei solchen Herangehensweisen Sensorverunreinigung und -alterung mit der Zeit durch ein Vermindern des Sensor-Frequenzgangs die Überwachungsfähigkeit verringern.
Bei anderen Herangehensweisen können Luft-Kraftstoff-Zylinderungleichgewichte unter Verwendung einer Verarbeitung von Kurbelwellen-Beschleunigungssignalen überwacht werden, um Variationen bei der Verbrennung von Zylinder zu Zylinder, die mit Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichten verbunden sind, zu erkennen. Jedoch können solche Herangehensweisen Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichte irrtümlicherweise identifizieren, da Schwankungen bei der Kurbelwellenbeschleunigung auf so viele andere Faktoren, z.B. Zündkerzenverunreinigung, Zündspulenfehlfunktion usw., zurückzuführen sein können.
Bei einer beispielhaften Herangehensweise wird, um diesen Problemen wenigstens teilweise zu begegnen, ein Verfahren zum Überwachen von Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichten bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Identifizieren eines Zylinders mit einem möglichen Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht auf der Grundlage von Kurbelwellenbeschleunigungen, erzeugt durch ein Anwenden eines vorbestimmten Musters von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in dem Zylinder, während ein Gesamtabgasgemisch bei Stöchiometrie gehalten wird. Zum Beispiel kann das vorbestimmte Muster von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in dem Zylinder so ausgewählt werden, dass die mageren Verbrennungen durch fette Verbrennungen in anderen Zylindern, die zu einem gemeinsamen Abgasdurchgang führen, ausgeglichen werden.
Auf diese Weise können die Emissions- und Fahrbarkeitsauswirkungen zusammen mit merklichen Drehzahlstörungen während der Ungleichgewichtsüberwachung verringert werden, da das Abgas während der Überwachung bei Stöchiometrie gehalten wird. Ferner kann die Luft-Kraftstoff-Kausalität einer Fehlverteilung auf einer Basis von Zylinder zu Zylinder identifiziert werden, um das Vorzeichen oder die Richtung (z.B. fett/mager) des Ungleichgewichts zusammen mit einem Berichtigungsmaß zu identifizieren, um die Emissionswirkungen eines Einzelzylinder-Ungleichgewichts abzuschwächen. Eine solche Herangehensweise wird wenigstens zum Teil auf Grund der Vorauswahl des angewendeten Musters möglich gemacht. Folglich ermöglicht es das A-priori-Wissen dem System, Luft- und/oder Kraftstoffweg-Fehler auszugleichen.
Es sollte zu verstehen sein, dass die obige Kurzdarstellung dazu bereitgestellt wird, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie soll nicht Schlüssel- oder Wesensmerkmale des beanspruchten Gegenstandes identifizieren, dessen Rahmen eindeutig durch die Ansprüche definiert wird, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen begrenzt, die beliebige Nachteile lösen, die oben oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung vermerkt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Abbildung eines beispielhaften Motors nach der Offenbarung.
2 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Überwachen von Luft-Kraftstoff-Zylinderungleichgewichten nach der Offenbarung.
3 zeigt eine beispielhafte Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen, verwendet zum Induzieren von Drehmomentbeschleunigungen in Motorzylindern.
4 zeigt beispielhafte Abbildungen der Kurbelwellenbeschleunigungen gegenüber den Luft-Kraftstoff-Verhältnissen, die Reihen von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen entsprechen.
5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Erkennen von Kraftstoffzuständen auf der Grundlage der Kurbelwellenbeschleunigung und dementsprechenden Einstellen der Kraftstoffeinspritzung in den Motor.
6 zeigt eine beispielhafte Kurve von Drehmoment gegenüber dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis für Benzin und eine beispielhafte Kurve von Drehmoment gegenüber dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis für ein Ethanol-Benzin-Gemisch.
7–8 zeigen beispielhafte Schnittstellen nach der Offenbarung.
9 zeigt einen beispielhaften Übergang von einer Tabelle auf der Grundlage eines vordergründigen Verbrennungsvorgangzählers zu einer Tabelle auf der Grundlage eines Zylinderbank-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
Ausführliche Beschreibung
Die vorliegende Offenbarung ist auf das Überwachen von Luft-Kraftstoff-Zylinderungleichgewichten gerichtet, die in Motoren, wie beispielsweise dem in 1 gezeigten beispielhaften Motor, auf Grund von verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise einer Variation von Zylinder zu Zylinder bei Einlassventil-Ablagerungen, verstopften AGR-Öffnungen, elektrischen Störungen, Luftaustritten und/oder verschobenen Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen usw., auftreten können.
1 zeigt eine schematische Abbildung einer beispielhaften Verbrennungskraftmaschine 10, in der die offenbarten Systeme und Verfahren umgesetzt werden können. Der Motor 10 kann in einem Beispiel ein Dieselmotor und in einem anderen Beispiel ein Benzinmotor sein.
Der Motor 10 kann eine oder mehrere Motorzylinderbänke (nicht gezeigt) umfassen, von denen jede mehrere Motorzylinder einschließen kann, wobei nur ein Zylinder derselben in 1 gezeigt wird. Der Motor 10 kann eine Verbrennungskammer 30 und Zylinderwände 32 mit einem darin angeordneten und mit einer Kurbelwelle 40 verbundenen Kolben 36 einschließen. Die Verbrennungskammer 30 kann über ein Einlassventil 52 bzw. ein Auslassventil 54 jeweils mit einem Ansaugkrümmer 44 und einem Abgaskrümmer 48 in Verbindung stehen. Der Motor 10 kann durch ein elektronisches Motorsteuergerät 12 gesteuert werden.
Der Motor 10 wird als ein Direkteinspritzungsmotor gezeigt, mit einer Einspritzvorrichtung 66, die so angeordnet ist, dass sie Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einspritzt. Der Kraftstoff wird der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und/oder ein Hochdrucksystem mit gemeinsamer Kraftstoffleitung einschließt. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 66 gibt Kraftstoff in Proportion zu der Impulsbreite eines Signals FPW von dem Steuergerät 12 ab. Sowohl die Kraftstoffmenge, die durch das Signal FPW gesteuert wird, als auch der Einspritzzeitpunkt können einstellbar sein. Der Motor 10 kann unter einigen Bedingungen zum Beispiel die Verdichtungszündungsverbrennung benutzen. Der Motor 10 kann Funkenzündung unter Verwendung einer Zündkerze 92 einer Zündanlage oder eine Kombination von Verdichtungszündung und Funkenzündung benutzen.
Die Verbrennungskammer 30 kann über einen Ansaugdurchgang 42 Ansaugluft von einem Ansaugkrümmer 44 aufnehmen und über einen Abgaskrümmer 48 und einen Abgasdurchgang 49 Verbrennungsgase ausstoßen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Abgaskrümmer 48 können über ein jeweiliges Einlassventil 52 bzw. Auslassventil 54 selektiv mit der Verbrennungskammer 30 verbunden werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile einschließen.
