DE102018220095B4 - Verfrahren zum diagnostizieren einer abweichung eines luft-kraftstoff-verhältnisses zwischen zylindern - Google Patents

Verfrahren zum diagnostizieren einer abweichung eines luft-kraftstoff-verhältnisses zwischen zylindern Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern unter Verwendung einer Sauerstoffsensor-Rauigkeit, wobei das Verfahren Folgendes aufweist:einen Schritt zur Bestimmung einer Diagnosebedingung zum Bestimmen durch eine Steuerung, ob eine Diagnosebedingung erfüllt wird;einen Schritt zur Aktivierung einer Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit zum Aktivieren einer Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit durch die Steuerung, wenn die Diagnosebedingung erfüllt wird;einen Schritt zur Modulation der Kraftstoffmenge, bei dem durch die Steuerung eine Modulation der Kraftstoffmenge in einer mageren Richtung für einen aktuellen Zylinder unter den Zylindern durchgeführt wird;einen Schritt zur Bestimmung eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit zum Bestimmen eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit durch die Steuerung;einen Schritt zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zum Bestimmen einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch die Steuerung, wobei in dem Schritt der Erfassung der Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern erfasst wird, indem ein Änderungsbetrag der Sauerstoffsensor-Rauheit bestimmt wird, der erzeugt wird, wenn die Modulation der Kraftstoffmenge für jeden der Zylinder durchgeführt wird; undeinen Ausfall-Meldeschritt zum Melden eines Ausfalls.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Benzinmotors und genauer ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern unter Verwendung einer Sauerstoffsensor-Rauigkeit.
  • Beschreibung der Verwandten Technik
  • Um Emissionsnormen zu erfüllen, führt ein Benzinmotor eine Rückkopplungsregelung bzw. Rückkopplungssteuerung einer Kraftstoffeinspritzrate durch, so dass eine Verbrennung in einem Bereich des theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λ=1) erfolgen kann.
  • Jedoch wird eine Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern durch eine Abweichung einer Füllmenge jedes Zylinders und eine Abweichung einer Einspritzrate aufgrund eines Ausfalls einer Einspritzeinrichtung bei einer massenproduzierten Kraftmaschine verursacht, und wenn ein vorbestimmtes Niveau oder höher der Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern auftritt, verschlechtert sich die Funktionsfähigkeit aufgrund einer geringen Verbrennungsstabilität und eine Zunahme des Abgases wird auch in hohem Maße beeinträchtigt.
  • Ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern nach der verwandten Technik überwacht einen rauen Motorlauf bzw. eine Motorrauigkeit, die unter Verwendung einer Änderungsrate einer Kraftmaschinen- bzw. Motordrehzahl bestimmt wird, während eine Kraftstoffmengenmodulation in eine magere Richtung für jeden Zylinder durchgeführt wird. Beim Durchführen einer Kraftstoffmengenmodulation in die magere Richtung für einen Zylinder wird ein Niveau der Motorrauigkeit erhöht, wenn eine Ungleichmäßigkeit der Motordrehzahl aufgrund einer Verringerung des Drehmoments des entsprechenden Zylinders erzeugt wird.
  • Da eine erhebliche Menge der Kraftstoffmengenmodulation (ungefähr 15% oder mehr) in die magere Richtung erfordert wird, um eine Änderung des Niveaus der Motorrauigkeit gemäß der verwandten Technik ausreichend abzutasten, ist jedoch ein Verlust der Kraftstoffeffizienz beim Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern unumgänglich.
  • Aus der DE 10 2009 043 203 A1 kennt man hierzu 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.
  • Die DE 10 2015 219 362 B3 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gezeigt, bei dem abhängig von einem Verlauf des Messsignals einer jeweiligen Abgassonde ein Rauschkennwert (RM) ermittelt wird, der repräsentativ ist für ein Maß eines Rauschens des Messsignals der jeweiligen Abgassonde, abhängig von einem Verlauf eines Messsignals eines Kurbelwellenwinkelsensors und einem Verlauf eines Druckmesssignals eines Zylinderdrucksensors ein einem jeweiligen Zylinder zugeordneter Druckkennwert (DM) ermittelt wird und abhängig von dem dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Druckkennwert (DM) und dem Rauschkennwert (RM) jeweilige Stellsignale zum Ansteuern jeweiliger Einspritzventile angepasst werden im Sinne eines Angleichens eines Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in den einzelnen Zylindern.
