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Hintergrund und Kurzdarlegung
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Verbrennungsmotoren
können
eine Kraftstoffzufuhranlage nutzen, die eine Kraftstoffpumpe zum
Halten ausreichenden Kraftstoffdrucks aufweist. Unter manchen Bedingungen
kann die Kraftstoffpumpe betrieben werden, um den Kraftstoffdruck
als Reaktion auf einen Kraftstoffdrucksensor zu steuern, der zum
Beispiel in einem Verteilerrohr oder Speicher der Kraftstoffanlage
angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Kraftstoffdrucksensor der
Kraftstoffpumpe Regelung bieten, so dass die Sollkraftstoffzufuhr
erreicht werden kann.
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Während mancher
Bedingungen, beispielsweise im Fall einer Verschlechterung des Kraftstoffdrucksensors
oder anderer verschlechterter Betriebszustände, kann die Kraftstoffdrucksteuerung herabgesetzt
sein, wodurch die Genauigkeit der Kraftstoffzufuhr zum Motor gemindert
wird. Das Kraftstoff-/Luftverhältnis
kann zum Beispiel fetter oder magerer als erwünscht sein, was potentiell
einen reduzierten Motorleistungsgrad und/oder vermehrte Abgasemissionen
verursachen kann. Bei einem Ansatz, wie er in
US 2005/0263146 dargelegt wird,
kann eine Kraftstoffsensordiagnose durchgeführt werden, wobei der Kraftstoffdruck
basierend auf dem Kraftstoff-/Luftverhältnis geschätzt werden
kann, wobei ein anomaler Zustand des Kraftstoffdrucksensors eintritt.
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Die
vorliegenden Erfinder haben aber erkannt, dass andere Vorgänge den
möglichen
Fehler in Verbindung mit einem verschlechterten Kraftstoffdrucksensor
verstärken
können.
Wenn zum Beispiel eine Kraftstoffdampfspülanlage während Bedingungen betrieben
wird, bei denen der Abgassensor zum Liefern von Kraftstoffdruckrückmeldung
genutzt wird, können
Unsicherheiten bei der Menge und/oder Konzentration der zum Motor
gespülten
Kraftstoffdämpfe zu
einem ungenauen Kraftstoffdruck führen. Analog können Unsicherheiten
bei diesen Parametern mit adaptivem Lernen von Einspritzventilkennlinien,
zum Beispiel während
Bedingungen, bei denen der Abgassensor zum Liefern von Kraftstoffdruckrückmeldung
verwendet wird, zu ungenauem Kraftstoffdruck führen.
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Bei
einem Ansatz können
die obigen Probleme durch ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors
mit einer Kraftstoffdampfspülanlage und
einer Kraftstoffzufuhranlage, die eine Kraftstoffpumpe und einen
Kraftstoffdrucksensor zum Detektieren des von der Kraftstoffpumpe
gelieferten Kraftstoffdrucks aufweist, angegangen werden, wobei
das Verfahren umfasst: während
eines verschlechterten Zustands des Kraftstoffdrucksensors Anpassen
der Kraftstoffpumpenleistung als Reaktion auf einen Betriebszustand,
Anpassen mindestens eines von einem Zustand der Kraftstoffdampfspülanlage
und adaptivem Lernen einer Kennlinie der Kraftstoffzufuhranlage;
und weiterhin Anpassen der Kraftstoffpumpenleistung als Reaktion
auf eine Ausgabe eines Abgassensors, während auch eine in einen Zylinder
des Motors eingespritzte Kraftstoffmenge als Reaktion auf die Ausgabe
des Abgassensors angepasst wird.
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Auf
diese Weise kann durch Anpassen (z.B. durch Reduzieren und/oder
Abbrechen) von Kraftstoffdampfspülvorgängen und/oder
adaptives Lernen während
eines verschlechterten Zustands des Kraftstoffdrucksensors die Kraftstoffdrucksteuerung
verbessert werden.
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Zu
beachten ist aber, dass alternative Ausführungen, die nicht unbedingt
mit dem Anpassen von Kraftstoffdampfspülen und/oder adaptivem Lernen
in Verbindung stehen, ebenfalls zu vorteilhaften Ergebnissen führen können.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Teilansicht eines beispielhaften Verbrennungsmotors.
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2 zeigt
einen Ansatz zum Steuern der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor während eines
ersten Zustands eines Kraftstoffdrucksensors.
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3 zeigt
einen Ansatz zum Steuern der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor während eines
zweiten Zustands des Kraftstoffdrucksensors.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm eines beispielhaften Ansatzes zum Steuern von
Kraftstoffzufuhr während
eines Kraftstoffdrucksensorausfalls.