Ein oder mehrere Abgassensoren können in dem Abgaskrümmer 48 und/oder dem Abgasdurchgang 49 bereitgestellt werden, um den Inhalt des Motorabgases abzufühlen. Die Abgassensoren können ein beliebiger geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Anzeige des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wie beispielsweise ein O₂-, NO_x-, HC- oder CO-Sensor, sein. Wie in 1 gezeigt, wird für den Abgaskrümmer 48 ein universeller Sauerstoffsensor (UEGO) 126 bereitgestellt.
Es kann ein Abgas-Rückführungs(AGR)-System zum Zurückführen von Abgasluft zurück in den Einlass bereitgestellt werden. Das AGR-System kann einen AGR-Durchgang 50, der von dem Abgasdurchgang 49 bis zu dem Ansaugdurchgang 42 geformt ist, und ein AGR-Ventil 52, das in dem AGR-Durchgang 50 angeordnet ist, um den AGR-Strom zu regulieren, einschließen.
Eine Emissionsregeleinrichtung 70 wird stromabwärts von dem Abgassensor 126 entlang des Abgasdurchgangs 49 angeordnet gezeigt. Die Einrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), ein NOx-Fänger, verschiedene andere Emissionsregeleinrichtungen oder Kombinationen derselben sein.
Ein Turbolader kann über den Ansaug- und den Abgaskrümmer an den Motor 10 gekoppelt sein. Der Turbolader kann einen Verdichter 85 in dem Einlass und eine Turbine 86 in dem Auslass einschließen, die über eine Welle gekoppelt sind. Eine Drosselklappe 62, die eine Drosselplatte 164 einschließt, kann entlang eines Ansaugdurchgangs des Motors bereitgestellt werden, um die Durchflussgeschwindigkeit und/oder den Druck der an die Motorzylinder gelieferten Ansaugluft zu verändern.
Das Steuergerät 12 wird in 1 als ein Mikrorechner gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabeports 104, Festspeicher 106, Direktzugriffsspeicher 108 und einen herkömmlichen Datenbus einschließt. Es wird gezeigt, dass das Steuergerät 12, zusätzlich zu diesen zuvor erörterten Signalen, verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfängt, einschließlich der Motor-Kühlmitteltemperatur (ECT) von dem an eine Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112, einer Messung des Krümmerdrucks (MAP) von einem an den Ansaugkrümmer 44 gekoppelten Drucksensor 116, einer Messung (AT) der Krümmertemperatur von einem Temperatursensor 117, eines Motordrehzahlsignals (RPM) von einem an die Kurbelwelle 40 gekoppelten Motordrehzahlsensor 118. Das Steuergerät 12 kann ebenfalls einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) 109 zum Umsetzen einiger der Schritte in den hierin beschriebenen Verfahren einschließen.
Wie für einen Fachmann auf den Gebiet zu erkennen sein wird, können die weiter unten in den Ablaufdiagrammen beschriebenen spezifischen Routinen eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, verkörpern. Daher können verschiedene illustrierte Schritte oder Funktionen in der illustrierten Folge, parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichfalls ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile zu erreichen, wird aber zur einfachen Illustration und Beschreibung geliefert. Obwohl es nicht ausdrücklich illustriert wird, kann/können eine(r) oder mehrere der illustrierten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der besonderen verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können diese Figuren graphisch einen Code darstellen, der in das rechnerlesbare Speichermedium in dem Steuergerät 12 zu programmieren ist.
2 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 200 zum Überwachen von Luft-Kraftstoff-Zylinderungleichgewichten. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben, kann eine Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in den Zylindern eines Motors dazu verwendet werden, Kurbelwellenbeschleunigungen zu erzeugen, während der Motor im Wesentlichen bei Stöchiometrie gehalten wird.
Die in einem Zylinder erzeugte Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen kann wiederum Kurbelwellenbeschleunigungen (z.B. Drehmomentänderungen) erzeugen, die jedem fetten, mageren oder stöchiometrischen Zustand in jedem Zylinder entsprechen. Ein mögliches Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht in einem Zylinder kann dann auf der Grundlage einer Steigung oder Form einer Abbildung der Kurbelwellenbeschleunigungen gegenüber den Luft-Kraftstoff-Verhältnissen entsprechend der Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in diesem Zylinder identifiziert werden.
Bei einigen Beispielen können unter bestimmten Bedingungen ein oder mehrere Schritte des Verfahrens 200 gemeinsam mit einem oder mehreren Schritten aus dem Verfahren 500, das weiter unten unter Bezugnahme auf 5 beschrieben wird, ausgeführt werden. Im Einzelnen schließt das Verfahren 200 das Verwenden von Kurbelwellenbeschleunigungen zum Unterstützen des Überwachens von Luft-Kraftstoff-Zylinderungleichgewichten ein, und das Verfahren 500 schließt das Verwenden von Kurbelwellenbeschleunigungen zum Veranschlagen des Kraftstoff-Alkoholgehaltes ein.
Bei 202 schließt das Verfahren 200 das Feststellen, ob Eingangsbedingungen erfüllt werden, ein. Bei 202 können verschiedene Eingangsbedingungen zum Starten der Luft-Kraftstoff-Überwachungsvorrichtung überprüft werden. Zum Beispiel können die Eingangsbedingungen Eingangsbedingungen mit Hintergrund-Abtastrate (z.B. zeitbasierte Abtastung) und/oder Eingangsbedingungen mit Vordergrund-Abtastrate (z.B. kurbelwinkel-domänenbasierte Abtastung) einschließen. Zum Beispiel können die Eingangsbedingungen von allgemeinen Bedingungen, wie beispielsweise Motortemperatur (der Motor muss aufgewärmt werden, um den Test durchzuführen), Umgebungstemperatur, dem Fehlen von vorübergehenden Störungen oder Drehzahl- und Lastanforderungen, abhängen. Bei einigen Beispielen können die Eingangsbedingungen zum Beispiel von örtlichen Bedingungen, wie beispielsweise einem Ausmaß der Spülung, einer Menge an vorübergehendem Kraftstoff, der durch die Überwachungsroutine toleriert werden kann, Regelungsausgleichungen, wie beispielsweise Abweichungen der Leerlaufdrehzahl, Kraftstoff-Regelungsanforderungen und Zündfunken- oder Luft-Regelungsausgleichungen, abhängen.
