DE102018202035B4 - Verfahren zum korrigieren einer luft-kraftstoff-verhältnis-abweichung für jeden zylinder im motor - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder in einem Motor eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren Folgendes aufweist:Messen eines Signals eines Sauerstoffsensors, der an einem Abgasrohr des Fahrzeugs montiert ist, unter Verwendung eines Tiefpassfilters und eines Filters mit gleitendem Mittelwert;Berechnen einer Sauerstoffsensor-Rauheit basierend auf dem gemessenen Signal des Sauerstoffsensors;Modulieren einer Kraftstoffeinspritzmenge des in jeden Zylinder in dem Motor eingespritzten Kraftstoffes;Erfassen einer Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit gemäß der modulierten Kraftstoffeinspritzmenge;Bestimmen einer optimalen Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf einer Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Sauerstoffsensor-Rauheit;Durchführen einer Kraftstoffeinspritzmengensteuerung basierend auf der bestimmten optimalen Kraftstoffeinspritzmenge, um die Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder zu korrigieren;wobei das Modulieren der Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt wird, wenn eine Lernbedingung erfüllt ist, bei der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgassystems durch nur eine Kraftstoffmenge moduliert wird.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 08. September 2017 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2017-0115168 , die hiermit durch Verweis in vollem Umfang derselben hierin aufgenommen ist, als wäre sie vollständig hierin dargelegt.
  • HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
  • Technisches Gebiet
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen ein Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder in einer Kraftmaschine bzw. einem Motor und genauer ein Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder in einem Motor, das zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder fähig ist, wobei die Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aufgrund einer Position eines Sauerstoffsensors in dem Motor und einer Mischcharakteristik eines Auslasskrümmers auftreten kann.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Im Allgemeinen ist ein Motor eines Fahrzeugs mit einem Sauerstoffsensor an einem Abgasrohr desselben versehen und eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückführungskorrektur wird durchgeführt, um eine Kraftstoffeinspritzmenge gemäß einem Ausgangssignal des Sauerstoffsensors zu erhöhen oder zu verringern. Durch solch einen Prozess wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases um ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis herum aufrechterhalten, so dass ein Reinigungsverhältnis eines Dreiwege-Katalysators erhöht wird, wobei folglich eine Abgasreinigung erzielt wird.
  • Wenn eine Abweichung in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases für jeden Zylinder vorliegt, findet bei einem Mehrzylindermotor, wenngleich ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases aller Zylinder auf einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird, eine Verbrennung in jedem Zylinder in einem fetten oder mageren Zustand statt und Abgas wird abgeführt. Wenn das Abgas in einem fetten Zustand abgeführt wird, strömt eine große Menge an HC und CO durch einen Dreiwege-Katalysator. Wenn das Abgas in einem mageren Zustand abgeführt wird, strömt eine große Menge an NOx durch den Dreiwege-Katalysator. Folglich werden der HC, das CO und das NOx nicht effektiv gereinigt.
  • Um solch ein Problem zu verhindern, kann eine Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases für jeden Zylinder basierend auf einem gemessenen Wert eines Sauerstoffsensors geschätzt werden, der vor einem Dreiwege-Katalysator vorgesehen ist, um die Kraftstoffeinspritzmenge zu korrigieren. Herkömmlich wird ein Sauerstoffsensorsignal durch ein Hochpassfilter verarbeitet und dann wird das verarbeitete Sauerstoffsensorsignal als ein Abweichungsindex zwischen Zylindern verwendet. Der Abweichungsindex wird einer Brenndauer jedes Zylinders unter Verwendung der Tatsache zugeordnet, dass ein in jedem Zylinder verbranntes Abgas sequenziell mit einem Sauerstoffsensor reagiert. Eine Kraftstoffmenge eines entsprechenden Zylinders wird unter Verwendung des Abweichungsindex zwischen Zylindern eingestellt.
  • Hier wird davon ausgegangen, dass das in jedem Zylinder verbrannte Abgas sequenziell mit dem Sauerstoffsensor reagiert, und eine Zeit, die das Abgas erfordert, um sich zu dem Sauerstoffsensor zu bewegen und mit demselben zu reagieren, sollte gemäß einer Fahrbedingung eines Fahrzeugs verschieden verwendet werden. Da sich die Zeit, die das Abgas erfordert, um sich zu dem Sauerstoffsensor zu bewegen und mit demselben zu reagieren, gemäß einer Motorlast und der Anzahl an Umdrehungen des Motors unterscheidet, sollte die Zeit gemäß der Motorlast und der Anzahl an Umdrehungen differieren.
  • Bei diesem Verfahren wird jedoch der Sensor-Erfassungszeitpunkt des Verbrennungsgases des Motors durch die äußere Umgebung, wie beispielsweise eine Hardwarekonfiguration des Auslasskrümmers und eine Position des Sauerstoffsensors, erheblich beeinflusst. Folglich kann es schwierig sein, den Sensor-Erfassungszeitpunkt akkurat zu messen. Ferner kann es schwierig sein, die Abweichung zwischen Motoren und Fahrzeugen, die in Serie gefertigt werden, zu berücksichtigen. Überdies kennt man aus der DE 10 2009 043 203 A1 ein Steuersystem mit einem Sauerstoffsensor, der ein Sauerstoffsignal auf der Basis eines Sauerstoffkonzentrationspegels in einem Abgas eines Motors erzeugt, ein Filtermodul, das ein gealtertes Signal auf der Basis des Sauerstoffsignals bestimmt, und ein Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichts-Detektionsmodul, das ein Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht im Motor auf der Basis des Sauerstoffsignals und des gefilterten Signals detektiert. Ein Verfahren umfasst das Erzeugen eines Sauerstoffsignals auf der Basis eines Sauerstoffkonzentrationspegels in einem Abgas eines Motors, das Bestimmen eines gealterten Signals auf der Basis des Sauerstoffsignals und das Detektieren eines Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichts im Motor auf der Basis des Sauerstoffsignals und des gealterten Signals. Außerdem zeigt die DE 10 2016 120 484 A1 Verfahren und Systeme zum Überwachen eines Luft/Kraftstoff-Ungleichgewichts in den Zylindern einer Kraftmaschine beschrieben. In einem beispielhaften Verfahren wird ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Zylinders moduliert, um eine Folge von fetten, mageren und stöchiometrischen Bedingungen in dem Zylinder zu erzeugen, und werden die entsprechenden Kurbelbeschleunigungen gemessen, um eine Spitzenfunktion zu berechnen, die ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder angibt. Die Spitzenfunktion wird über mehrere Modulationen berechnet, um eine zuverlässigere Berechnung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders und seiner Abweichung von einem vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis bereitzustellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind auf ein Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gerichtet, das zum Erfassen einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder mit hoher Zuverlässigkeit und Reduzieren einer Kalibrierlast bzw. Kalibrierbelastung einer dynamischen Charakteristik des Abgases unter allen Fahrbedingungen unter Verwendung eines Echtzeit-Optimierungsalgorithmus ohne Berücksichtigung einer Zeit fähig ist, die das Abgas erfordert, um mit einem Sauerstoffsensor zu reagieren.
  • Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung können durch die folgende Beschreibung verständlich sein und in Bezug auf die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offensichtlich werden. Für jemanden mit Fähigkeiten in der Technik, zu der die vorliegende Offenbarung gehört, ist auch klar, dass die Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung durch die beanspruchten Mittel und Kombinationen derselben umgesetzt werden können.
  • Nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthält ein Verfahren Folgendes: Messen eines Signals eines Sauerstoffsensors, der an einem Abgasrohr des Fahrzeugs montiert ist, unter Verwendung eines Tiefpassfilters und eines Filters mit gleitendem Mittelwert; Berechnen einer Sauerstoffsensor-Rauheit basierend auf dem gemessenen Signal des Sauerstoffsensors; Modulieren einer Kraftstoffeinspritzmenge des in jeden Zylinder in dem Motor eingespritzten Kraftstoffes; Erfassen einer Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit gemäß der modulierten Kraftstoffeinspritzmenge; Bestimmen einer optimalen Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf einer Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Sauerstoffsensor-Rauheit; Durchführen einer Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf der bestimmten optimalen Kraftstoffeinspritzmenge, um die Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder zu korrigieren, wobei das Modulieren der Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt wird, wenn eine Lernbedingung erfüllt ist, bei der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgassystems durch nur eine Kraftstoffmenge moduliert wird.
  • Das Berechnen der Sauerstoffsensor-Rauheit kann Folgendes enthalten: Verarbeiten des gemessenen Signals des Sauerstoffsensors unter Verwendung eines Tiefpassfilter; nach dem Verarbeiten des gemessenen Signals des Sauerstoffsensors unter Verwendung des Tiefpassfilters Verarbeiten des gemessenen Signals des Sauerstoffsensors unter Verwendung eines Filters mit gleitendem Mittelwert; Berechnen einer Differenz zwischen dem verarbeiteten Signal unter Verwendung des Tiefpassfilters und dem verarbeiteten Signal unter Verwendung des Filters mit gleitendem Mittelwert; Bestimmen eines Rauheitssignals zum Berechnen der Sauerstoffsensor-Rauheit, wobei das Rauheitssignal der berechneten Differenz zwischen dem verarbeiteten Signal unter Verwendung des Tiefpassfilters und dem verarbeiteten Signal unter Verwendung des Filters mit gleitendem Mittelwert gleicht; Bestimmen eines maximalen Wertes und eines minimalen Wertes des Rauheitssignals über jede Dauer eines Motorzyklus hinweg; Berechnen einer Differenz zwischen dem maximalen Wert des Rauheitssignals und dem minimalen Wert des Rauheitssignals; und Bestimmen der Sauerstoffsensor-Rauheit, wobei die Sauerstoffsensor-Rauheit der berechneten Differenz zwischen dem maximalen Wert des Rauheitssignals und dem minimalen Wert des Rauheitssignals gleicht.
  • Das Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge kann Folgendes enthalten: sequenzielles Modulieren der Kraftstoffeinspritzmengen; Berechnen der Sauerstoffsensor-Rauheit in Bezug auf jede modulierte Kraftstoffeinspritzmenge; Bestimmen einer Kraftstoffeinspritzmenge, die die Sauerstoffsensor-Rauheit minimiert; und Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge, wobei die optimale Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzmenge gleicht, die die Sauerstoffsensor-Rauheit minimiert.
  • Das Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge kann Folgendes enthalten: Modulieren einer anfänglichen Kraftstoffeinspritzmenge durch eine vorbestimmte Kraftstoffeinspritzmenge; nach dem Modulieren der anfänglichen Kraftstoffeinspritzmenge Messen einer Zunahme oder Abnahme der Sauerstoffsensor-Rauheit; wenn die Sauerstoffsensor-Rauheit abnimmt, Modulieren der Kraftstoffeinspritzmenge in eine Richtung, die der der abnehmenden Sauerstoffsensor-Rauheit gleicht; wenn die Sauerstoffsensor-Rauheit zunimmt, Modulieren der Kraftstoffeinspritzmenge in eine Richtung, die der der zunehmenden Sauerstoffsensor-Rauheit entgegengesetzt ist; und Bestimmen der Kraftstoffeinspritzmenge, die die Sauerstoffsensor-Rauheit minimiert.
  • Eine modulierte Kraftstoffmenge im Anschluss an die anfängliche Kraftstoffmenge kann durch eine Funktion der Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit bestimmt werden.
  • Wenn die Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit größer als ein vorbestimmter festgelegter Wert ist, kann sich die modulierte Kraftstoffmenge erhöhen, und wenn die Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit kleiner als ein vorbestimmter festgelegter Wert ist, kann sich die modulierte Kraftstoffmenge verringern.
  • Wenn die Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit kleiner als ein vorbestimmter festgelegter Wert ist, kann die Kraftstoffeinspritzmenge als eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf einer Veränderung der modulierten Kraftstoffmenge bestimmt werden.
  • Wenn ein Zustand, in dem die Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit kleiner als der vorbestimmte festgelegte Wert ist, für weniger als eine vorbestimmte Anzahl von Malen beibehalten wird, die die Kraftstoffeinspritzmenge moduliert wird, kann die Kraftstoffeinspritzmenge als die optimale Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt werden.
  • Das Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge kann Folgendes enthalten: Modulieren einer Vielzahl von Kraftstoffeinspritzmengen; Berechnen eines Wertes der Sauerstoffsensor-Rauheit jedes Mal, wenn jede Kraftstoffeinspritzmenge der Vielzahl von Kraftstoffeinspritzmengen moduliert wird; Bestimmen eines Kurvenanpassungskoeffizienten anhand der berechneten Werte der Sauerstoffsensor-Rauheit; Durchführen einer Kurvenanpassung in Bezug auf die Kraftstoffeinspritzmenge und die Sauerstoffsensor-Rauheit; Berechnen der Kraftstoffeinspritzmenge, die die Sauerstoffsensor-Rauheit minimiert, unter Verwendung des Kurvenanpassungskoeffizienten; und Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge, wobei die optimale Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzmenge gleicht, die die Sauerstoffsensor-Rauheit minimiert.