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5 zeigt
ein Kurvenblatt eines beispielhaften Szenarios, das einen Kraftstoffdrucksensorausfall
einschließt.
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Eingehende Beschreibung
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Unter
Bezug auf 1 wird ein Zylinder eines Mehrzylinderverbrennungsmotors 10 gezeigt, sowie
die mit diesem Zylinder verbundene Einlass- und Auslassstrecke.
In manchen Ausführungen
kann der Motor 10 ein Teil einer Antriebsanlage für ein Personenfahrzeug
sein. Der Brennraum bzw. Zylinder 30 des Motors 10 wird
Brennraumwände 32 aufweisend gezeigt,
wobei ein Kolben 36 darin angeordnet und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden
ist. Ein (nicht dargestellter) Startermotor kann mittels einer (nicht
dargestellten) Schwungscheibe mit der Kurbelwelle 40 verbunden
sein. Der Zylinder 30 kann mit einem Ansaugkrümmer 44 und
einem Abgaskrümmer 48 mittels
eines jeweiligen Einlassventils 52 und Auslassventils 54 in
Verbindung stehen. Während
der Zylinder 30 mit nur einem Einlassventil und einem Auslassventil
gezeigt wird, versteht sich, dass der Zylinder 30 zwei
oder mehr Einlass- und/oder Auslassventile aufweisen kann.
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Die
Einlass- und Auslassventilsteuerung kann durch Signale vorgesehen
werden, die von einem Steuergerät 12 mittels
Ventilaktoren 51 bzw. 53 geliefert werden. In
manchen Ausführungen
können einer
oder mehrere der Aktoren 51 und 53 eine elektrische
Ventilbetätigung
(EVA, vom engl. Electronic Valve Actuation) umfassen. In manchen
Ausführungen
können
ein oder mehrere Aktoren 51 und 53 zum Vorsehen
von Ventilsteuerung mittels anderer mechanischer Steuersysteme verwendet
werden, darunter Nockenprofilumschalten (CPS, vom engl. Cam Profile
Switching), veränderliche
Nockensteuerzeiten (VCT, vom engl. Variable Cam Timing), veränderlicher
Ventilhub (VVL, vom engl. Variable Valve Lift) und/oder veränderliche
Ventilsteuerzeiten (VVT, vom engl. Variable Valve Timing). In manchen
Ausführungen
kann die Ventilsteuerung durch eine Kombination aus EVA und einem
oder mehreren von CPS, VCT, VVL und/oder VVT vorgesehen werden.
Auf diese Weise können
die Aktoren 51 und 53 durch das Steuersystem zum
Verändern
von Ventilöffnungsereignissteuerzeiten,
Ventilschließereignissteuerzeiten,
einer Ventilhubdauer, eines Ventilhubbetrags etc. betrieben werden.
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Direkt
mit dem Brennraum 30 verbunden wird ein Einspritzventil 66 zum
Zuführen
von eingespritztem Kraftstoff direkt darin proportional zur Impulsbreite
eines Signals fpw gezeigt, das von dem Steuergerät 12 mittels eines
elektronischen Treibers 68 empfangen wird. Durch eine Hochdruckkraftstoffanlage
mit einem Kraftstofftank 160, einer Kraftstoffpumpe 172 und
einem Verteilerrohr 174 wird dem Einspritzventil 66 Kraftstoff
zugeführt.
In manchen Ausführungen
kann das Verteilerrohr einen Speicher zum Halten einer Menge an
druckbeaufschlagtem Kraftstoff aufweisen, der zum Senken von schnellen Drucktransienten
ausreicht, die durch in den Zylinder eingespritzten Kraftstoff bewirkt
werden. Ein Verteilerrohrdrucksensor 176 kann dem Steuergerät 12 den
Kraftstoffdruck im Verteilerrohr liefern. Ferner versteht sich,
dass die in 1 gezeigte Kraftstoffzufuhranlage
so ausgelegt werden kann, dass sie in ähnlicher Weise Kraftstoff zu
einem oder mehreren anderen Zylindern des Motors 10 liefert.
Der Motor 10 wird hierin unter Bezug auf einen Benzin verbrennenden
Motor beschrieben; der Motor 10 kann aber so ausgelegt
werden, dass er verschiedene Kraftstoffe, darunter Benzin, Diesel,
Alkohol und Kombinationen derselben, nutzt.