Als ein anderes Beispiel können die Eingangsbedingungen abhängig von der Motordrehzahl sein und/oder können auf verschiedenen Parametern, um vorübergehende Luft-Kraftstoff-Wirkungen zu verringern, oder verschiedenen anderen Bedingungen beruhen. Zum Beispiel kann die Überwachung von Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht während Betriebsbedingungen einer niedrigen Motorlast umgesetzt werden oder kann so geplant werden, dass sie zu spezifischen Zeiten oder Intervallen, z.B. nachdem eine bestimmte Anzahl von Meilen gefahren worden ist usw., durchgeführt wird. Bei einigen Beispielen kann, falls die Eingangsbedingungen bei 202 nicht erfüllt werden, eine Überwachungsroutine des Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichts deaktiviert und für einen späteren Zeitpunkt, z.B. nachdem eine bestimmte Anzahl von Meilen gefahren worden ist, nachdem ein bestimmter Zeitraum vergangen ist, nach einem nächsten Motorstart usw., neu geplant werden.
Falls die Eingangsbedingungen bei 202 erfüllt werden, schreitet das Verfahren 200 zu 204 fort. Bei 204 schließt das Verfahren 200 das Erzeugen oder Induzieren einer Reihe von fetten, mageren und/oder stöchiometrischen Zuständen in den Zylindern des Motors ein. Bei einigen Beispielen kann die Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in den Zylindern des Motors auf der Grundlage von vorbestimmten Mustern induziert werden, wie weiter unten in Bezug auf 3 beschrieben. Jedoch kann bei einigen Beispielen die Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in einem Zylinder, anstatt in den Zylindern induziert zu werden, zufällige Luft-Kraftstoff-Variationen in den Zylindern sein. Zum Beispiel können zufällige Luft-Kraftstoff-Variationen, die in den Zylindern während des normalen Motorbetriebs auftreten, kleine Kurbelwellenbeschleunigungen erzeugen, die dazu verwendet werden können, einzelne Zylinder auf Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichte zu überwachen, wie weiter unten beschrieben.
Die in den Zylindern induzierten fetten, mageren und stöchiometrischen Zustände können von einer Zündreihenfolge der Zylinder in dem Motor abhängen, so dass die fetten, mageren oder stöchiometrischen Zustände in den Zylindern einander ausgleichen, um den Motor und/oder die Zylinderbänke des Motors im Wesentlichen bei Stöchiometrie zu halten.
Diese induzierten fetten, mageren und stöchiometrischen Zustände können so gewählt werden, dass die Zylinderbänke des Motors bei Stöchiometrie gehalten werden, während die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in den einzelnen Zylindern variiert werden, um Kurbelwellenbeschleunigungen zu erzeugen. Ferner können die induzierten fetten, mageren und stöchiometrischen Zustände randomisiert werden, so dass für wenigstens zwei aufeinanderfolgende Zündungen in dem Motor ein fetter Zustand in einem Zylinder auf einer ersten Bank des Motors nicht von einem fetten Zustand in einem Zylinder in einer zweiten Bank des Motors gefolgt wird.
Die Reihen von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in den Zylindern modulieren die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in den Zylindern über einen Bereich von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen, was wiederum Kurbelwellenbeschleunigungen erzeugt. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem ausgewählten Zylinder kann nahe der Stöchiometrie moduliert werden, um in dem ausgewählten Zylinder kleine Drehmomentvariationen zu induzieren. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben, können die Drehmomentvariationen überwacht und dazu verwendet werden, ein Zeichen (z.B. fett oder mager) von Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichten zu identifizieren, und können dazu beitragen, die Luft-Kraftstoff-Kausalität einer Fehlverteilung zusammen mit einem Berichtigungsmaß zu identifizieren, um die Emissionswirkungen von Einzelzylinder-Ungleichgewichten abzuschwächen.
Die Kurbelwellenbeschleunigungen, die sich aus den Luft-Kraftstoff-Störungen ergeben, können zum Beispiel durch das Steuergerät 12 überwacht und verarbeitet werden. Bei einigen Beispielen können, wie weiter unten in Bezug auf 5 beschrieben, die Kurbelwellenbeschleunigungen ebenfalls dazu verwendet werden, zusätzlich zum Überwachen von Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichten den Kraftstoff-Alkoholgehalt zu veranschlagen.
Bei Fortsetzung mit 2 schließt das Verfahren 200, bei 206, das Bestimmen der Kurbelwellenbeschleunigungen ein, die mit der Reihe von bei 204 in dem Zylinder erzeugten fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen verknüpft sind. Die Kurbelwellenbeschleunigungen können während des Arbeitstaktes eines zündenden Zylinders veranschlagt werden.
Bei einigen Beispielen kann das Bestimmen von Kurbelwellenbeschleunigungen das Berechnen von normalisierten Drehmomentbeschleunigungen für jede Kurbelwellenbeschleunigung einschließen, die durch den in einem Zylinder induzierten mageren, fetten oder stöchiometrischen Zustand erzeugt werden. Die Kurbelwellenbeschleunigung kann auf eine Vielzahl von Weisen normalisiert werden. Zum Beispiel kann die veranschlagte Kurbelwellenbeschleunigung durch einen Wert eines angezeigten Drehmoments, abzüglich einer Zusatzlast, normalisiert werden. Als ein anderes Beispiel kann die Kurbelwellenbeschleunigung durch einen Wert der Abweichung zwischen Zündungseinstellung und Vorzündung normalisiert werden.
Die normalisierten Beschleunigungswerte und die korrelierten Luft-Kraftstoff-Werte für jeden Zylinder und für jeden in den Zylindern induzierten mageren, fetten und stöchiometrischen Zustand können in einem Speicherbaustein des Steuergerätes 12 für eine weitere Verarbeitung, wie weiter unten beschrieben, gespeichert werden. Zum Beispiel können die normalisierten Drehmomentbeschleunigungen dazu verwendet werden, eine Abbildung der Kurbelwellenbeschleunigungen gegenüber den Luft-Kraftstoff-Verhältnissen, die der Reihe von in einem ausgewählten Zylinder induzierten fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen entsprechen, wie in 4, die weiter unten beschrieben wird, gezeigt, zu befüllen.
Bei 210 schließt das Verfahren 200, für jeden Zylinder, das Berechnen einer Kurvenanpassung für die Beschleunigung gegenüber dem entsprechenden in dem Zylinder induzierten mageren, fetten und stöchiometrischen Zustand ein. Bei einigen Beispielen kann eine quadratische Kurvenanpassung oder ein beliebiger anderer Kurvenanpassungsansatz verwendet werden. Beispielhafte Kurvenanpassungen für Beschleunigungs- gegenüber Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten werden in 4, die weiter unten beschrieben wird, gezeigt.
Bei 212 schließt das Verfahren 200, auf der Grundlage der Kurvenanpassung für die Beschleunigung gegenüber dem entsprechenden in dem Zylinder induzierten mageren, fetten und stöchiometrischen Zustand, das Finden eines Punktes des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf einer vorgeeichten Drehmomentkurve (d.h. einer idealen Drehmomentkurve) ein, die der Kurvenanpassung entspricht. Die vorgeeichte Drehmomentkurve kann eine vorgeeichte Kurve der Kurbelwellenbeschleunigungen gegenüber den Zylinder-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen sein und kann zum Beispiel in einem Speicherbaustein im Steuergerät 12 in einer Nachschlagetabelle gespeichert sein.