  • Wenn der Kurvenanpassungskoeffizient kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, kann das Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung der Kurvenanpassung nicht durchgeführt werden.
  • Wenn die optimale Kraftstoffeinspritzmenge, die durch die Kurvenanpassung bestimmt wird, von der anfänglichen Kraftstoffeinspritzmenge außerhalb eines vorbestimmten Bereiches abweicht, kann das Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung der Kurvenanpassung nicht durchgeführt werden.
  • Das Verfahren kann ferner Folgendes enthalten: Modulieren der Kraftstoffeinspritzmenge eine vorbestimmte Anzahl von Malen, um den Kurvenanpassungskoeffizienten zu bestimmen; Messen der Sauerstoffsensor-Rauheit, wenn das Modulieren der Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt wird; wenn ein Wendepunkt der gemessenen Sauerstoffsensor-Rauheit innerhalb der vorbestimmten Anzahl von Malen auftritt, während das Modulieren der Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt wird, Beenden des Modulierens der Kraftstoffeinspritzmenge; und Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf der modulierten Kraftstoffeinspritzmenge.
  • Das Verfahren kann ferner Folgendes enthalten, wenn die Kraftstoffeinspritzmengen einer Vielzahl von Zylindern des Fahrzeugs sequenziell moduliert werden, die optimale Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder bestimmt wird und das Bestimmen einer endgültigen optimalen Kraftstoffeinspritzmenge in Bezug auf die Vielzahl von Zylindern vollendet ist: Durchführen der Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf der endgültigen optimalen Kraftstoffeinspritzmenge und Korrigieren der Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder.
  • Das Verfahren kann enthalten, dass, wenn ein gegenwärtiger Sauerstoffsensor-Rauheitswert kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, eine Lernbedingung zum Durchführen eines Lernens einer optimalen Kraftstoffeinspritzmenge nicht erfüllt sein kann.
  • Das Verfahren kann ferner Folgendes enthalten: Speichern der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge in einem nichtflüchtigen Speicher des Fahrzeugs; und Verwenden der gespeicherten optimalen Kraftstoffeinspritzmenge bei einem nächsten Mal des Lernens zum Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge.
  • Figurenliste
  • Die Ausführungsformen hierin können durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den nachstehend kurz beschriebenen beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden, in denen ähnliche Bezugsnummern identische oder funktional ähnliche Elemente angeben.
    • 1 ist eine Darstellung, die ein Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder in einem Motor nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und eine Hauptkonfiguration des Motors in Bezug auf das Verfahren veranschaulicht.
    • 2 ist ein Ablaufplan, der das Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder in einem Motor nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 3 ist ein Signaldiagramm, das ein Sauerstoffsensorsignal, ein Signal, das durch primäres Filtern des Sauerstoffsensorsignals durch ein Tiefpassfilter erhalten wird, und ein Signal veranschaulicht, das durch sekundäres Filtern des primär gefilterten Signals durch ein Filter mit gleitendem Mittelwert erhalten wird.
    • 4 ist eine Darstellung zum Beschreiben eines Prozesses zum Beseitigen einer Rauschkomponente des Sauerstoffsensors durch das primäre Filtern und das sekundäre Filtern und Erhalten einer Signalkomponente aufgrund einer Zylinderabweichung.
    • 5 ist eine Darstellung zum Beschreiben eines Prozesses zum Erfassen einer Sauerstoffsensor-Rauheit innerhalb eines Zyklus basierend auf dem primär gefilterten Signal und dem sekundär gefilterten Signal.
    • 6 ist eine Darstellung, die einen Prozess zum Erfassen eines minimalen Wertes der Sauerstoffsensor-Rauheit durch eine Kraftstoffmengenmodulation veranschaulicht.
    • 7 ist eine Darstellung, die einen Algorithmus zur Extremwertsuche unter Verfahren zum Erfassen eines minimalen Wertes der Sauerstoffsensor-Rauheit durch eine Kraftstoffmengenmodulation veranschaulicht.
    • 8 ist eine Darstellung, die einen Kurvenanpassungsalgorithmus für ein Polynom zweiter Ordnung unter den Verfahren zum Erfassen eines minimalen Wertes der Sauerstoffsensor-Rauheit durch eine Kraftstoffmengenmodulation veranschaulicht.
    • 9 ist eine Darstellung, die einen parabolischen Suchalgorithmus unter den Verfahren zum Erfassen eines minimalen Wertes der Sauerstoffsensor-Rauheit durch eine Kraftstoffmengenmodulation veranschaulicht.
    • 10 ist ein Signaldiagramm, das Veränderungen eines gemessenen Sauerstoffsensorsignals und einer Sauerstoffsignal-Rauheit einer Kraftstoffmenge für jeden Zylinder veranschaulicht, wenn das Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird.
    • 11 ist ein Graph, der eine Abweichungsbeziehung zwischen der Sauerstoffsensor-Rauheit und einem erfassten Wert des Sauerstoffsensors für jeden Zylinder veranschaulicht.
  • Es sollte klar sein, dass die oben erwähnten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale aufzeigen, die für die grundlegenden Prinzipien der Offenbarung veranschaulichend sind. Die spezifischen Ausgestaltungsmerkmale der vorliegenden Offenbarung, die beispielsweise bestimmte Maße, Orientierungen, Plätze und Formen enthalten, werden zum Teil durch die bestimmte vorgesehene Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt werden.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben werden. Wie wohl jemand mit technischen Fähigkeiten erkennt, können die beschriebenen Ausführungsformen auf viele verschiedene Weisen modifiziert werden, ganz ohne von dem Wesen oder Bereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Ferner beziehen sich überall in der Beschreibung ähnliche Bezugsnummern auf ähnliche Elemente.
  • Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und soll die Offenbarung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen enthalten, sofern der Kontext dies nicht anderweitig klar erkennen lässt. Es wird zudem klar sein, dass die Ausdrücke „weist auf“ und/oder „aufweisend“, wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder den Zusatz von einem/einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierin verwendet, enthält der Ausdruck „und/oder“ jedes beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten, aufgelisteten Elemente.
  • Es ist klar, dass der Ausdruck „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder ein anderer ähnlicher Ausdruck, der hierin verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen enthält, wie beispielsweise Personenkraftwagen, die Geländefahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene Geschäftswagen enthalten, Wasserfahrzeuge, die eine Vielzahl von Booten und Schiffen enthalten, Luftfahrzeuge und Ähnliches, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und Fahrzeuge mit anderen alternativen Brennstoffen enthält (z.B. Brennstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl gewonnen werden). Wie hierin bezeichnet, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Leistungsquellen aufweist, wie beispielsweise sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch betriebene Fahrzeuge.