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In
dem Kraftstofftank 160 entstehende Kraftstoffdämpfe können in
einem Kraftstoffdampfspeicherbehälter 164 gespeichert
werden. Diese Kraftstoffdämpfe
können
mittels des Ansaugkrümmers
durch Steuern eines Kraftstoffdampfspülventils 168, das
mit dem Steuergerät 12 wirkverbunden
gezeigt wird, zu dem Zylinder 30 gespült werden. Auf diese Weise
können
Kraftstoffdämpfe
während
manchen Bedingungen gespeichert und zu einem oder mehreren Zylinder
des Motors gespült
werden, wo sie verbrannt werden.
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Der
Ansaugkrümmer 44 wird
mittels einer Drosselklappe 62 mit dem Drosselklappengehäuse 58 in
Verbindung stehend gezeigt. In diesem spezifischen Beispiel ist
die Drosselklappe 62 mit einem Elektromotor 94 verbunden,
so dass die Stellung der Drosselklappe 62 mittels des Elektromotors 94 durch das
Steuergerät 12 gesteuert
wird. Diese Konfiguration wird üblicherweise
als elektronische Drosselsteuerung (ETC, vom engl. Electronic Throttle
Control) bezeichnet, die auch während
Leerlaufsteuerung genutzt wird. In einer alternativen Ausführung, die dem
Fachmann gut bekannt ist, ist parallel zur Drosselplatte 62 ein
Bypass-Luftdurchlass angeordnet, um Ansaugluftstrom während der
Leerlaufsteuerung mittels eines in dem Luftdurchlass angeordneten Drosselsteuerventils
zu steuern. In manchen Ausführungen
kann ein Einlasskanal des Motors 10 einen Turbolader oder
Lader umfassen, der schematisch bei 63 gezeigt wird. Der
Turbolader 63 kann einen Kompressor umfassen, der stromaufwärts des
Zylinders und/oder einer (nicht) dargestellten) Turbine zum Antreiben
des Kompressors angeordnet ist, der in einem Abgaskanal stromabwärts des
Zylinders angeordnet ist. Der Turbolader 63 kann durch
das Steuergerät 12 gesteuert
werden, um das einem oder mehreren Zylindern des Motors gelieferte
Turboladen zu verändern.
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Der
Abgassensor 76 wird mit dem Abgaskrümmer 48 stromaufwärts eines
Katalysators 70 verbunden gezeigt. Zu beachten ist, dass
der Sensor 76 abhängig
von der Abgaskonfiguration verschiedenen unterschiedlichen Sensoren
entsprechen kann. Der Sensor 76 kann einer von vielen bekannten
Sensoren zum Liefern einer Angabe eines Kraftstoff-/Luftverhältnisses
von Abgas sein, beispielsweise eine Abgaslambdasonde (EGO), eine
lineare Lambdasonde, eine UEGO, eine Zweizustands-Lambdasonde, eine
HEGO oder ein HC- oder CO-Sensor. In diesem spezifischen Beispiel
ist der Sensor 76 eine Abgaslambdasonde, die dem Steuergerät 12 das
Signal EGO liefert. Zum Beispiel zeigt ein höherer Spannungszustand des
Signals EGO an, dass die Abgase unterstöchiometrisch sind, und ein niedrigerer
Spannungszustand des Signals EGO zeigt an, dass die Abgase überstöchiometrisch
sind. Das Signal EGO kann während
Regelung und/oder Vorwärtssteuerung
von Luft/Kraftstoff verwendet werden, um das mittlere Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei Stöchiometrie-, über Stöchiometrie-
oder unter Stöchiometriebetrieb
zu halten. Wie ferner hierin eingehender beschrieben wird, kann
die Kraftstoffzufuhr während
manchen Bedingungen als Reaktion auf EGO-Erfassung gesteuert werden.
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Eine
herkömmliche
verteilerlose Zündanlage 88 liefert
dem Brennraum 30 mittels einer Zündkerze 92 als Reaktion
auf ein Frühzündungssignal
SA vom Steuergerät 12 einen
Zündfunken.
Auch wenn Fremdzündungskomponenten
gezeigt werden, muss der Motor 10 (oder ein Teil der Zylinder
desselben) in manchen Ausführungen
keine Fremdzündungskomponenten
enthalten und/oder kann ohne Notwendigkeit eines Zündfunken
betrieben werden.