Der Punkt des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf der idealen Drehmomentkurve, die einer Kurvenanpassung für einen Zylinder entspricht, kann auf eine Vielzahl von Weisen gefunden werden. Zum Beispiel können Anpassungsalgorithmen eingesetzt werden, um einen Bereich der idealen Drehmomentkurve zu finden, an dem die Kurvenanpassung passt. Beispielhafte Anpassungsalgorithmen können einen Flächenverhältnis-Ansatz einschließen, der dazu verwendet wird, einen Flächenunterschied zwischen der idealen Drehmomentkurve und der durch die Reihe von mageren, fetten und stöchiometrischen Zuständen in einem Zylinder erzeugten Kurvenanpassung auf ein Minimum zu verringern. Als ein anderes Beispiel kann ein Mittelpunkt-Kurvenabweichungsansatz eingesetzt werden, um einen Punkt des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf einer idealen Kurve, die der Kurvenanpassung entspricht, zu finden. Als noch ein anderes Beispiel kann eine Steigung der Kurvenanpassung dazu verwendet werden, auf der idealen Drehmomentkurve einen Punkt mit einer im Wesentlichen passenden Steigung zu finden.
Bei 222 schließt das Verfahren 200 das Berechnen einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage des auf der idealen Kurve entsprechend der Kurvenanpassung identifizierten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ein. Zum Beispiel kann, wenn sie mit der idealen Drehmomentkurve zusammengepasst wird, eine Kurvenanpassung für einen Zylinder in einer fetten oder mageren Richtung verschoben sein, was ein fettes oder mageres Ungleichgewicht in dem Zylinder anzeigt, so dass das Maß der Luft-Kraftstoff-Verschiebung der Größe der Luft-Kraftstoff-Abweichung entspricht.
Die Luft-Kraftstoff-Abweichung kann dafür verwendet werden, einen Berichtigungsfaktor zu bestimmen, der einem Maß und einer Richtung der Verschiebung bei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis gegenüber dem stöchiometrischen Punkt für die Kurvenanpassung an den Punkt des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses an dem Übereinstimmungspunkt auf der idealen Drehmomentkurve entspricht. Wie weiter unten beschrieben, kann der Berichtigungsfaktor dafür verwendet werden, ein Maß und ein Vorzeichen einer Kraftstoffberichtigung zu bestimmen, die auf einen Zylinder anzuwenden ist, um ein Ungleichgewicht zu berichtigen.
Bei 224 schließt das Verfahren 200 das Bestimmen, ob die Abweichung ein vorgeeichtes Niveau überschreitet, ein. Zum Beispiel kann ein Schwellenmaß der Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem Speicherbaustein des Steuergerätes 12 gespeichert werden. Das vorgeeichte Niveau kann einem annehmbaren Maß der Luft-Kraftstoff-Abweichung, die in einem Zylinder auftritt, entsprechen. Falls die Abweichung bei 224 das vorgeeichte Niveau überschreitet, schreitet das Verfahren 200 zu 226 fort.
Bei 226 schließt das Verfahren 200 das Anzeigen, dass ein Zylinderungleichgewicht erkannt wird, ein. Zum Beispiel können einzelne Zylinder mit Drehmomentschwankungen außerhalb eines Schwellenbereichs als mögliche Zylinder mit Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichten identifiziert werden. Insbesondere können die Kurbelwellenbeschleunigungen in einem Zylinder Drehmomentschwankungen erzeugen, aus denen ein mögliches Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht in dem Zylinder identifiziert werden kann. Falls zum Beispiel die Drehmomentschwankungen in einem Zylinder außerhalb eines vorbestimmten Schwellenbereichs fallen, dann kann dieser Zylinder als möglicher Zylinder mit einem Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht identifiziert werden. Sobald ein Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht bestätigt worden ist, kann eine geeignete Anzeige des Abfalls des bestätigten Zylinders durchgeführt werden, und/oder es können in einem Versuch, das Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht zu berichtigen, wie weiter unten beschrieben, Kraftstoffversorgungsberichtigungen auf den bestätigten Zylinder angewendet werden.
Bei 228 schließt das Verfahren 200 das Anwenden einer Berichtigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf einen oder mehrere Zylinder, die als im Ungleichgewicht befindlich angezeigt worden sind, ein. Zum Beispiel kann eine Luft-Kraftstoff-Berichtigung auf der Grundlage der identifizierten Größe und Richtung des Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichts in dem identifizierten Zylinder auf den identifizierten Zylinder angewendet werden. Zum Beispiel kann das Steuergerät 12 die Menge des den Zylindern, die als möglicherweise im Ungleichgewicht befindlich identifiziert worden sind, zugeführten Kraftstoffs einstellen. Danach kann das Steuergerät 12 in einem Versuch, das Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht in den identifizierten Zylindern zu berichtigen, weiter die Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichte überwachen. Bei einigen Beispielen kann diese Kraftstoffberichtigung für identifizierte Zylinder vor dem Bestätigen eines Ungleichgewichts in einem identifizierten Zylinder durchgeführt werden.
Die Blöcke 204–218 können bei einigen Beispielen wiederholt werden. Falls zum Beispiel eine Korrektur des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wirksam angewendet wurde, dann kann die Verschiebung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgeglichen sein. Falls jedoch in einem Zylinder ein Ungleichgewicht fortbesteht, kann die Störung nicht kraftstoffbedingt sein, und es kann ein Kennzeichen gesetzt werden, um einen nicht kraftstoffbedingten Abfall des identifizierten Zylinders anzuzeigen, falls nach dem Anwenden der Luft-Kraftstoff-Berichtigung ein Ungleichgewicht in dem Zylinder identifiziert wird. Ferner kann eine Anzeige an ein bordeigenes Diagnosesystem gesendet werden, die das Zylinderungleichgewicht anzeigt, so dass zum Beispiel eine Wartung durchgeführt werden kann.
3 zeigt eine beispielhafte Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen, verwendet zum Induzieren von Drehmomentbeschleunigungen in Motorzylindern eines beispielhaften V6-Motors 302. Der Motor 302 schließt eine erste Bank 304 (Bank 1) von Zylindern ein, die einen Zylinder 306 (Zylinder 1), einen Zylinder 308 (Zylinder 2) und einen Zylinder 310 (Zylinder 3) einschließt. Der Motor 302 schließt ebenfalls eine zweite Bank 312 (Bank 2) von Zylindern ein, die einen Zylinder 314 (Zylinder 4), einen Zylinder 316 (Zylinder 5) und einen Zylinder 318 (Zylinder 6) einschließt. Ein Ansaugkrümmer 320 und ein Abgaskrümmer 322 sind an die Zylinder in der Bank 304 gekoppelt. Ein Ansaugkrümmer 324 und ein Abgaskrümmer 326 sind an die Zylinder in der Bank 312 gekoppelt.