  • Zudem ist klar, dass ein oder mehrere der nachstehenden Verfahren oder Aspekte derselben durch zumindest eine Steuereinheit ausgeführt werden können. Der Ausdruck „Steuereinheit“ kann sich auf eine Hardwarevorrichtung beziehen, die einen Speicher und einen Prozessor enthält. Der Speicher ist zum Speichern von Programmbefehlen konfiguriert und der Prozessor ist speziell zum Ausführen der Programmbefehle programmiert, um einen oder mehrere Prozesse durchzuführen, die weiter unten beschrieben werden. Zudem ist klar, dass die nachstehenden Verfahren durch ein Gerät ausgeführt werden können, das die Steuereinheit in Verbindung mit einer oder mehreren anderen Komponenten aufweist, wie wohl von jemandem mit gewöhnlichen Fähigkeiten in der Technik verstanden wird.
  • Nun in Bezug auf die gegenwärtig offenbarten Ausführungsformen besteht eine Korrelation zwischen der Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder und der Sauerstoffsensor-Rauheit. Die Korrelation zwischen der Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder und der Sauerstoffsensor-Rauheit ist in 11 gezeigt.
  • In einem Graphen der 11 stellt eine X-Achse eine Wurzel aus dem mittleren quadratischen Fehler (RMSE; engl. root mean square error) der gemessenen Werte des Sauerstoffsensors jedes Zylinders dar und eine Y-Achse einen Sauerstoffsensor-Rauheitswert dar, der nachstehend in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden wird und durch einen Signalprozess des Sauerstoffsensors erhalten wird. Wie in 11 gezeigt, ist eine Abweichung des Sauerstoffsensors jedes Zylinders gering, während der Sauerstoffsensor-Rauheitswert gering ist, und die Abweichung des Sauerstoffsensors jedes Zylinders groß, während der Sauerstoffsensor-Rauheitswert groß ist. Wenn ein Kraftstoffeinspritzmengenwert erhalten werden kann, der den Sauerstoffsensor-Rauheitswert minimiert, kann somit eine Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses unter Verwendung der erhaltenen Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt werden, um die Abweichung des Sauerstoffsensors jedes Zylinders zu minimieren.
  • Die Kraftstoffeinspritzmenge wird absichtlich moduliert und zu dieser Zeit wird eine Veränderung eines Sauerstoffsensor-Rauheitswertes beobachtet und folglich eine Krafteinspritzstoffmenge, die den Sauerstoffsensor-Rauheitswert minimiert, derart bestimmt, dass eine Steuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt wird, um eine Abweichung eines Sauerstoffsensors jedes Zylinders zu minimieren.
  • 1 ist eine Darstellung, die ein Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder in einem Motor nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und eine Hauptkonfiguration des Motors in Bezug auf das Verfahren veranschaulicht.
  • Hier ist eine elektronische Steuereinheit (ECU; engl. electronic control unit) 10 ein Hauptkörper, der das Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder durchführt, das in den 1 und 2 gezeigt ist. Die ECU 10 steuert eine Einspritzeinrichtung 20, um eine Kraftstoffeinspritzmenge zu modulieren, und führt eine Steuerung zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder durch Empfangen eines gemessenen Signals von einem Sauerstoffsensor 50, der an einem Abgasrohr 60 installiert ist, Bestimmen einer optimalen Kraftstoffeinspritzmenge, die zum Minimieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder fähig ist, und Steuern der Einspritzeinrichtung 20 basierend auf der bestimmten optimalen Kraftstoffeinspritzmenge durch. Insbesondere steuert die ECU 10 die Einspritzeinrichtung 20, um eine jedem Zylinder zugeführte Kraftstoffmenge zu modulieren.
  • Die Einspritzeinrichtung 20 führt Kraftstoff entsprechend der durch die ECU 10 modulierten Kraftstoffmenge zu jedem Zylinder 30 des Motors zu und der zugeführte Kraftstoff wird in jedem Zylinder 30 verbrannt und zu der Außenseite jedes Zylinders 30 als Abgas abgeführt. Das aus jedem Zylinder 30 abgeführte Abgas wird durch ein sich von einem Abgasauslass jedes Zylinders 30 erstreckendes Abgassammelrohr 40 in das einzelne Abgasrohr 60 gesammelt, um zu der Außenseite eines Fahrzeugs abgeführt zu werden. Der Sauerstoffsensor 50, der an dem Abgasrohr 60 montiert ist, misst ein Sauerstoffverhältnis in dem Abgas und überträgt das Messergebnis als ein Signal in einer vorbestimmten Form zu der ECU 10.
  • Indessen verarbeitet die ECU 10 das gemessene Signal, das von dem an dem Abgasrohr 60 installierten Sauerstoffsensor 50 übertragen wird, durch ein Tiefpassfilter und ein Filter mit gleitendem Mittelwert, um eine Sauerstoffsensor-Rauheit zu berechnen.
  • 3 veranschaulicht das gemessene Signal (d.h., ein Signal, bevor dasselbe gefiltert wird) von dem Sauerstoffsensor 50, ein primär verarbeitetes Signal, das durch Verarbeiten des gemessenen Signals durch das Tiefpassfilter erhalten wird, und ein sekundär verarbeitetes Signal, das durch Verarbeiten des primär verarbeiteten Signals durch das Filter mit gleitendem Mittelwert erhalten wird.
  • Wie in 4 gezeigt, wird bei der primären Verarbeitung des gemessenen Signals durch das Tiefpassfilter eine Rauschkomponente des Sauerstoffsensors 50 beseitigt. Bei der sekundären Verarbeitung des primär verarbeiteten Signals durch das Filter mit gleitendem Mittelwert wird auch ein repräsentativer Wert eines durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder berechnet. Wenn eine Komponente des sekundär verarbeiteten Signals aus einer Komponente der primär verarbeiteten Signalkomponente beseitigt wird, wird ferner nur eine Signalkomponente aufgrund einer Zylinderabweichung erhalten. Die erhaltene Signalkomponente wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Signal des Sauerstoffsensors, das in 5 gezeigt ist.
  • Als Nächstes wird während eines entsprechenden Zyklus, wenn ein Differenzwert zwischen einem minimalen Wert und einem maximalen Wert einer Komponente des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Signals des Sauerstoffsensors erhalten wird, der Differenzwert die Sauerstoffsensor-Rauheit. Wie oben in Bezug auf 11 beschrieben, weist die Sauerstoffsensor-Rauheit eine Korrelation proportional zu der Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder auf.
  • Daher kann die ECU 10 eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge, die die Sauerstoffsensor-Rauheit minimiert, anhand einer Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit gemäß einer Kraftstoffmengenmodulation für jeden Zylinder bestimmen.