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Das
Steuergerät 12 wird
in 1 als Mikrocomputer gezeigt, welcher aufweist:
einen Mikroprozessor 102, Input/Output-Ports 104,
ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte,
das in diesem spezifischen Beispiel als Festspeicher 106 gezeigt
wird, einen Arbeitsspeicher 108, einen batteriestromgestützten Speicher 110 und
einen herkömmlichen
Datenbus. Das Steuergerät 12 wird
gezeigt, wie es verschiedene Signale von mit dem Motor 10 verbundenen
Sensoren zusätzlich
zu den bereits erläuterten
Signalen empfängt,
einschließlich:
Messung der eingeleiteten Luftmasse (MAF) von einem Luftmengenmesser 100,
der mit dem Drosselklappengehäuse 58 verbunden
ist; Motorkühlmitteltemperatur
(ECT) von einem mit einem Kühlmantel 114 verbundenen
Temperaturfühler 112;
ein Zündungsprofil-Aufnehmersignal (PIP)
von einem mit der Kurbelwelle 40 verbundenen Hallgeber 118;
und eine Drosselklappenstellung TP von einem Drosselklappenstellungssensor 120;
und ein Krümmerdrucksignal
(MAP) von einem Sensor 122. Ein Motordrehzahlsignal RPM
wird durch das Steuergerät 12 aus
dem Signal PIP in herkömmlicher Weise
erzeugt, und das Krümmerdrucksignal
MAP von einem Krümmerdrucksensor
liefert einen Hinweis auf Unterdruck bzw. Druck in dem Ansaugkrümmer. Während stöchiometrischen
Betriebs kann dieser Sensor einen Hinweis auf Motorlast geben. Ferner
kann dieser Sensor zusammen mit Motordrehzahl eine Füllungsschätzung (einschließlich Luft)
tiefem, die in den Zylinder eingelassen wird. In einem Beispiel
erzeugt der Sensor 118, der auch als Motordrehzahlsensor
verwendet wird, eine vorbestimmte Anzahl an gleichmäßig beabstandeten
Impulsen pro Umdrehung der Kurbelwelle. Das Steuergerät 12 kann
so ausgelegt werden, dass es ein Arbeiten des Brennraums 30 in
verschiedenen Betriebsarten bewirkt, darunter zum Beispiel homogene
oder geschichtete Fremdzündungs-
oder Kompressionszündungsbetriebsarten.
Das Steuergerät 12 kann
die von dem Einspritzventil 66 gelieferte Kraftstoffmenge steuern,
so dass das Luft-/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 30 bei
Stöchiometrie,
einem unterstöchiometrischen
Wert oder einem überstöchiometrischen Wert
gewählt
werden kann. Analog kann das Steuergerät 12 die Menge an
Kraftstoffdämpfen
steuern, die mittels des damit kommunizierend verbundenen Kraftstoffdampfspülventils 168 in
den Ansaugkrümmer
gespült
werden.
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Wie
vorstehend beschrieben zeigt 1 lediglich
einen Zylinder eines Mehrzylindermotors, da jeder Zylinder seine
eigene Gruppe aus Einlass-/Auslassventilen, Einspritzventil, Zündkerze, etc.
aufweisen kann.
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Wie
vorstehend unter Bezug auf 1 beschrieben
kann der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffanlage mittels der Kraftstoffpumpe
als Reaktion auf ein Ausgabesignal von dem Kraftstoffdrucksensor durch
das Steuersystem gesteuert werden. Während des Betriebs des Motors
kann zum Beispiel der Pumpbetrag und somit der dem Verteilerrohr
durch die Hochdruckkraftstoffpumpe gelieferte Druck als Reaktion
auf den von dem Kraftstoffdrucksensor detektierten Druck mit Hilfe
eines Ansatzes der Vorwärtssteuerung
(z.B. beruhend auf Sollmotordrehmoment, Motorluftstrom etc.) und/oder
Regelung verändert
werden. Als ein Ansatz kann der Verteilerrohrdruck mit Hilfe eines Vorwärtssteuergeräts und/oder eines
PI-Reglers (Proportional-Integral) oder PID-Reglers (Proportional-Integral-Differential),
der einen adaptiven Term zum Lernen von Vorwärtsfehlern enthält, gesteuert
werden. Auf diese Weise kann der dem Einspritzventil/den Einspritzventilen
gelieferte Druck so gesteuert werden, dass die Kombination aus Kraftstoffdruck
und Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzung zu der dem Motor gelieferten
Sollkraftstoffmenge führt,
selbst wenn verschiedene Motorbetriebsbedingungen schwanken.
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Während eines
Ausfalls oder verschlechterten Zustands des Kraftstoffdrucksensors
kann aber die Ausgabe des Kraftstoffdrucksensors den tatsächlichen
Kraftstoffdruck der Kraftstoffanlage nicht präzis wiedergeben. Analog kann
die dem Motor zugeführte
Kraftstoffmenge auch von der dem Einspritzventil gelieferten Impulsbreite
abhängen,
das wiederum als Reaktion auf Kraftstoffdruck gesteuert werden kann.