  • Ein Luft-/Kraftstoff-Ungleichgewichts-Diagnosesystem (AF IM-Diagnosesystem) ist aus der DE 10 2009 043 209 A1 bekannt, das ein erstes Modul, ein Ungleichgewichtsbestimmungsmodul und ein Ungleichgewichtsdiagnosemodul umfasst. Das erste Modul gibt auf der Grundlage eines Sauerstoffsignals, das von einem Sauerstoffsensor geliefert wird, der den Sauerstoff in dem von Zylindern einer Zylinderbank ausgestoßenen Abgas misst, Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte aus. Das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul bestimmt anhand der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte einen AFIM-Wert. Das Ungleichgewichtsdiagnosemodul diagnostiziert auf der Grundlage des AFIM-Werts selektiv ein AFIM in der Zylinderbank.
  • Die US 2016 / 0 003 710 Al zeigt ein System und ein Verfahren zum Erkennen eines Ungleichgewichts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem Zylinder eines Kraftfahrzeugmotors. Das System und das Verfahren sind so konfiguriert, dass sie eine Sauerstoffsensorspannung von einem Sauerstoffsensor empfangen. Sie umfassen auch die Filterung der Sauerstoffsensorspannung, um eine gefilterte Sauerstoffsensorspannung zu erzeugen. Eine Motordrehzahl und -last werden bestimmt, und ein Schwellenwert für die Erkennung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ungleichgewichts wird anhand der Motordrehzahl und -last bestimmt. Ein Fett-Mager-Ungleichgewichtsstatus wird bestimmt, wobei der Fett-Mager-Ungleichgewichtsstatus nicht normal ist, wenn irgendein Teil der gefilterten Sauerstoffsensorspannung den Schwellenwert für die Erkennung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ungleichgewichts überschreitet, und der Fett-Mager-Ungleichgewichtsstatus normal ist, wenn kein Teil der gefilterten Sauerstoffsensorspannung den Schwellenwert für die Erkennung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ungleichgewichts überschreitet. Außerdem ist eine Motorsteuereinheit mit mehreren Steuerlogiken zur Ausführung ähnlicher Schritte vorgesehen.
  • Die DE 10 2016 120 484 A1 zeigt schließlich ein 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-.
  • Die in diesem Abschnitt Hintergrund der Erfindung offenbarten Informationen dienen lediglich zur Verbesserung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sind nicht als Anerkenntnis oder jegliche Form von Vorschlag zu nehmen, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der jemandem mit Fähigkeiten in der Technik bereits bekannt ist.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG
  • Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind auf das Bereitstellen eines Verfahrens zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern gerichtet, das zum Verkürzen bzw. Verringern einer Diagnosezeit und eines Verlustes der Kraftstoffeffizienz durch Ermöglichen einer Erfassung der Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch eine geringe Menge der Kraftstoffmengenmodulation in eine magere Richtung unter Verwendung einer Sauerstoffsensor-Rauigkeit, die auf die Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern empfindlich reagiert, anstelle einer Motorrauigkeit konfiguriert ist.
  • Andere verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung können durch die folgende Beschreibung verständlich sein und in Bezug auf die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offensichtlich werden. Für jemanden mit Fähigkeiten in der Technik, zu der die vorliegende Erfindung gehört, ist auch klar, dass die Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung durch die beanspruchten Mittel und Kombinationen derselben umgesetzt werden können.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern unter Verwendung einer Sauerstoffsensor-Rauigkeit geliefert, wobei das Verfahren Folgendes enthalten kann: einen Schritt zur Bestimmung einer Diagnosebedingung, einen Schritt zur Aktivierung einer Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit, einen Schritt zur Modulation der Kraftstoffmenge, bei dem durch die Steuerung eine Modulation der Kraftstoffmenge in einer mageren Richtung für einen aktuellen Zylinder unter den Zylindern durchgeführt wird; einen Schritt zur Bestimmung eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit, einen Schritt zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wobei in dem Schritt der Erfassung der Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern erfasst wird, indem ein Änderungsbetrag der Sauerstoffsensor-Rauheit bestimmt wird, der erzeugt wird, wenn die Modulation der Kraftstoffmenge für jeden der Zylinder durchgeführt wird, und einen Schritt zum Melden eines Ausfalls bzw. Ausfall-Meldeschritt.