  • Wie in 6 gezeigt, wird genauer eine Veränderung eines Sauerstoffsensor-Rauheitswertes gemäß einem Grad der Kraftstoffmengenmodulation (d.h., einem Kraftstoffmengen-Korrekturfaktor) erfasst, wenn die Kraftstoffmenge moduliert wird, wobei dadurch der Kraftstoffmengen-Korrekturfaktor erhalten wird, der die Sauerstoffsensor-Rauheit minimiert. Da die Sauerstoffsensor-Rauheit, wie oben beschrieben wurde, die Korrelation proportional zu der Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder aufweist, wird, wenn die Sauerstoffsensor-Rauheit minimiert wird, auch die Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder minimiert. Wenn der Kraftstoffmengen-Korrekturfaktor, der die Sauerstoffsensor-Rauheit minimiert, erhalten wird, um eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge zu bestimmen, wird somit die optimale Kraftstoffeinspritzmenge eine Kraftstoffeinspritzmenge, die zum Minimieren der Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder fähig ist.
  • Indessen können zwei Optimierungsverfahren als ein Verfahren zum Bestimmen einer optimalen Kraftstoffeinspritzmenge angewandt werden.
  • Zunächst kann eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung eines Algorithmus zur Extremwertsuche bestimmt werden. 7 ist eine Darstellung, die einen Algorithmus zur Extremwertsuche unter Verfahren zum Erfassen eines minimalen Wertes der Sauerstoffsensor-Rauheit durch eine Kraftstoffmengenmodulation veranschaulicht.
  • Zu diesem Zweck wird zunächst eine Kraftstoffeinspritzmenge von einer anfänglichen Kraftstoffmenge durch eine vorbestimmte Kraftstoffmodulationsmenge moduliert und dann eine Zunahme oder eine Abnahme der Sauerstoffsensor-Rauheit zu einer Zeit bestimmt, zu der die Kraftstoffeinspritzmenge moduliert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn ein erfasster Wert f2 der Sauerstoffsensor-Rauheit von einem anfänglichen Wert f0 abnimmt, eine Kraftstoffmodulation graduell in eine Richtung gleich der der Abnahme durchgeführt und, wenn ein erfasster Wert am Punkt f1 der Sauerstoffsensor-Rauheit zunimmt, die Kraftstoffmodulation in eine Richtung durchgeführt, die der der Zunahme entgegengesetzt ist.
  • Da eine Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit um die optimale Kraftstoffeinspritzmenge herum reduziert wird, wenn die Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit geringer als eine vorbestimmte Referenz ist, kann ein Wert fOPT als ein optimaler Punkt unter Verwendung der oben beschriebenen Charakteristik bestimmt werden.
  • Ferner kann eine modulierte Menge beim Durchführen einer Kraftstoffmodulation im Anschluss an die erste Kraftstoffmodulation durch eine Funktion der Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit bestimmt werden. Wenn die Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit beispielsweise groß ist, das heißt, wenn die Sauerstoffsensor-Rauheit von der optimalen Kraftstoffmenge weit entfernt ist, wird eine modulierte Kraftstoffmenge festgelegt, groß zu sein, und wenn die Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit gering ist, das heißt, wenn die Sauerstoffsensor-Rauheit nahe der optimalen Kraftstoffmenge ist, wird die modulierte Kraftstoffmenge festgelegt, gering zu sein.
  • Somit kann eine schnelle Annäherung an den optimalen Punkt erzielt werden und eine akkurate Bestimmung des optimalen Punktes durchgeführt werden. Wenn die Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit unter einem vorbestimmten Niveau und für weniger als eine vorbestimmte Anzahl von Malen gehalten wird, wenn die Kraftstoffmodulation durchgeführt wird, wird eine Kraftstoffeinspritzmenge an einer entsprechenden Position (d.h. einem optimalen Punkt) als eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt.
  • Als Nächstes kann die optimale Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung eines Kurvenanpassungsverfahrens bestimmt werden.
  • 8 ist eine Darstellung, die einen Kurvenanpassungsalgorithmus für ein Polynom zweiter Ordnung unter den Verfahren zum Erfassen eines minimalen Wertes der Sauerstoffsensor-Rauheit durch eine Kraftstoffmengenmodulation veranschaulicht.
  • Der in 8 gezeigte Kurvenanpassungsalgorithmus erfordert eine Voraussetzung, dass eine Beziehung der Sauerstoffsensor-Rauheit zu einer Kraftstoffkorrektur eine Form ähnlich einer Polynomgleichung zweiter Ordnung aufweist, die in 8 gezeigt ist.
  • Um die Polynomgleichung zweiter Ordnung abzuleiten, sollten drei Koeffizienten α, β und γ bestimmt werden und eine Modulation der anfänglichen Kraftstoffmenge wird dreimal oder mehrere Male erfordert, um die drei Koeffizienten α, β und γ zu bestimmen.
  • Die ECU 10 erhält drei Sauerstoffsensor-Rauheitswerte an den Punkten f0, f1 und f2 durch die dreimalige Modulation der anfänglichen Kraftstoffmenge, um die drei Koeffizienten α, β und γ der Polynomgleichung zweiter Ordnung anhand der drei Sauerstoffsensor-Rauheitswerte an den Punkten f0, f1 und f2 zu bestimmen. Wenn die Polynomgleichung zweiter Ordnung bestimmt wird, kann ferner ein Kraftstoffmengen-Korrekturfaktor, der die Sauerstoffsensor-Rauheit minimiert, anhand der Polynomgleichung zweiter Ordnung bestimmt werden und eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge anhand des Kraftstoffmengen-Korrekturfaktors bestimmt werden.
  • Wenn die drei Koeffizienten α, β und γ der Polynomgleichung zweiter Ordnung indessen kleiner als eine gegebene Referenz sind, da die Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit sehr gering ist, wenn die Kraftstoffmodulation durchgeführt wird, ist es schwierig, die Voraussetzung zu erfüllen, dass die Beziehung der Sauerstoffsensor-Rauheit zu der Kraftstoffkorrektur eine Form ähnlich der Polynomgleichung zweiter Ordnung aufweist, so dass die optimale Kraftstoffeinspritzmenge in diesem Algorithmus nicht bestimmt werden kann. In diesem Fall wird daher anstelle des Bestimmens der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge durch den Kurvenanpassungsalgorithmus das Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung des oben beschriebenen Algorithmus zur Extremwertsuche durchgeführt.