Beispielhafte Muster, die dafür verwendet werden, eine Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in den Motorzylindern zu erzeugen, werden in Tabelle 328 gezeigt. In Tabelle 328 werden drei beispielhafte Sätze von Mustern in drei Spalten gezeigt, wobei Spalte 330 einen ersten Mustersatz zeigt, Spalte 332 einen zweiten Mustersatz zeigt und Spalte 334 einen dritten Mustersatz zeigt. Jeder Eintrag in einer Spalte ist ein Kraftstoffmengenmultiplikator, der auf Stöchiometrie (Lambda = 1) angewendet werden kann. Zum Beispiel wird in Spalte 330 der Multiplikator 0,88 auf Zylinder 1 angewendet, wenn Zylinder 1 zündet, der Multiplikator 1,07 wird auf Zylinder 2 angewendet, wenn Zylinder 2 zündet, 1,07 wird auf Zylinder 3 angewendet, wenn Zylinder 3 zündet, usw.
Diese Multiplikatoren werden so gewählt, dass jede Bank des Motors im Durchschnitt bei Stöchiometrie bleibt, wenn sie in einer spezifizierten Zündreihenfolge auf die Zylinder angewendet werden. Die Spalten 332 und 334 zeigen andere beispielhafte Muster, welche die gleichen Multiplikatoren wie in Spalte 330 einschließen, aber mit unterschiedlichen Werten für unterschiedliche Zylinder, die doch, wenn sie angewendet werden, den Motor bei Stöchiometrie halten.
Tabelle 336 in 3 zeigt ein Beispiel, wie der Mustersatz in Spalte 330 auf die Zylinder des V6-Motors 302 angewendet werden kann, so dass der Motor während der Luft-Kraftstoff-Variationen im Wesentlichen bei Stöchiometrie gehalten wird. Bei diesem Beispiel ist die Zündreihenfolge der Zylinder 1-4-2-5-3-6, und die Muster in Spalte 330 in Tabelle 328 werden während eines Motorzyklus auf der Grundlage der Zündreihenfolge auf die Zylinder angewendet. Zum Beispiel wird in Zylinder 1 während des Zündens ein Kraftstoffmengenmultiplikator von 0,88 (ein fetter Zustand) induziert, danach wird in Zylinder 4 während des Zündens ein Kraftstoffmengenmultiplikator von 1,16 (ein magerer Zustand) induziert, danach wird in Zylinder 2 während des Zündens ein Kraftstoffmengenmultiplikator von 1,07 (ein magerer Zustand) induziert, danach wird in Zylinder 5 während des Zündens ein Kraftstoffmengenmultiplikator von 0,94 (ein fetter Zustand) induziert, danach wird in Zylinder 3 während des Zündens ein Kraftstoffmengenmultiplikator von 1,07 (ein magerer Zustand) induziert, und schließlich wird in Zylinder 6 während des Zündens ein Kraftstoffmengenmultiplikator von 0,94 (ein fetter Zustand) induziert.
Für jeden in einem Zylinder erzeugten fetten, mageren und stöchiometrischen Zustand, wie zum Beispiel in 3 beschrieben, können Drehmomentbeschleunigungen entsprechend jedem induzierten Zustand überwacht und in einer Abbildung, wie beispielsweise in 4 bei Abbildung 402 gezeigt, gespeichert werden.
Die Abbildung 402 in 4 zeigt drei beispielhafte Möglichkeiten, die sich aus dem Anwenden einer Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in einem Zylinder ergeben. Die Reihe von in einem Zylinder induzierten fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen moduliert das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder über einen Bereich von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen nahe der Stöchiometrie. Zum Beispiel können, wie in 3 gezeigt, die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in Zylinder 1 durch 0,88, 1,07 und 1,07 entsprechend der ersten Zeile von Tabelle 328 zyklisch wiederholt werden. Ferner können in einem gegebenen Zylinder über viele Motorzyklen viele unterschiedliche Reihen von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen induziert werden, um für den gegebenen Zylinder Daten von Kurbelwellenbeschleunigungen gegenüber dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erhalten. Die Kurbelwellenbeschleunigungen gegenüber den entsprechenden Luft-Kraftstoff-Verhältnissen können danach zum Beispiel abgebildet werden wie in der Abbildung 402 in 4.
Zum Beispiel kann die in Abbildung 402 gezeigte Kurve 404 eine Kurvenanpassung für Beschleunigungs- gegenüber Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten (als Kästen in 402 gezeigt) für ein erstes beispielhaftes Szenario sein, bei dem eine Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in einem ausgewählten Zylinder erzeugt wird. Danach kann die Kurve 404 mit einer idealen Drehmomentkurve 410, die in Abbildung 412 in 4 gezeigt wird, verglichen werden. Durch das Verwenden der Steigung oder Form der Kurve 404 kann ein Übereinstimmungspunkt auf der idealen Kurve 410 gewonnen werden, wie weiter oben in Bezug auf den Schritt 214 in 2 beschrieben. Bei diesem Beispiel entspricht die Steigung der Kurve 404 dem stöchiometrischen Punkt auf der idealen Kurve 410, was anzeigt, dass der ausgewählte Zylinder kein bedeutendes Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht hat.
Ein zweites beispielhaftes Szenario wird mit der Kurve 406 in der Abbildung 402 illustriert. Die Kurve 406 ist eine beispielhafte Kurvenanpassung für Beschleunigungs- gegenüber Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten (als Kreise in der Abbildung 402 gezeigt) für ein zweites beispielhaftes Szenario, bei dem eine Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in einem ausgewählten Zylinder erzeugt wird. Bei diesem Beispiel hat die Kurve 406 eine negative Steigung, und wenn sie mit der idealen Drehmomentkurve 410 in der Abbildung 412 verglichen wird, entspricht die Kurve 406 einem mageren Punkt auf der idealen Kurve, was ein mageres Ungleichgewicht in dem ausgewählten Zylinder anzeigt.
Ferner kann, durch ein Vergleichen der Kurve 406 mit der idealen Kurve 410, eine Abweichung 414 bestimmt werden. Bei diesem Beispiel entspricht die Abweichung 414 einem Maß oder einer Größe einer mageren Verschiebung in dem Zylinder. Dieses Maß der mageren Verschiebung kann danach dafür verwendet werden, eine Berichtigung auf den ausgewählten Zylinder anzuwenden, um das Ungleichgewicht abzumildern. Zum Beispiel kann, da sich der ausgewählte Zylinder in einer mageren Richtung im Ungleichgewicht befindet, die Menge des in den ausgewählten Zylinder eingespritzten Kraftstoffs gesteigert werden, um das Ungleichgewicht auszugleichen.