  • In dem Schritt zur Bestimmung einer Diagnosebedingung kann bestimmt werden, ob eine Diagnosebedingung erfüllt wird, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgassystems nur durch eine Kraftstoffmenge reagiert, um zu bestimmen, ob die Diagnose durzuführen ist.
  • Wenn in dem Schritt zur Bestimmung einer Diagnosebedingung bestimmt wird, dass die Diagnosebedingung erfüllt wird, kann der Schritt zur Aktivierung einer Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit durchgeführt werden, um eine Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit zu aktivieren.
  • Die Sauerstoffsensor-Rauigkeit kann als eine Differenz zwischen einem maximalen Wert und einem minimalen Wert bestimmt werden, die jeden Motorzyklus für einen Differenzwert zwischen einem Wert eines Signals des Sauerstoffsensors, von dem Rauschen durch ein Tiefpassfilter beseitigt wird, und einem durchschnittlichen bzw. mittleren repräsentativen Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erfasst wird, der durch ein Filter mit gleitendem Mittelwert bestimmt wird.
  • Die Sauerstoffsensor-Rauigkeit kann als Wert der Wurzel aus dem mittleren quadratischen Fehler (RMSE; engl. root mean square error) bestimmt werden, der jeden Motorzyklus für einen Differenzwert zwischen einem Wert eines Signals des Sauerstoffsensors, von dem Rauschen durch ein Tiefpassfilter beseitigt wird, und einem mittleren repräsentativen Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erfasst wird, der durch ein Filter mit gleitendem Mittelwert bestimmt wird.
  • Wenn die Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit in dem Schritt zur Aktivierung einer Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit aktiviert wird, kann der Schritt zur Bestimmung eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit vor Durchführung des Schrittes zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt werden.
  • Wenn ein Niveau der Sauerstoffsensor-Rauigkeit ein vorbestimmtes Niveau oder geringer in einem vorbestimmten Motorbetriebsbereich ist, kann in dem Schritt zur Bestimmung eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit der Schritt zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht durchgeführt werden und bestimmt werden, dass keine Abweichung auftritt.
  • Wenn in dem Schritt zur Bestimmung eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit bestimmt wird, dass das Niveau der Sauerstoffsensor-Rauigkeit das vorbestimmte Niveau oder höher ist, kann der Schritt zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt werden.
  • In dem Schritt zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern durch Bestimmen einer Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit erfasst werden, die beim Durchführen einer Kraftstoffmengenmodulation für jeden Zylinder erzeugt wird.
  • Wenn die bestimmte Änderungsrate der Sauerstoffsensor-Rauigkeit in Bezug auf eine Menge der Kraftstoffmengenmodulation ein vorbestimmter Schwellenwert oder mehr für einen mageren Zustand oder ein vorbestimmter Schwellenwert oder weniger für einen fetten Zustand ist, kann in dem Schritt zur Bestimmung einer Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit bestimmt werden, dass der entsprechende Zylinder die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern verursacht, um in dem Schritt zum Melden eines Ausfalls einen Ausfall zu melden.
  • Wenn in dem Schritt zur Bestimmung einer Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit bestimmt wird, dass der gegenwärtige Zylinder die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern nicht verursacht, kann in dem Schritt zum Umschalten eines diagnostizierten Zylinders ein diagnostizierter Zylinder sequenziell auf den nächsten Zylinder gemäß einer vorbestimmten Reihenfolge umgeschaltet werden und der Schritt zur Kraftstoffmengenmodulation kann für den nächsten Zylinder durchgeführt werden.
  • In dem Schritt zur Kraftstoffmengenmodulation kann eine Kraftstoffmenge anderer Zylinder in eine fette Richtung kompensiert werden, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der gesamten Zylinder auf einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis beim Durchführen der Kraftstoffmengenmodulation für den gegenwärtigen Zylinder in die magere Richtung zu halten.