  • Selbst wenn die optimale Kraftstoffeinspritzmenge, die durch den Kurvenanpassungsalgorithmus bestimmt wird, von der anfänglichen Kraftstoffeinspritzmenge über einen vorbestimmten Bereich abweicht, wird auch bestimmt, dass eine Zuverlässigkeit bei einer Bestimmung der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem Kurvenanpassungsalgorithmus herabgesetzt wird, so dass anstelle des Bestimmens der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge durch den Kurvenanpassungsalgorithmus das Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung des oben beschriebenen Algorithmus zur Extremwertsuche durchgeführt wird.
  • Indessen kann sich eine Charakteristik des Abtastens eines Abgases an dem Sauerstoffsensor von jedem Zylinder gemäß einer Gestalt eines Abgassystems durch eine Art von Fahrzeug und eine Einbauposition des Sauerstoffsensors unterscheiden. In diesem Fall unterscheidet sich eine Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und dem Sauerstoffsensor-Rauheitswert von einer Form der Polynomgleichung zweiter Ordnung. Folglich ist es schwierig, einen optimalen Punkt durch Evaluieren von nur der Sauerstoffsensor-Rauheit durch die dreimalige Kraftstoffmengenmodulation zu bestimmen. Um die Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und dem Sauerstoffsensor-Rauheitswert zu bestimmen, sollte die Evaluation in diesem Fall daher eine Vielzahl von Malen in eine Richtung durchgeführt werden, in der eine Kraftstoffmenge basierend auf einer gegenwärtigen Kraftstoffeinspritzmenge erhöht oder verringert wird.
  • In diesem Fall kann jedoch, wenn ein wie in 9 durchgeführter parabolischer Suchalgorithmus auf den oben beschriebenen Fall angewandt wird, die Anzahl von Malen, die die Kraftstoffmengenmodulation durchgeführt wird, verringert werden. Bei diesem parabolischen Suchalgorithmus wird die Kraftstoffmenge eine gegebene Anzahl von Malen von einem Punkt f1 zu einem Punkt f6 moduliert, um die Sauerstoffsensor-Rauheit zu evaluieren, und beim Auftreten eines Wendepunktes fOPT, der den optimalen Punkt angibt, während der Evaluation kann die Evaluation beendet werden, um die Anzahl von Malen der Evaluation zu verringern. Beispielsweise werden bei einem in 9 gezeigten Beispiel die Kraftstoffmengenmodulation und die Sauerstoffsensor-Rauheit in der Reihenfolge der Punkte f1 bis f6 evaluiert und, da ein Wendepunkt zwischen den Punkten f3 und f4 bei Durchführung der Evaluation am Punkt f4 bestimmt wird, wird die Evaluation beendet und ein optimaler Punkt basierend auf den Evaluationsergebnissen von dem Punkt f1 bis zu dem Punkt f4 bestimmt.
  • Wenn die optimale Kraftstoffeinspritzmenge durch solch einen parabolischen Suchalgorithmus bestimmt wird, korrigiert die ECU 10 die Kraftstoffmenge für jeden Zylinder basierend auf der bestimmten optimalen Kraftstoffeinspritzmenge, um die Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder zu korrigieren.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird bei dem Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder nach den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein optimales Signal für alle Zylinder gesteuert, ohne das Luft-Kraftstoff-Verhältnis jedes Zylinders zu bestimmen und zu messen, so dass eine Abweichung für jeden Zylinder verringert wird. Ungeachtet der Gestalt des Abgassystems durch eine Art von Fahrzeug und eine Differenz der Einbauposition des Sauerstoffsensors, kann daher eine Korrektur der Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder mit einer relativen Zuverlässigkeit möglich sein.
  • Nachstehend wird das Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder, das durch die ECU 10 durchgeführt wird, in Bezug auf 2 detailliert beschrieben werden.
  • 2 ist ein Ablaufplan, der das Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder in einem Motor nach der vorliegenden Offenbarung der 1 veranschaulicht.
  • Wie in 2 veranschaulicht, bestimmt die ECU 10 zunächst, ob eine Lernbedingung erfüllt ist, um das Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder in einem Motor nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung durchzuführen, (S10).
  • Wie oben beschrieben wurde, sollte das Korrekturverfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Bedingung erfüllen, bei der das Korrekturverfahren nur durchgeführt wird, wenn der Motor in Betrieb ist, und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgassystems durch nur eine Kraftstoffmengenmodulation verändert werden. Daher bestimmt die ECU 10 zunächst, ob die oben beschriebene Bedingung erfüllt ist, bevor dieselbe das Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder durchführt.
  • Zu diesem Zweck bestimmt die ECU 10 in Bezug darauf, ob ein Sauerstoffsensorsignal aktiviert ist, ob eine Rückführung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses möglich ist, ob eine unvollständige Verbrennung auftritt, und in Bezug auf eine Last und eine Drehzahl eines Motors, eine äußere Umgebung, wie beispielsweise eine Außenlufttemperatur und ein Atmosphärendruck, eine Temperatur des Kühlwassers des Motors, einen Zustand eines Kraftstoff-Spülventils, eine nach der Zündung verstrichene Zeit und dergleichen, ob das Korrekturverfahren durchzuführen ist.
  • Wenn das Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses häufig durchgeführt wird, besteht indessen eine Sorge, wobei die Kraftstoffeinspritzmengenmodulation eine große Menge Kraftstoff verbraucht und ein Fahrvermögen eines Fahrzeugs herabgesetzt wird. Daher kann ein Sauerstoffsensor-Rauheitswert, der nachstehend beschrieben werden wird, auch als eine der Lernbedingungen betrachtet werden.
  • Genauer kann die ECU 10 zum Minimieren einer nachteiligen Auswirkung auf die Kraftstoffeffizienz und das Fahrvermögen, wenn der Sauerstoffsensor-Rauheitswert, der unten beschrieben werden wird, kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, bestimmen, dass eine Notwendigkeit zum Durchführen des Verfahrens zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder gering ist, wobei dadurch das Durchführen des Verfahrens zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder beendet wird.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Lernbedingung erfüllt ist, steuert die ECU 10 die Einspritzeinrichtung 20, um eine Kraftstoffeinspritzmenge in Bezug auf einen ersten Zylinder unter einer Vielzahl von Zylindern zu modulieren (S20). Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge moduliert wird, wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert und folglich auch eine Sauerstoffkonzentration in dem zu dem Abgasrohr 60 strömenden Abgas verändert. Die ECU 10 empfängt ein gemessenes Signal in Bezug auf die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas unter Verwendung des Sauerstoffsensors 50, der an dem Abgasrohr 60 installiert ist, und filtert das gemessene Signal, um eine Sauerstoffsensor-Rauheit zu berechnen (S30).