Ein drittes beispielhaftes Szenario wird mit der Kurve 408 in der Abbildung 402 illustriert. Die Kurve 408 ist eine beispielhafte Kurvenanpassung für Beschleunigungs-gegenüber Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten (als Dreiecke in der Abbildung 402 gezeigt) für ein drittes beispielhaftes Szenario, bei dem eine Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in einem ausgewählten Zylinder erzeugt wird. Bei diesem Beispiel hat die Kurve 408 eine positive Steigung, und wenn sie mit der idealen Drehmomentkurve 410 in der Abbildung 412 verglichen wird, entspricht die Kurve 408 einem fetten Punkt auf der idealen Kurve, was ein fettes Ungleichgewicht in dem ausgewählten Zylinder anzeigt.
Wie weiter oben beschrieben, kann, durch ein Vergleichen der Kurve 408 mit der idealen Kurve 410, eine Abweichung 416 bestimmt werden. Bei diesem Beispiel entspricht die Abweichung 416 einem Maß oder einer Größe einer fetten Verschiebung in dem Zylinder. Dieses Maß der fetten Verschiebung kann danach dafür verwendet werden, eine Berichtigung auf den ausgewählten Zylinder anzuwenden, um das Ungleichgewicht abzumildern. Zum Beispiel kann, da sich der ausgewählte Zylinder in einer fetten Richtung im Ungleichgewicht befindet, die Menge des in den ausgewählten Zylinder eingespritzten Kraftstoffs vermindert werden, um das Ungleichgewicht auszugleichen.
Wie weiter oben angemerkt können Störungen der Kurbelwellenbeschleunigung, wie beispielsweise die weiter oben mit Bezug auf 2 und 3 beschriebenen, ebenfalls dafür verwendet werden, den Alkoholgehalt des in einem Motor verwendeten Kraftstoffs zu identifizieren. 5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 500 zum Erkennen von Kraftstoffzuständen auf der Grundlage der Kurbelwellenbeschleunigung und dementsprechenden Einstellen der Kraftstoffeinspritzung in den Motor.
Bei einigen Beispielen können unter bestimmten Bedingungen ein oder mehrere Schritte des Verfahrens 500 gemeinsam oder aufeinanderfolgend mit einem oder mehreren Schritten des Verfahrens 200 ausgeführt werden. Zum Beispiel kann, während eines ersten Motorbetriebsmodus, das Verfahren 200 dazu verwendet werden, Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichte zu erkennen, wohingegen während eines zweiten Motorbetriebsmodus das Verfahren 800 umgesetzt werden kann.
Bei 502 schließt das Verfahren 500 das Feststellen, ob Kraftstoff-Erkennungsbedingungen erfüllt werden, ein. Zum Beispiel können die Kraftstoff-Erkennungsbedingungen abhängig von der Motordrehzahl sein und/oder können verschiedene Parameter, um vorübergehende Luft-Kraftstoff-Wirkungen zu verringern, oder verschiedene andere Bedingungen einschließen. Als ein anderes Beispiel können die Kraftstoff-Erkennungsbedingungen abhängig von einem kürzlichen Nachtankvorgang sein, wobei ein Kraftstoff mit einer unbekannten Alkoholkonzentration zur Verwendung in dem Motor hinzugegeben worden ist.
Falls die Kraftstoff-Erkennungsbedingungen bei 502 erfüllt sind, schreitet das Verfahren 500 zu 504 fort. Bei 504 schließt das Verfahren 500 das Feststellen, ob Nicht-Ungleichgewicht-Überwachungsbedingungen erfüllt sind, ein. Es kann nämlich bei einigen Beispielen das Veranschlagen des Kraftstoff-Alkoholgehalts aus der Kurbelwellenbeschleunigung nicht durchgeführt werden, während die Kurbelwellenbeschleunigungen beim Überwachen auf Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichte verwendet werden.
Falls die Nicht-Ungleichgewicht-Überwachungsbedingungen bei 504 erfüllt sind, schreitet das Verfahren 500 zu 506 fort. Bei 506 schließt das Verfahren 500 das Auswählen von Zylindern für eine Modulation durch Kurbelwellenbeschleunigungen ein. Die Zylinder können auf der Grundlage einer Vielzahl von Faktoren ausgewählt werden. Zum Beispiel kann ein Zylinder ausgewählt werden, bei dem bestätigt worden ist, dass er ein Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht hat. Als ein anderes Beispiel kann ein Zylinder ausgewählt werden, der nicht als einer identifiziert worden ist, der ein mögliches Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht hat. Ferner können mehrere Zylinder ausgewählt werden, oder es kann nur ein Zylinder ausgewählt werden, zum Beispiel in Abhängigkeit von den Sensorpositionen und den Motorbetriebsbedingungen.
Bei 508 schließt das Verfahren 500 das Modulieren des Zylinder-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in ausgewählten Zylindern mit einer ausgewählten Größe und Frequenz über einen Bereich von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen ein. Zum Beispiel kann eine Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in dem Zylinder induziert werden, während der Motor, wie weiter oben beschrieben, bei Stöchiometrie gehalten wird. Das Modulieren der Zylinder-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse auf diese Weise kann Kurbelwellenbeschleunigungen erzeugen, die, z.B. durch das Steuergerät 12, überwacht werden können, zur Verwendung in einer Drehmomentabbildung, die weiter unten beschrieben wird.
Bei 510 schließt das Verfahren 500 das Abbilden von Drehmomentungleichgewichten auf Grund von Kurbelwellenbeschleunigungen auf die Luft-Kraftstoff-Modulation, um eine Drehmomentkurve zu befüllen, ein. Durch das Ausführen dieser Auslenkungen des angeordneten Innerzylinder-Lambda an einem gegebenen Zylinder mit einer ausreichenden Größe um ein Regelungsziel und das Überwachen des Unterschiedes der Kurbelwellenbeschleunigung in dem Arbeitstakt für diesen Zylinder kann die Form einer Abweichung von Drehmoment gegenüber Lambda abgebildet werden.
Bei 512 schließt das Verfahren 500 das Veranschlagen des Kraftstoff-Alkoholgehaltes aus der Abbildung der Drehmomentkurve ein. Zum Beispiel kann der Kraftstoff-Alkoholgehalt auf der Grundlage einer Steigung der Abbildung zusammen mit einer Ablesung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von einem Sensor (z.B. dem Sensor 126), um sie als Bezugspunkt zu verwenden, bestimmt werden. Bei einem solchen Beispiel kann ein gesteigerter Kraftstoff-Alkoholgehalt als Reaktion auf eine gesteigerte Steigung der Abbildung identifiziert werden.