Weiterhin können
die Ausgaben des PI-Reglers (oder PID-Reglers) und/oder die adaptiven
Terme des Steuersystems von der Ausgabe des Kraftstoffdrucksensors
abhängen.
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Bei
einem Ansatz können
die obigen Probleme durch die Verwendung von Abgaserfassung zum Liefern
von Rückmeldung
an die Kraftstoffpumpe während
eines Zustands, bei dem der Betrieb des Kraftstoffdrucksensors verschlechtert
und/oder ausgefallen ist, angegangen werden. Zum Beispiel kann ein
Regler des Kraftstoff-/Luftverhältnisses
verwendet werden, um dem Steuersystem basierend auf dem detektierten
Kraftstoff-/Luftverhältnis
in den von dem Motor erzeugten Abgasen eine Rückmeldung zu liefern.
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2 und 3 zeigen
beispielhafte Steuerdiagramme zum Steuern der Zufuhr von Kraftstoff zu
mindestens einem Zylinder eines Motors, was wie vorstehend unter
Bezug auf 1 beschrieben ausgeführt werden
kann. Im Einzelnen zeigt 2 schematisch einen Steueransatz,
der während
nicht verschlechterter Bedingungen des Kraftstoffdrucksensors 176 verwendet
werden kann. Während
dieses Zustands kann die Hochdruckkraftstoffpumpe 172 Steuersignale
vom Hochdruckkraftstoffpumpen-Steuerabschnitt 210 des
Steuersystems empfangen. Das Hochdruckkraftstoffpumpen-Steuergerät 210 kann
Steuerinformationen von dem Kraftstoffdrucksensor 176 empfangen.
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Ferner
können
Steuerinformationen durch das Hochdruckpumpen-Steuergerät 210 in
den KAM geschrieben und/oder aus ihm gelesen werden. Desweiteren
können
Kraftstoffdämpfe
während
dieses Zustands im Motor gespült
werden.
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Weiter
mit 2 können
von dem Motor erzeugte Abgase von dem Abgassensor 76 detektiert werden.
Ein Ausgabesignal des Abgassensors 76 kann als Rückführpfad zur
Beurteilung des Fehlers zwischen einem Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis und
einem Ist-Kraftstoff-/Luftverhältnis, das
von dem Abgassensor 76 detektiert wird, verwendet werden.
Dieser Fehler kann dem PI-Regler 214 der inneren Schleife
geliefert werden, der dem Einspritzventil-Steuerabschnitt 216 des
Steuersystems Steuerinformationen liefern kann. Der PI-Regler 214 der
inneren Schleife wird auch gezeigt, wie er der allgemein bei 218 gezeigten
Kraftstoffdampfspülanlage
und dem KAM 220 Steuerinformationen liefert, der auch zum
Liefern von Steuerinformationen zu dem Einspritzventil-Steuerabschnitt 216 verwendet
werden kann. Der Einspritzventil-Steuerabschnitt 216 kann dem
Motor 10 Steuersignale liefern, um das Senden einer entsprechenden
Impulsbreite zu dem Einspritzventil 66 zu bewirken. Auf
diese Weise kann das Steuersystem eine während des Spülvorgangs
vorhandene Menge an Kraftstoffdämpfen
präzis
bestimmen und/oder Einspritzventil- oder Luftdosierfehler adaptiv
lernen sowie das Kraftstoff-/Luftverhältnis des Motors präzis steuern.
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3 zeigt
schematisch einen anderen Steueransatz, der während eines verschlechterten Zustands
des Kraftstoffdrucksensors eingesetzt werden kann. Wie hierin beschrieben
kann ein verschlechterter Zustand Bedingungen, bei denen die Genauigkeit
des Sensors gemindert ist, sowie andere verschlechterte Bedingungen
umfassen. Während eines
verschlechterten Zustands des Kraftstoffdrucksensors 176 kann
das Hochdruckkraftstoffpumpen-Steuergerät 210 das Liefern
einer Steuersignalausgabe basierend auf von dem verschlechterten Kraftstoffdrucksensor
empfangenen Steuerinformationen reduzieren oder abbrechen und stattdessen oder
zusätzlich
Steuerinformationen von dem PI-Regler 214 der inneren Schleife
verwenden, die zumindest teilweise auf Rückmeldung vom Abgassensor 76 beruhen.