  • Als Nächstes wendet die ECU 10 den oben beschriebenen Algorithmus zur Extremwertsuche oder Kurvenanpassungsalgorithmus auf die berechnete Sauerstoffsensor-Rauheit an und bestimmt dadurch eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge (S40).
  • Wenn die optimale Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt wird, bestimmt die ECU 10, ob die Optimierungssteuerung für alle Zylinder durchgeführt wird. Die Optimierungssteuerung nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird in der Reihenfolge der Zylinder sequenziell durchgeführt und für alle Zylinder durchgeführt. Das heißt, die ECU 10 bestimmt, ob ein n-ter Zylinder, an dem die Optimierungssteuerung gegenwärtig durchgeführt wird, ein letzter Zylinder ist, (S50).
  • Als Bestimmungsergebnis führt die ECU 10 bei Vorliegen eines Zylinders, an dem die Optimierungssteuerung noch nicht durchgeführt wurde, das Modulieren der Kraftstoffmenge (S20), das Berechnen der Sauerstoffsensor-Rauheit (S30) und das Bestimmen der optimalen Kraftstoffmenge (S40) in Bezug auf den entsprechenden Zylinder durch.
  • Nachdem die Optimierungssteuerung für alle Zylinder durchgeführt ist, wird eine endgültige optimale Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder bestimmt (S70).Die ECU 10 speichert die endgültige optimale Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder in einem nichtflüchtigen Speicher in oder außerhalb der ECU 10 (S80). Ferner führt die ECU 10 eine Kraftstoffeinspritzsteuerung in Bezug auf jeden Zylinder basierend auf der endgültigen optimalen Kraftstoffeinspritzmenge durch (S90). Indessen wird die gespeicherte, endgültige optimale Kraftstoffeinspritzmenge für die Kraftstoffeinspritzsteuerung bis zu einem nächsten Mal des Lernens verwendet.
  • 10 veranschaulicht Veränderungen eines gemessenen Sauerstoffsensorsignals und einer Sauerstoffsensor-Rauheit einer Kraftstoffmenge für jeden Zylinder, wenn das Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder nach der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird.
  • Wie in 10 gezeigt, wird durch die ECU 10 die Kraftstoffmenge für jeden Zylinder moduliert und der optimale Kraftstoffmengen-Korrekturwert, der zum Minimieren der Sauerstoffsensor-Rauheit fähig ist, zu einem Zeitpunkt bestimmt, zu dem die Kraftstoffmenge für jeden Zylinder moduliert wird. Wenn der optimale Kraftstoffmengen-Korrekturwert für jeden Zylinder endgültig bestimmt wird, wird die optimale Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf dem entsprechenden optimalen Kraftstoffmengen-Korrekturwert bestimmt und die Kraftstoffzufuhrsteuerung für jeden Zylinder durchgeführt.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder moduliert und dann ein gemessenes Signal eines einzelnen Hauptsauerstoffsensors verarbeitet, um zu ermöglichen, dass eine optimale Steuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für alle Zylinder durchgeführt wird. Somit besteht keine Notwendigkeit, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für jeden Zylinder zu messen, um die Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder zu korrigieren, und zu diesem Zweck besteht keine Notwendigkeit, ein Verfahren zum Unterscheiden der Zylinder voneinander zu ermitteln.
  • Daher kann eine Korrektur des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder ungeachtet des Unterschieds hinsichtlich der Gestalt des Abgassystems durch eine Art von Fahrzeug oder des Unterschieds hinsichtlich der Einbauposition des Sauerstoffsensors mit relativer Zuverlässigkeit möglich sein, so dass ein Steuerverfahren kontinuierlich angewandt werden kann, wenn eine diverse Art von Fahrzeug entwickelt wird.
  • Gemäß dem offenbarten Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder in einem Motor nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird eine Abweichung für jeden Zylinder durch Steuern eines optimalen Signals in Bezug auf alle Zylinder ohne Bestimmen und Messen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder verringert, so dass eine Korrektur einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses mit einer relativen Zuverlässigkeit ungeachtet eines Unterschieds hinsichtlich der Gestalt eines Abgassystems oder hinsichtlich einer Einbauposition eines Sauerstoffsensors gemäß einer Art von Fahrzeug möglich sein kann.
  • Folglich kann das Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kontinuierlich angewandt werden, wenn eine diverse Art von Fahrzeug entwickelt wird.
  • Nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern ferner effektiv verringert werden, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern.
  • Des Weiteren kann nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Verbrennungsstabilität erhöht werden, wenn die Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder verringert wird, und folglich kann eine Magergrenze einer Kraftstoffmenge derart sichergestellt werden, dass ein Effekt zum Verringern des Abgases besteht.
  • Nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann zudem Geräusch und Vibration im Leerlauf (NVH; engl. idle noise and vibration), das durch die Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verursacht wird, effektiv verbessert werden und eine Drehmomenteffizienz des Motors derart erhöht werden, dass die Fahrstabilität verbessert werden kann.
  • Nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann zusätzlich, da keine Notwendigkeit besteht, wie bei dem Stand der Technik eine Reaktionszeit des Sauerstoffsensors gemäß einer Fahrbedingung unterschiedlich festzulegen, um die Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu erfassen, eine Belastung einer Motorkalibrierung reduziert werden, wenn eine Echtzeit-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturlogik angewandt wird.