  • Wenn eine Änderungsrate der Sauerstoffsensor-Rauigkeit ein vorbestimmter Schwellenwert für einen mageren Zustand oder mehr oder ein vorbestimmter Schwellenwert für einen fetten Zustand oder weniger ist, kann diagnostiziert werden, dass die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern durch den entsprechenden Zylinder auftritt.
  • Die Verfahren und Einrichtungen der vorliegenden Erfindung weisen andere Merkmale und Vorteile auf, die anhand der beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich sein werden und in denselben detaillierter dargelegt sind, die zusammen zum Erläutern bestimmter Prinzipien der vorliegenden Erfindung dienen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Ansicht, die einen Prozess zum Bestimmen einer Sauerstoffsensor-Rauigkeit veranschaulicht, der bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
    • 2 ist eine Ansicht, die eine Änderung einer Sauerstoffsensor-Rauigkeit gemäß einer Modulation einer Kraftstoffmenge in eine magere Richtung in einem Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 3 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 4 ist ein Ablaufplan, der Schritte eines Verfahrens zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Es kann verständlich sein, dass die beiliegenden Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale aufzeigen, die für die grundlegenden Prinzipien der Erfindung veranschaulichend sind. Die spezifischen Ausgestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, die hierin enthalten sind und beispielsweise bestimmte Maße, Orientierungen, Plätze und Formen enthalten, werden zum Teil durch die bestimmte vorgesehene Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt werden.
  • In den Figuren beziehen sich die Bezugsnummern überall in den verschiedenen Figuren der Zeichnung auf gleiche oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Nun wird auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en) detailliert Bezug genommen werden, deren Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht und unten beschrieben sind. Zwar wird/werden die Erfindung(en) in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, aber es wird klar sein, dass die vorliegende Beschreibung die Erfindung(en) nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränken soll. Hingegen soll(en) die Erfindung(en) nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen decken, die innerhalb des Wesens und Bereiches der Erfindung enthalten sein können, die durch die beiliegenden Ansprüche definiert sind.
  • Nachstehend wird ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben werden. Detaillierte Beschreibungen in Bezug auf allgemein bekannte Funktionen oder Konfigurationen werden jedoch weggelassen werden, um den Hauptpunkt der vorliegenden Erfindung nicht unnötig zu verschleiern.
  • 1 ist eine Ansicht, die einen Prozess zum Bestimmen einer Sauerstoffsensor-Rauigkeit veranschaulicht, der bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • In Bezug auf 1 wird in dem Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Sauerstoffsensor-Rauigkeit bestimmt, wie nachstehend beschrieben.
  • Zunächst wird ein Rauschen eines Signals eines Sauerstoffsensors durch Anwenden eines Tiefpassfilters auf das Signal des Sauerstoffsensors beseitigt, ein mittlerer repräsentativer Wert eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch ein Filter mit gleitendem Mittelwert bestimmt und dann ein Differenzwert zwischen einem Wert des Signals, von dem das Rauschen beseitigt ist, und dem mittleren repräsentativen Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bestimmt.
  • Wenn der Differenzwert bestimmt wird, werden ein maximaler Wert und ein minimaler Wert für den bestimmten Differenzwert jeden Motorzyklus erfasst, um eine Sauerstoffsensor-Rauigkeit zu bestimmen, die als eine Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert definiert ist, die erfasst werden.
  • Indessen kann die Sauerstoffsensor-Rauigkeit auch als ein Wert der Wurzel aus dem mittleren quadratischen Fehler (RMSE) und nicht die oben beschriebene Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert, die oben beschrieben wurde, definiert sein, um bestimmt zu werden.
  • In dem Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses unter Verwendung einer Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit diagnostiziert, die beim Durchführen einer Kraftstoffmengenmodulation für jeden Zylinder erzeugt wird.
  • 2 ist eine Ansicht, die eine Änderung einer Sauerstoffsensor-Rauigkeit gemäß einer Modulation einer Kraftstoffmenge in eine magere Richtung in einem Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • In Bezug auf 2 ist in einem Fall, in dem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines spezifischen Zylinders im Vergleich zu anderen Zylindern mehr bzw. stärker abweicht, eine Änderungsmenge (ΔR=R1-R0) der Sauerstoffsensor-Rauigkeit beim Durchführen der Kraftstoffmengenmodulation (f0→f1) in eine magere Richtung für jeden Zylinder größer als die der anderen Zylinder.