Weiterhin kann ein von der Kraftstoffdampfspülanlage 218 vorgesehenes
Kraftstoffdampfspülen
reduziert oder gestoppt werden, und adaptives Lernen der Einspritzventilfehler
und/oder der Hochdruckkraftstoffpumpenfehler kann deaktiviert oder
reduziert werden, zum Beispiel durch Reduzieren oder Aufheben von
Aktualisierungen von KAM 212 und/oder 220, wie
durch die Strichlinien von 3 gezeigt
wird.
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Bei
manchen Bedingungen, bei denen der Kraftstoffdrucksensor noch funktioniert,
aber einen weniger genauen Hinweis auf den Kraftstoffdruck liefert,
kann das Hochdruckpumpen-Steuergerät weiter die von dem verschlechterten
Kraftstoffdrucksensor vorgesehenen Steuerinformationen zusätzlich zu
der Rückmeldung
von dem Abgassensor nutzen. Analog kann das adaptive Lernen der
Kraftstoffpumpenfehler und/oder der Einspritzventilfehler fortgesetzt
werden, wenn der Kraftstoffdrucksensor Steuerinformationen liefert,
die zum Steuern der Hochdruckkraftstoffpumpe und/oder des Einspritzventils
geeignet sind.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
weiter eine präzise
Kraftstoffzufuhr zum Motor vorzusehen, selbst wenn der Kraftstoffdrucksensor
verschlechtert ist.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm einer beispielhaften Steuerstrategie zum Aufrechterhalten
der Sollkraftstoffzufuhr zu dem Motor als Reaktion auf einen verschlechterten
Zustand des Kraftstoffdrucksensors, wie vorstehend unter Bezug auf 3 beschrieben
wurde. Bei 410 kann der Betriebszustand des Kraftstoffdrucksensors
beurteilt werden. Diese Beurteilung kann das Überwachen der Kraftstoffdrucksensorausgabe
auf Anomalitäten
oder Diskontinuitäten
umfassen, die auf eine Sensorverschlechterung hinweisen können (z.B.
Sensorausfall oder verminderte Genauigkeit). Bei einem Ansatz kann das
Steuersystem die Ausgabe des Kraftstoffdrucksensors auf anomale
Signale hin überwachen,
die ansonsten nicht von dem aktuellen Betriebsbedingungen des Motors
verursacht werden. Wenn zum Beispiel die von dem Sensor angezeigte
Kraftstoffdruckmessung eine wesentlich höhere oder niedrigere Druckmessung
und/oder eine schelle Druckänderungsrate
liefert, dann kann das Steuersystem ermitteln, dass ein Ausfall
des Drucksensors aufgetreten ist. Ferner kann das Steuersystem entscheiden,
ob die Drucksensorverschlechterung eingetreten ist oder ob das transiente
Kraftstoffdruckverhalten durch andere Dinge bewirkt wird, beispielsweise
Verschlechterung oder Ausfall der Kraftstoffpumpe, des Einspritzventils,
der Einspritzanlage oder verschiedener anderer Sensoren. Bei einem
anderen Ansatz kann das Steuersystem das Kraftstoff-/Luftverhältnis (A/F),
das von dem Abgassensor gemessen wird, mit der Kraftstoffdrucksensormessung
vergleichen. Wenn mittels einer anomalen Druckmessung eine mögliche Verschlechterung
des Kraftstoffdrucksensors detektiert wird, dann kann der Abgassensor
genutzt werden, um zu ermitteln, ob die anomale Druckmessung durch
eine tatsächliche Änderung
des Kraftstoffdrucks oder durch den Ausfall des Drucksensors bewirkt
wurde. Eine tatsächliche Änderung des
Kraftstoffdrucks kann zum Beispiel zu einer entsprechenden Änderung
des erwarteten Kraftstoff-/Luft-Verhältnisses
führen.
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Bei 412 kann
beurteilt werden, ob eine Verschlechterung des Kraftstoffdrucksensors
eingetreten ist. Während
eine Verschlechterung einen verschlechterten Betrieb oder einen
stillgelegten Betrieb des Sensors umfassen kann, kann bei einer
anderen Ausführung,
wenn der Kraftstoffdrucksensor eine verschlechterte Leistung erfahren
hat und nicht vollständig
außer
Betrieb ist, festgestellt werden, dass eine Verschlechterung des
Kraftstoffdrucksensors nicht eingetreten ist. Eine Verschlechterung
des Sensors kann zum Beispiel durch Verändern des dem Einspritzventil
gelieferten Impulsbreitensignals und/oder durch Verändern der
durch die Kraftstoffpumpe gelieferten Kraftstoffmenge korrigiert
werden. Wenn die Antwort bei 412 Nein lautet, kann die
Routine zu 410 zurückkehren,
wo der Drucksensor ständig
beurteilt werden kann, oder die Routine kann alternativ enden.