  • Zwar wurde die vorliegende Offenbarung in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, aber für jemanden mit Fähigkeiten in der Technik wird offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Wesen und Bereich der Offenbarung abzuweichen, die in den folgenden Ansprüchen definiert sind.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Korrigieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder in einem Motor eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Messen eines Signals eines Sauerstoffsensors, der an einem Abgasrohr des Fahrzeugs montiert ist, unter Verwendung eines Tiefpassfilters und eines Filters mit gleitendem Mittelwert; Berechnen einer Sauerstoffsensor-Rauheit basierend auf dem gemessenen Signal des Sauerstoffsensors; Modulieren einer Kraftstoffeinspritzmenge des in jeden Zylinder in dem Motor eingespritzten Kraftstoffes; Erfassen einer Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit gemäß der modulierten Kraftstoffeinspritzmenge; Bestimmen einer optimalen Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf einer Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Sauerstoffsensor-Rauheit; Durchführen einer Kraftstoffeinspritzmengensteuerung basierend auf der bestimmten optimalen Kraftstoffeinspritzmenge, um die Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder zu korrigieren; wobei das Modulieren der Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt wird, wenn eine Lernbedingung erfüllt ist, bei der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgassystems durch nur eine Kraftstoffmenge moduliert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen der Sauerstoffsensor-Rauheit Folgendes aufweist: Verarbeiten des gemessenen Signals des Sauerstoffsensors unter Verwendung eines Tiefpassfilters; nach dem Verarbeiten des gemessenen Signals des Sauerstoffsensors unter Verwendung des Tiefpassfilters Verarbeiten des gemessenen Signals des Sauerstoffsensors unter Verwendung eines Filters mit gleitendem Mittelwert; Berechnen einer Differenz zwischen dem verarbeiteten Signal unter Verwendung des Tiefpassfilters und dem verarbeiteten Signal unter Verwendung des Filters mit gleitendem Mittelwert; Bestimmen eines Rauheitssignals zum Berechnen der Sauerstoffsensor-Rauheit, wobei das Rauheitssignal der berechneten Differenz zwischen dem verarbeiteten Signal unter Verwendung des Tiefpassfilters und dem verarbeiteten Signal unter Verwendung des Filters mit gleitendem Mittelwert gleicht; Bestimmen eines maximalen Wertes und eines minimalen Wertes des Rauheitssignals über jede Dauer eines Motorzyklus hinweg; Berechnen einer Differenz zwischen dem maximalen Wert des Rauheitssignals und dem minimalen Wert des Rauheitssignals; und Bestimmen der Sauerstoffsensor-Rauheit, wobei die Sauerstoffsensor-Rauheit der berechneten Differenz zwischen dem maximalen Wert des Rauheitssignals und dem minimalen Wert des Rauheitssignals gleicht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzung Folgendes aufweist: sequenzielles Modulieren der Kraftstoffeinspritzmengen; Berechnen der Sauerstoffsensor-Rauheit in Bezug auf jede modulierte Kraftstoffeinspritzmenge der modulierten Kraftstoffeinspritzmengen; Bestimmen einer Kraftstoffeinspritzmenge, die die Sauerstoffsensor-Rauheit minimiert; und Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge, wobei die optimale Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzmenge gleicht, die die Sauerstoffsensor-Rauheit minimiert; wobei das Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge vorzugsweise ferner Folgendes aufweist: Modulieren einer anfänglichen Kraftstoffeinspritzmenge durch eine vorbestimmte Kraftstoffeinspritzmenge; nach dem Modulieren der anfänglichen Kraftstoffeinspritzmenge Messen einer Zunahme oder einer Abnahme der Sauerstoffsensor-Rauheit; wenn die Sauerstoffsensor-Rauheit abnimmt, Modulieren der Kraftstoffeinspritzmenge in eine Richtung, die der der abnehmenden Sauerstoffsensor-Rauheit entspricht; wenn die Sauerstoffsensor-Rauheit zunimmt, Modulieren der Kraftstoffeinspritzmenge in eine Richtung, die der der zunehmenden Sauerstoffsensor-Rauheit entgegengesetzt ist; und Bestimmen der Kraftstoffeinspritzmenge, die die Sauerstoffsensor-Rauheit minimiert; und wobei eine modulierte Kraftstoffmenge im Anschluss an die anfängliche Kraftstoffeinspritzmenge vorzugsweise durch eine Funktion der Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit bestimmt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei: wenn die Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit größer als ein vorbestimmter festgelegter Wert ist, sich die modulierte Kraftstoffmenge erhöht, und wenn die Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit kleiner als ein vorbestimmter festgelegter Wert ist, sich die modulierte Kraftstoffmenge verringert; wobei, wenn die Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit kleiner als ein vorbestimmter festgelegter Wert ist, die Kraftstoffeinspritzmenge vorzugsweise als eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf einer Veränderung der modulierten Kraftstoffmenge bestimmt wird; wobei, wenn ein Zustand, in dem die Veränderung der Sauerstoffsensor-Rauheit kleiner als der vorbestimmte festgelegte Wert ist, für weniger als eine vorbestimmte Anzahl von Malen beibehalten wird, die die Kraftstoffeinspritzmenge moduliert wird, die Kraftstoffeinspritzmenge vorzugsweise als die optimale Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzung ferner Folgendes aufweist: Modulieren einer Vielzahl von Kraftstoffeinspritzmengen; Berechnen eines Wertes der Sauerstoffsensor-Rauheit jedes Mal, wenn jede der Vielzahl von Kraftstoffeinspritzmengen moduliert wird; Bestimmen eines Kurvenanpassungskoeffizienten anhand der berechneten Werte der Sauerstoffsensor-Rauheit; Durchführen einer Kurvenanpassung in Bezug auf die Kraftstoffeinspritzmenge und die Sauerstoffsensor-Rauheit; Berechnen der Kraftstoffeinspritzmenge, die die Sauerstoffsensor-Rauheit minimiert, unter Verwendung des Kurvenanpassungskoeffizienten; und Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge, wobei die optimale Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzmenge gleicht, die die Sauerstoffsensor-Rauheit minimiert; wobei, wenn der Kurvenanpassungskoeffizient kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, das Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung der Kurvenanpassung vorzugsweise nicht durchgeführt wird; und wobei, wenn die optimale Kraftstoffeinspritzmenge, die durch die Kurvenanpassung bestimmt wird, von der anfänglichen Kraftstoffeinspritzmenge außerhalb eines vorbestimmten Bereiches abweicht, das Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung der Kurvenanpassung vorzugsweise nicht durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner aufweisend: Modulieren der Kraftstoffeinspritzmenge eine vorbestimmte Anzahl von Malen, um den Kurvenanpassungskoeffizienten zu bestimmen; Messen der Sauerstoffsensor-Rauheit, wenn das Modulieren der Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt wird; wenn ein Wendepunkt der gemessenen Sauerstoffsensor-Rauheit innerhalb der vorbestimmten Anzahl von Malen auftritt, während das Modulieren der Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt wird, Beenden des Modulierens der Kraftstoffeinspritzmenge; und Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf der modulierten Kraftstoffeinspritzmenge.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend, wenn die Kraftstoffeinspritzmengen einer Vielzahl von Zylindern des Fahrzeugs sequenziell moduliert werden, die optimale Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder bestimmt wird und das Bestimmen einer endgültigen optimalen Kraftstoffeinspritzmenge in Bezug auf die Vielzahl von Zylindern vollendet ist: Durchführen der Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf der endgültigen optimalen Kraftstoffeinspritzmenge; und Korrigieren der Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn ein gegenwärtiger Sauerstoffsensor-Rauheitswert kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, eine Lernbedingung zum Durchführen eines Lernens einer optimalen Kraftstoffeinspritzmenge nicht erfüllt ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend, wenn die optimale Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt wird: Speichern der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge in einem nichtflüchtigen Speicher des Fahrzeugs; und Verwenden der gespeicherten optimalen Kraftstoffeinspritzmenge bei einem nächsten Mal des Lernens zum Bestimmen der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge.
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