  • Das heißt, in dem Fall, in dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des spezifischen Zylinders im Vergleich zu anderen Zylindern weitgehend in der mageren Richtung abweicht, erhöht sich tendenziell die Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit beim Durchführen der Kraftstoffmengenmodulation in die magere Richtung für den entsprechenden Zylinder in hohem Maße. In einem Fall, in dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des spezifischen Zylinders im Vergleich zu anderen Zylindern weitgehend in einer fetten Richtung abweicht, verringert sich hingegen tendenziell die Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit beim Durchführen der Kraftstoffmengenmodulation in die fette Richtung für den entsprechenden Zylinder in hohem Maße.
  • In dem Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bei sequenzieller Durchführung der Kraftstoffmengenmodulation in die magere Richtung in einer vorbestimmten Reihenfolge, wenn das Niveau der Sauerstoffsensor-Rauigkeit auf einen vorbestimmten Schwellenwert oder mehr oder einen vorbestimmten Schwellenwert oder weniger erhöht wird, folglich diagnostiziert, dass eine Verbrennung in dem entsprechenden Zylinder in einem relativ mageren oder fetten Zustand im Vergleich zu anderen Zylindern erfolgt, wobei die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern verursacht wird.
  • In einem Fall, in dem sich eine Beziehung zwischen der Kraftstoffmengenmodulation und der Sauerstoffsensor-Rauigkeit für jeden Zylinder abhängig von einer Gestalt eines Abgassystems oder einer Position des Sauerstoffsensors unterscheidet, kann ein Korrekturfaktor für jeden Zylinder derart verwendet werden, dass die Diagnose unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Charakteristik durchgeführt werden kann.
  • Wie in 3 veranschaulicht, kann indessen ein optimaler Kraftstoffmengen-Korrekturfaktor unter Verwendung der Tatsache bestimmt werden, dass eine funktionale Beziehung zwischen einer Menge der Kraftstoffmengenmodulation und einer Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit besteht. Wenn ein vorbestimmtes Niveau der Differenz zwischen dem bestimmten optimalen Wert und einem Ausgangswert besteht, kann zu dem vorliegenden Zeitpunkt auch diagnostiziert werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des entsprechenden Zylinders von dem gesamten Luft-Kraftstoff-Verhältnis stark abweicht.
  • 4 ist ein Ablaufplan, der Schritte eines Verfahrens zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Ablaufplan der 4 durch eine Steuerung durchgeführt werden.
  • In Bezug auf 4 enthält das Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Schritt (S10) zur Bestimmung einer Diagnosebedingung, einen Schritt (S20) zur Aktivierung einer Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit, einen Schritt (S30) zur Bestimmung eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit, einen Schritt (S40) zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und einen Schritt (S50) zum Melden eines Ausfalls, um eine Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern unter Verwendung einer Sauerstoffsensor-Rauigkeit zu diagnostizieren.
  • Das Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nur durchgeführt, wenn eine Bedingung erfüllt wird, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgassystems nur durch eine Kraftstoffmenge während eines Betriebs eines Motors reagiert.
  • Zu dem vorliegenden Zweck wird in dem Schritt (S10) zur Bestimmung einer Diagnosebedingung durch Bestimmen von Bedingungen, wie beispielsweise eine Aktivierung eines Signals des Sauerstoffsensors, eine Rückkopplung bzw. Rückführung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, ein Auftreten einer unbeabsichtigten Zündung, eine Last und Drehzahl eines Motors, eine äußere Umgebung, wie beispielsweise eine Außenlufttemperatur und ein Atmosphärendruck, eine Temperatur eines Kühlmittels eines Motors, ein Zustand eines Kraftstoff-Spülventils, eine Zeit, die nach dem Anlassen des Motors verstrichen ist, und dergleichen, bestimmt, ob die Diagnose durchzuführen ist.
  • Wenn im Schritt (S10) zur Bestimmung einer Diagnosebedingung bestimmt wird, dass die Diagnosebedingung erfüllt wird, wird der Schritt (S20) zur Aktivierung einer Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit durchgeführt, um die Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit zu aktivieren.