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Wenn
die Antwort bei 412 Ja lautet, dann können die KAM-Aktualisierungen
für den
Kraftstoffdruckregler und die Abschnitte des Kraftstoff-/Luftverhältnisreglers 416 des
Steuersystems bei 414 aufgehoben oder reduziert werden.
Auf diese Weise kann die Abhängigkeit
des Steuersystems von der Drucksensorausgabe reduziert oder beseitigt
werden, wodurch mittels einer oder mehrerer anderer Sensorregelschleifen
eine verbesserte Kraftstoffdrucksteuerung ermöglicht wird. Die Routine kann zum
Beispiel das adaptive Lernen von Einspritzventilkennlinien (wie
Steigungen und Offsets zwischen PW und zugeführtem Kraftstoff bei einem
vorgegebenen Druck), Kraftstoffpumpenkennlinien, Luftdosierfehler
und/oder andere beenden. Bei 418 kann das Spülen von
Kraftstoffdämpfen in
den Ansaugkrümmer
beendet werden, wo die Kraftstoffdämpfe in dem Kraftstoffdampfbehälter gespeichert
und/oder beispielsweise zu einer anderen Stelle als dem Einlasskanal
des Motors gespült
werden oder einfach ohne Spülen
gespeichert werden oder nur während
beschränkter
Bedingungen gespült
werden. Auf diese Weise kann die Veränderlichkeit und Unsicherheit bezüglich der
dem Motor zugeführten
Kraftstoffmenge zumindest während
manchen Bedingungen gemindert werden. In einer alternativen Ausführung kann
das Spülen
von Kraftstoffdämpfen
durch Verändern
der Stellung des Spülventils
reduziert werden. In einer noch anderen Ausführung kann das Spülen von Kraftstoffdämpfen so
gesteuert werden, dass es im Wesentlichen konstant bleibt.
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Bei 420 kann
das Kraftstoff-/Luftverhältnis des
Motors mittels eines Abgassensors, beispielsweise des vorstehend
unter Bezug auf 1 beschriebenen Abgassensors 76,
beurteilt werden. Auf diese Weise kann die dem Brennraum gelieferte Kraftstoffmenge
ermittelt oder geschätzt
werden. Bei 422 kann festgestellt werden, ob das Kraftstoff-/Luftverhältnis als
fetter werdend detektiert wurde (d.h. eine Abnahme des Kraftstoff-/Luftverhältnisses
entspricht einer Zunahme eingespritzten Kraftstoffs). Ein Kraftstoff-/Luftverhältnis, das
fetter als erwartet ist, kann bei 324 von dem Steuersystem
als Hinweis auf einen Anstieg des Kraftstoffdrucks ausgelegt werden.
Alternativ wird bei 426 festgestellt, dass das Kraftstoff-/Luftverhältnis magerer
als erwartet wird, dann kann bei 428 ermittelt werden,
dass der Kraftstoffdruck niedriger als erwünscht ist.
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Bei 430 kann
die Kraftstoffpumpe betrieben werden, um die Sollkorrektur des Kraftstoffdrucks
zu erhalten. Wenn zum Beispiel ermittelt wird, dass der Kraftstoffdruck
niedriger als erwünscht
ist, kann die Kraftstoffpumpe betrieben werden, um den Kraftstoffdruck
anzuheben. Wenn alternativ ermittelt wird, dass der Kraftstoffdruck
größer als
erwünscht
ist, dann kann der von der Kraftstoffpumpe vorgesehene Pumpbetrag
reduziert oder beendet werden. Bei 432 kann das Einspritzventil
nach Bedarf betrieben werden, um zum Korrigieren des Kraftstoffdrucks
beizutragen. Bei einem Ansatz kann die Impulsbreite des an das Einspritzventil
gesendeten Signals als Reaktion auf den von dem Abgassensor detektierten
Kraftstoffdruck angepasst werden. Die Impulsbreite der Einspritzung
kann zum Beispiel proportional zu einem Kraftstoffdruckdefizit vergrößert werden
und kann als Reaktion auf einen Kraftstoffdrucküberschuss reduziert werden.