Zum Beispiel zeigt 6 bei 602 eine beispielhafte Kurve von Drehmoment gegenüber dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis für Benzin und bei 604 eine beispielhafte Kurve von Drehmoment gegenüber dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis für ein Ethanol-Benzin-Gemisch. 6 illustriert, wie sich eine Kurve von Drehmoment gegenüber dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit zunehmendem Alkoholgehalt verschieben kann. Bei diesem Beispiel wird eine Steigung 606 bei Stöchiometrie auf der Kurve 604 von Drehmoment gegenüber dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis für ein Gemisch von Ethanol und Benzin und eine Steigung 608 bei Stöchiometrie auf der Kurve 602 von Drehmoment gegenüber dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis für Benzin gezeigt. Im Einzelnen illustriert 6, wie die Stöchiometrie eines unbekannten Kraftstoffgemischs auf der Grundlage der Steigung der Kurve von Drehmoment gegenüber dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis identifiziert werden kann. Zum Beispiel würde das Schwankenlassen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem Zylinder um 14,6 eine erste Steigung für Benzin und eine zweite Steigung für ein Ethanol-Benzin-Gemisch ergeben, wobei die Größe der zweiten Steigung größer ist als die Größe der ersten Steigung.
Als ein anderes Beispiel kann der Kraftstoff-Alkoholgehalt auf der Grundlage einer Musterübereinstimmung mit einer Abbildung von Drehmoment gegenüber ungeregeltem Lambda bestimmt werden. Zum Beispiel kann durch das Addieren des Unterschiedes der Kurbelwellenbeschleunigung in dem Arbeitstakt für einen Zylinder zu einer bekannten mittleren Abweichung des angeordneten Lambda für alle Zylinder, die dafür verwendet wird, ein Regelungsziel zu erreichen, der Ethanolgehalt des Kraftstoffs annähernd bestimmt werden durch das Vergleichen der Form von Drehmoment gegenüber der Lambda-Abweichung zu der Form des Drehmoments gegenüber ungeregeltem Lambda. Bei einigen Beispielen können diese zwei Abbildungen zu einer einzigen Korrelationsmetrik kombiniert werden, die dafür verwendet werden kann, den Alkoholgehalt des Kraftstoffs zu bestimmen. Außerdem kann bei manchen Beispielen, z.B. über einen ASIC 109, Logik angewendet werden, um einzuschließen, zuerst auf ein angenommenes ungeregeltes gegenüber einem geregelten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu prüfen und danach eine zweite musterbasierte intrusive Überwachungsvorrichtung zu starten, um den Alkoholgehalt des Kraftstoffs zu bestätigen und genauer zu messen.
Bei 514 schließt das Verfahren 500 das Anpassen einer Einstellung des gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einer Luft-Kraftstoff-Regelung auf der Grundlage des identifizierten Kraftstoff-Alkoholgehalts ein. Zum Beispiel kann die Kraftstoffeinspritzung in den Motor auf der Grundlage des identifizierten Alkoholgehalts des Kraftstoffs eingestellt werden. Die Kraftstoffeinspritzung kann zum Beispiel durch das Steuergerät 12 durch Steigern oder Vermindern einer dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge eingestellt werden. Durch das Einstellen der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse des Motors auf der Grundlage des Kraftstoff-Alkoholgehalts können eine gesteigerte Luft-Kraftstoff-Steuerung, verringerte Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichte und verringerte Emissionen erreicht werden.
7 zeigt eine beispielhafte Schnittstelle 700 zwischen einer Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht-Überwachungsvorrichtung 702 und Vordergrund-Kraftstoffschnittstellen nach der Offenbarung. Die in 7 gezeigten Kraftstoffschnittstellen schließen eine Lambdadomänen-Schnittstelle 704, eine Kraftstoffmengendomänen-Schnittstelle 706 und eine Impulsbreitendomänen-Schnittstelle 708 ein.
Eine Zylinder-Luftladung 710 wird in einen Kraftstoffmengenrechner 712 in der Mengendomänen-Schnittstelle 706 eingegeben. Der Kraftstoffmengenrechner ist dafür konfiguriert, eine in einen Zylinder einzuspritzende Kraftstoffmenge auf der Grundlage einer Vielzahl von Parametern 713 zu bestimmen. Zum Beispiel kann der Kraftstoffmengenrechner bei der Bestimmung der Kraftstoffmenge von der Wandbenetzung, Kraftstoff aus dem Verdunstungsemissionssystem, Kraftstoff im Öl, Kraftstoff in einem Behälter usw. abhängen. Bei einem Beispiel bestimmt die Routine jeden dieser Parameter 713 auf der Grundlage von Betriebsbedingungen, zum Beispiel kann die Routine eine in den Zylinder eintretende Kraftstoffmenge aus dem Wandbenetzungsmodell, eine Kraftstoffmenge aus dem Kraftstoffdampf-Spülsystem, eine Kraftstoffmenge, die durch das Motoröl beigetragen wird, Kraftstoff aus dem Kurbelwellen-Zwangslüftungssystem (PCV), aus dem Ansaugkrümmer wieder aufgenommenen Kraftstoff, der aus anderen Zylindern zurückgestoßen wurde (als Rückstoß-Kraftstoff bezeichnet), usw. bestimmen.
Ferner ist der Kraftstoffmengenrechner mit der Lambdadomänen-Schnittstelle 704 verknüpft, um ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis zu empfangen, wie es in der Lambdadomäne 704 bestimmt wird. Die Lambdadomäne 704 bestimmt ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis über einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rechner 714, der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage einer Vielzahl von Parametern 715, wie beispielsweise Kraftstoffverlust, Sollwerten und einer Steuerungs- gegenüber einer Regelungsspeisung, bestimmt. Bei einigen Beispielen bestimmt die Routine die Parameter 715 auf der Grundlage von Betriebsbedingungen, zum Beispiel kann die Routine eine Menge an verlorenem Kraftstoff auf der Grundlage eines Kraftstoffverlustmodells und/oder von Luft-Kraftstoff-Sensorablesungen bestimmen, ein Lambda-Sollwert kann zum Beispiel auf einer vorbestimmten oder gewünschten Motorleistungsanreicherung und/oder Motorbauteil-Schutzparametern beruhen.
Der Kraftstoffmengenrechner 712 ist ebenfalls mit der Ungleichgewicht-Überwachungsvorrichtung 702 verknüpft, um Mengenmultiplikatoren und Basis-Kraftstoffmultiplikatoren zu empfangen, um Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichtsmuster zum Induzieren von Kurbelwellenbeschleunigungen in den Motorzylindern auf der Grundlage von vorbestimmten Mustern, wie weiter oben beschrieben, umzusetzen. Zum Beispiel kann ein Satz von Ungleichgewichtsmustern der Reihe nach auf die Kraftstoffmengenberechnung angewendet werden, um für die weiter oben beschriebenen Überwachungsroutinen geringfügige Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichte in den Zylindern umzusetzen.
Danach wird die Kraftstoffmenge an die Impulsbreitendomäne 708 ausgegeben, die einen Impulsbreitenrechner 716 einschließt, um eine Impulsbreite für die Einspritzung in einen Zylinder auf der Grundlage einer Vielzahl von Parametern 717 zu berechnen. Zum Beispiel können die Parameter 717 auf Motorbetriebsbedingungen, wie beispielsweise einer gewünschten Einspritzungsneigung und -versetzung, einem Einspritzmodus, Rußgrenzen usw., beruhen. Danach kann eine Kraftstoff-Impulsbreite 718 an den Motor ausgegeben werden.