  • Wenn im Schritt (S20) zur Aktivierung einer Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit die Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit aktiviert wird, wird vor der Durchführung des Schrittes (S40) zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zunächst der Schritt (S30) zur Bestimmung eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit durchgeführt.
  • Wenn das Niveau der Sauerstoffsensor-Rauigkeit ein vorbestimmtes Niveau oder geringer in einem vorbestimmten Motorbetriebsbereich ist, wird in dem Schritt (S30) zur Bestimmung eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit der Schritt (S40) zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht durchgeführt und bestimmt, dass keine Abweichung auftritt. Da die Sauerstoffsensor-Rauigkeit nur durch die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern beeinträchtigt wird, ist die Bestimmung des Auftretens der Abweichung nur mit dem absoluten Niveau der Sauerstoffsensor-Rauigkeit möglich.
  • Da die in der verwandten Technik verwendete Motorrauigkeit zusätzlich zu der Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern durch verschiedene Faktoren, wie beispielsweise Schaltstoß bzw. Schaltruck, beeinträchtigt wird, ist hingegen die Bestimmung der Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern nur mit dem absoluten Niveau der Motorrauigkeit nicht möglich.
  • Nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vor der Durchführung des Schrittes (S40) zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zunächst der Schritt (S30) zur Bestimmung eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit durchgeführt, wobei eine nachteilige Auswirkung auf die Kraftstoffeffizienz und das Fahrverhalten minimiert wird, die durch die Diagnose durch häufige Kraftstoffmengenmodulationen verursacht wird.
  • Wenn in dem Schritt (S30) zur Bestimmung eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit bestimmt wird, dass das Niveau der Sauerstoffsensor-Rauigkeit ein vorbestimmtes Niveau oder höher ist, und somit vermutet wird, dass eine Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines spezifischen Zylinders auftritt, wird der Schritt (S40) zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt.
  • In dem Schritt (S40) zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird eine Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit bestimmt, die beim Durchführen der Kraftstoffmengenmodulation für jeden Zylinder erzeugt wird, um die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern zu erfassen, und zu dem vorliegenden Zweck enthält der Schritt (S40) zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einen Schritt (S41) zur Kraftstoffmengenmodulation, einen Schritt (S42) zur Bestimmung einer Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit, einen Schritt (S43) zur Bestimmung einer Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit und einen Schritt (S44) zum Umschalten eines diagnostizierten Zylinders.
  • In dem Schritt (S41) zur Kraftstoffmengenmodulation wird eine Kraftstoffmengenmodulation in eine magere Richtung für einen gegenwärtigen Zylinder durchgeführt und in dem Schritt (S42) zur Bestimmung einer Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit wird eine Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit bestimmt, die durch die Kraftstoffmengenmodulation geändert wird.
  • Wenn eine Änderungsrate der Sauerstoffsensor-Rauigkeit in Bezug auf eine vorbestimmte Menge der Kraftstoffmengenmodulation ein vorbestimmter Schwellenwert oder mehr (magerer Zustand) oder ein anderer Schwellenwert oder weniger (fett) ist, wird in dem Schritt (S43) zur Bestimmung einer Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit bestimmt, dass der entsprechende Zylinder die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern verursacht, wobei ein Ausfall in dem Schritt (S50) zum Melden eines Ausfalls gemeldet wird.
  • Wenn in dem Schritt (S43) zur Bestimmung einer Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit bestimmt wird, dass der gegenwärtige Zylinder die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern nicht verursacht, wird in dem Schritt (S44) zum Umschalten eines diagnostizierten Zylinders ein diagnostizierter Zylinder sequenziell auf den nächsten Zylinder gemäß einer vorbestimmten Reihenfolge umgeschaltet und der Schritt (S41) zur Kraftstoffmengenmodulation für den nächsten Zylinder durchgeführt.
  • In dem Schritt (S41) zur Kraftstoffmengenmodulation wird indessen die Kraftstoffmenge anderer Zylinder in die fette Richtung kompensiert, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der gesamten Zylinder auf einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis beim Durchführen der Kraftstoffmengenmodulation in die magere Richtung derselben zu halten.