8 illustriert Schnittstellen zwischen der Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichtslogik 802 und der Vordergrund-Kraftstofflogik 804. Um den Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichtstest wie oben beschrieben laufen zu lassen, fordert das System bei 803 eine Berechtigung von der Vordergrund-Kraftstofflogik 804 an. Falls die Berechtigung bei 805 gewährt wird, wendet das System einen Satz von Multiplikatoren 806 auf einen Basis-Kraftstoffterm auf der Grundlage eines Satzes von Mustern 808 an. Falls die Eingangsbedingungen während eines Satzes von fortlaufenden Mustern 808 deaktiviert werden, bricht das System ab und kehrt zu dem Beginn von Mustern, die nicht abgeschlossen worden sind, zurück. Das Endergebnis der Logik ist ein berechneter Beschleunigungsterm 810 für einen gegebenen Zylinder und ein Musterindex, der den Mustern 808 entspricht.
9 zeigt einen beispielhaften Übergang von einer Tabelle 902 auf der Grundlage eines vordergründigen Verbrennungsvorgangzählers (z.B. der von dem Kurbelwellen-Drehzahlsensor 118 erzeugten Rechteckwelle) zu einer Tabelle 904 auf der Grundlage eines Zylinderbank-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Die Figur illustriert die Schnittstellen zwischen den Anwendungen von Mustern 906 und einem sogenannten „Klasseneinteilungsverfahren“. Die Musterauslegung ist „senkrecht“, um die gesamte Bank, wie oben beschrieben, durch die Musterwiederholung bei Stöchiometrie zu halten. Folglich korreliert das System Zylinder-Zündreihenfolge, Musterindex und Luft-Kraftstoff-Klasseneinteilungszellen, um die wiederholte Musterberechnung zu speichern. Zum Beispiel illustriert 9 eine Strategie, wobei der Zylinderindex 0 mit dem Zylinder 6 und der Index 1 bis einschließlich 5 mit Zylinder 1 bis einschließlich 5 korreliert wird.
Es wird zu erkennen sein, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen von beispielhafter Beschaffenheit sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem begrenzenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind.
Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und der anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden, ein. Zum Beispiel kann es, sobald die druckbasierte Messung verfügbar wird, möglich sein, das Modell, auf der Grundlage eines Vergleichs der zunehmenden Rußbelastung, die zuvor erlangt wurde, während die druckbasierte Messung nicht verfügbar war, adaptiv zu aktualisieren.
Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent desselben beziehen. Solche Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch die Vorlage von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob weiter, enger, gleich oder unterschiedlich im Schutzbereich gegenüber den ursprünglichen Ansprüchen, werden ebenfalls als innerhalb des Gegenstandes der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet. Zeichenerklärung

Fig 9:

Pattern # – Muster Nr.

Cylinder – Zylinder

Average common AFR points – Durchschnittliche gemeinsame AFR-Punkte

Claims

Verfahren für einen Motor, das Folgendes umfasst: das Identifizieren eines Zylinders mit einem möglichen Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht auf der Grundlage von Kurbelwellenbeschleunigungen, erzeugt durch eine Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in dem Zylinder, während der Motor bei Stöchiometrie gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in dem Zylinder durch eine Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in einem anderen Zylinder ausgeglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in dem Zylinder auf der Grundlage von vorbestimmten Mustern in dem Zylinder induziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in dem Zylinder zufällige Luft-Kraftstoff-Variationen in dem Zylinder sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren auf einer Steigung oder Form einer Abbildung der Kurbelwellenbeschleunigungen gegenüber den Luft-Kraftstoff-Verhältnissen entsprechend der Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen beruht.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner das Identifizieren einer Größe und einer Richtung eines Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichts in dem identifizierten Zylinder auf der Grundlage der Steigung oder Form umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner das Anwenden einer Luft-Kraftstoff-Berichtigung auf den identifizierten Zylinder auf der Grundlage der identifizierten Größe und Richtung des Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichts in dem identifizierten Zylinder umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Anzeigen eines nicht kraftstoffbedingten Abfalls des identifizierten Zylinders, falls nach dem Anwenden der Luft-Kraftstoff-Berichtigung ein Ungleichgewicht in dem Zylinder identifiziert wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner das Anzeigen eines Abfalls des identifizierten Zylinders, falls die Größe oberhalb eines Schwellenwertes liegt, umfasst.
Verfahren für einen Motor, das Folgendes umfasst: das Erzeugen von Kurbelwellenbeschleunigungen durch das Modulieren eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem ausgewählten Zylinder in einem Bereich von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen, während der Motor bei Stöchiometrie gehalten wird, das Identifizieren eines möglichen Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichts in dem ausgewählten Zylinder auf der Grundlage einer Steigung oder Form einer Abbildung der Kurbelwellenbeschleunigungen gegenüber den modulierten Luft-Kraftstoff-Verhältnissen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis um die Stöchiometrie moduliert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch das Induzieren einer Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in dem ausgewählten Zylinder moduliert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die induzierte Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in dem ausgewählten Zylinder jeweils durch eine Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in einem anderen Zylinder ausgeglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner das Identifizieren einer Größe und einer Richtung eines Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichts in dem ausgewählten Zylinder auf der Grundlage der Steigung oder Form umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner das Anwenden einer Luft-Kraftstoff-Berichtigung auf den ausgewählten Zylinder auf der Grundlage der identifizierten Größe und Richtung des Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichts in dem ausgewählten Zylinder umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner das Anzeigen eines nicht kraftstoffbedingten Abfalls des ausgewählten Zylinders, falls nach dem Anwenden der Luft-Kraftstoff-Berichtigung ein Ungleichgewicht in dem Zylinder identifiziert wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner das Anzeigen eines Abfalls des ausgewählten Zylinders, falls die Größe oberhalb eines Schwellenwertes liegt, umfasst.
System für einen Motor, das Folgendes umfasst: ein Steuergerät, das konfiguriert ist für: das Identifizieren eines Zylinders mit einem möglichen Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht auf der Grundlage von Kurbelwellenbeschleunigungen, erzeugt durch eine Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in dem Zylinder, während der Motor bei Stöchiometrie gehalten wird.
System nach Anspruch 18, wobei die Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in dem Zylinder jeweils durch eine Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen in einem anderen Zylinder ausgeglichen wird.
System nach Anspruch 18, wobei das Identifizieren auf einer Steigung oder Form einer Abbildung der Kurbelwellenbeschleunigungen gegenüber den Luft-Kraftstoff-Verhältnissen entsprechend der Reihe von fetten, mageren und stöchiometrischen Zuständen beruht.