  • Nach den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird in dem Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern die Diagnose unter Verwendung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit durchgeführt, so dass es möglich ist, die Diagnose unter Verwendung einer geringen Menge der Kraftstoffmengenmodulation im Vergleich zu dem Diagnoseverfahren unter Verwendung einer Motorrauigkeit durchzuführen, wobei ein Verlust der Kraftstoffeffizienz aufgrund der Diagnose verringert wird.
  • Da eine schnelle Diagnose, ob die Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern auftritt, basierend auf dem Niveau der Sauerstoffsensor-Rauigkeit erfolgen kann, wird des Weiteren bei einem normalen Motor keine arbiträre Kraftstoffmengenmodulation durchgeführt, wobei ein Verlust der Kraftstoffeffizienz und eine Abgasemission verringert werden.
  • Zur Einfachheit der Erläuterung und akkuraten Definition in den beiliegenden Ansprüchen werden die Ausdrücke „oberer/obere/oberes“, „unterer/untere/unteres“, „innerer/innere/inneres“, „äußerer/äußere/äußeres“, „aufwärts“, „abwärts“, „Ober-“, „Unter-“, „nach oben“, „nach unten“, „vorderer/vordere/vorderes“, „hinterer/hintere/hinteres“, „Hinter- bzw. Rück-“, „innen“, „außen“, „nach innen“, „nach außen“, „interner/interne/internes“, „externer/externe/externes“, „Innen-“, „Außen-“, „nach vorne“ und „nach hinten“ zum Beschreiben von Merkmalen der beispielhaften Ausführungsformen in Bezug auf die Positionen solcher Merkmale verwendet, die in den Figuren gezeigt sind.
  • Die vorangehenden Beschreibungen der spezifischen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung aufgezeigt. Dieselben sollen jedoch nicht erschöpfend sein oder die vorliegende Erfindung auf die offenbarten präzisen Formen beschränken und offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen angesichts der obigen Lehren möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung und die praktische Anwendung derselben zu erläutern, um anderen mit Fähigkeiten in der Technik zu ermöglichen, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen derselben zu erstellen und zu nutzen. Es ist vorgesehen, dass der Bereich der vorliegenden Erfindung durch die hieran beigefügten Ansprüche und Äquivalente derselben definiert sei.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Diagnostizieren einer Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern unter Verwendung einer Sauerstoffsensor-Rauigkeit, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: einen Schritt zur Bestimmung einer Diagnosebedingung zum Bestimmen durch eine Steuerung, ob eine Diagnosebedingung erfüllt wird; einen Schritt zur Aktivierung einer Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit zum Aktivieren einer Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit durch die Steuerung, wenn die Diagnosebedingung erfüllt wird; einen Schritt zur Modulation der Kraftstoffmenge, bei dem durch die Steuerung eine Modulation der Kraftstoffmenge in einer mageren Richtung für einen aktuellen Zylinder unter den Zylindern durchgeführt wird; einen Schritt zur Bestimmung eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit zum Bestimmen eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit durch die Steuerung; einen Schritt zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zum Bestimmen einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch die Steuerung, wobei in dem Schritt der Erfassung der Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern erfasst wird, indem ein Änderungsbetrag der Sauerstoffsensor-Rauheit bestimmt wird, der erzeugt wird, wenn die Modulation der Kraftstoffmenge für jeden der Zylinder durchgeführt wird; und einen Ausfall-Meldeschritt zum Melden eines Ausfalls.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Schritt zur Bestimmung einer Diagnosebedingung durch die Steuerung bestimmt wird, ob die Diagnosebedingung erfüllt wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgassystems durch eine Kraftstoffmenge reagiert, um zu bestimmen, ob das Diagnostizieren der Abweichung durchzuführen ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Diagnosebedingung eine Aktivierung eines Signals eines Sauerstoffsensors, eine Rückführung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, ein Auftreten einer unbeabsichtigten Zündung, eine Last und Drehzahl eines Motors, eine äußere Umgebung mit einer Außenlufttemperatur und einem Atmosphärendruck, eine Temperatur eines Kühlmittels eines Motors, einen Zustand eines Kraftstoff-Spülventils oder eine Zeit, die nach dem Anlassen des Motors verstrichen ist, enthält.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Sauerstoffsensor-Rauigkeit als eine Differenz zwischen einem maximalen Wert und einem minimalen Wert bestimmt wird, die jeden Motorzyklus für einen Differenzwert zwischen einem Wert eines Signals des Sauerstoffsensors, von dem Rauschen durch ein Tiefpassfilter beseitigt wird, und einem mittleren repräsentativen Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erfasst wird, der durch ein Filter mit gleitendem Mittelwert bestimmt wird, wobei vorzugsweise die Sauerstoffsensor-Rauigkeit als ein Wert der Wurzel aus dem mittleren quadratischen Fehler (RMSE) bestimmt wird, der jeden Motorzyklus für einen Differenzwert zwischen einem Wert eines Signals des Sauerstoffsensors, von dem Rauschen durch ein Tiefpassfilter beseitigt wird, und einem mittleren repräsentativen Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erfasst wird, der durch ein Filter mit gleitendem Mittelwert bestimmt wird, und wobei vorzugsweise, wenn die Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit in dem Schritt zur Aktivierung einer Bestimmung der Sauerstoffsensor-Rauigkeit aktiviert wird, vor der Durchführung des Schrittes zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zunächst der Schritt zur Bestimmung eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei in dem Schritt zur Bestimmung eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit der Schritt zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht durchgeführt wird, wenn das Niveau der Sauerstoffsensor-Rauigkeit ein vorbestimmtes Niveau oder geringer in einem vorbestimmten Motorbetriebsbereich ist, und bestimmt wird, dass keine Abweichung auftritt, wobei vorzugsweise, wenn in dem Schritt zur Bestimmung eines Niveaus der Sauerstoffsensor-Rauigkeit bestimmt wird, dass das Niveau der Sauerstoffsensor-Rauigkeit das vorbestimmte Niveau oder höher ist, der Schritt zur Erfassung einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Schritt zur Kraftstoffmengenmodulation eine Kraftstoffmengenmodulation in eine magere Richtung für einen gegenwärtigen Zylinder unter den Zylindern durchgeführt wird, wobei vorzugsweise in dem Schritt zur Bestimmung einer Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit eine Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit, die durch die Kraftstoffmengenmodulation in die magere Richtung geändert wird, bestimmt wird, wobei vorzugsweise in dem Schritt zur Bestimmung einer Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit bestimmt wird, wenn eine bestimmte Änderungsrate der Sauerstoffsensor-Rauigkeit in Bezug auf eine Menge der Kraftstoffmengenmodulation ein vorbestimmter Schwellenwert für einen mageren Zustand oder mehr oder ein vorbestimmter Schwellenwert für einen fetten Zustand oder weniger ist, dass ein entsprechender Zylinder unter den Zylindern die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern verursacht, um den Ausfall in dem Schritt zum Melden eines Ausfalls zu melden, wobei vorzugsweise, wenn in dem Schritt zur Bestimmung einer Änderungsmenge der Sauerstoffsensor-Rauigkeit bestimmt wird, dass der gegenwärtige Zylinder die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern nicht verursacht, in dem Schritt zum Umschalten eines diagnostizierten Zylinders ein diagnostizierter Zylinder unter den Zylindern sequenziell auf einen nächsten Zylinder unter den Zylindern gemäß einer vorbestimmten Reihenfolge umgeschaltet wird und der Schritt zur Kraftstoffmengenmodulation für den nächsten Zylinder durchgeführt wird, und wobei vorzugsweise in dem Schritt zur Kraftstoffmengenmodulation eine Kraftstoffmenge anderer Zylinder unter den Zylindern in eine fette Richtung kompensiert wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis aller Zylinder auf einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis beim Durchführen der Kraftstoffmengenmodulation für den gegenwärtigen Zylinder in die magere Richtung zu halten.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn eine Änderungsrate der Sauerstoffsensor-Rauigkeit ein vorbestimmter Schwellenwert für einen mageren Zustand oder mehr oder ein vorbestimmter Schwellenwert für einen fetten Zustand oder weniger ist, diagnostiziert wird, dass die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den Zylindern durch einen entsprechenden Zylinder unter den Zylindern auftritt.
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