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In
manchen Ausführungen
kann die Einspritzimpulsbreite verstellt werden, um zum Korrigieren
des Kraftstoff-/Luftverhältnisses
eine schnellere Reaktion als die Kraftstoffpumpe vorzusehen. Wenn zum
Beispiel ein höherer
Kraftstoffdruck als erwünscht
detektiert wird, dann kann das von der Kraftstoffpumpe vorgesehene
Pumpen reduziert und/oder beendet werden, während der Druck im Verlauf
der Kraftstoffzufuhr zum Motor allmählich gesenkt wird (oder langsamer
als die Änderung
der Impulsbreite reduziert wird). Diese Drucksenkung kann über mehrere
Zyklen erfolgen; daher kann die Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzung über mehrere
Zyklen angepasst werden, um die erwünschte Kraftstoffzufuhr zu halten,
selbst wenn der Kraftstoffdruck größer oder kleiner als erwünscht ist.
Wenn analog ein niedrigerer Kraftstoffdruck als erwünscht detektiert
wird, dann kann das von der Kraftstoffpumpe vorgesehene Pumpen angehoben
und/oder die Impulsbreite des Einspritzventils vergrößert werden,
um die erwünschte
Kraftstoffversorgung des Zylinders zu verwirklichen. Schließlich kann
die Routine enden.
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5 zeigt
ein beispielhaftes Szenario, bei dem die Routine von 4 genutzt
werden kann, um auf eine Verschlechterung des Kraftstoffdrucksensors
zu reagieren. Das Kurvenblatt von 5 zeigt ein
prophetisches Beispiel eines in dem Abgas detektierten Kraftstoff-/Luftverhältnisses,
von Kraftstoffdruck, Kraftstoffpumpenleistung (d.h. Pumpen) und Impulsbreite
des Einspritzventils, die auf der vertikalen Achse aufgetragen sind,
sowie der Zeit, die auf der horizontalen Achse aufgetragen ist.
Der Motor (oder zumindest ein Zylinder desselben) wird zunächst bei
einem erwünschten
Kraftstoff-/Luftverhältnis
eines stabilen Zustands arbeitend gezeigt, was allgemein bei 510 gezeigt
wird. Das erwünschte Kraftstoff-/Luftverhältnis kann
Stöchiometrie,
unterstöchiometrisch
oder überstöchiometrisch
sein und kann sich im zeitlichen Verlauf ändern. Der Kraftstoffdruck,
die Kraftstoffpumpenleistung und die Impulsbreite des Einspritzventils
werden als Reaktion auf Motorbetriebsbedingungen ebenfalls zunächst bei
einem im Wesentlichen stabilen Zustand zum Halten des Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnisses
arbeitend gezeigt. Zu einem durch 520 gezeigten späteren Zeitpunkt
kann sich der Kraftstoffdrucksensor verschlechtern, was potentiell
zu verminderter Kraftstoffdrucksteuerung führt. Wenn eine Verschlechterung des
Kraftstoffdrucksensors detektiert wird, können die Kraftstoffdampfspülvorgänge eingestellt
und die KAM-Aktualisierungen der Kraftstoffpumpensteuerung und der
Kraftstoffeinspritzsteuerung gestoppt, reduziert und/oder angepasst
werden.
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In
diesem Beispiel wird der im zeitlichen Verlauf nach 520 sinkende
Kraftstoffdruck gezeigt, der Kraftstoffdruck kann aber alternativ
steigen, wenn eine Rückmeldung
des Kraftstoffdrucksensors vorübergehend
nicht verfügbar
ist. Wenn der Kraftstoffdruck abzuweichen beginnt, kann das von
dem Abgassensor detektierte Kraftstoff-/Luftverhältnis zu einem bei 530 gezeigten
Zeitpunkt (z.B. aufgrund einer zeitlichen Verzögerung zwischen der Kraftstoffzufuhr zum
Zylinder und der Detektion der Abgase) als Reaktion auf das Sinken
des Kraftstoffdrucks zu steigen beginnen (d.h. magerer werden),
was eine entsprechende Abnahme des dem Zylinder zugeführten Kraftstoffs
bewirken kann. Bei 540 kann zum Beispiel als Reaktion auf
eine Grenzwertabweichung des Kraftstoff-/Luftverhältnisses ein Korrekturvorgehen ausgelöst werden,
um das Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis zu
halten. Bei 540 kann zum Beispiel die Kraftstoffpumpenleistung
als Reaktion auf das detektierte magere Kraftstoff-/Luftverhältnis angehoben werden,
um den Kraftstoffdruck zu erhöhen.
Der dem Verteilerrohr durch das Steigern der Leistung gelieferte
Druck kann aber über
einen Zeitintervall reagieren. In manchen Beispielen kann der entsprechende Kraftstoffdruck
nach Anheben der Pumpenleistung langsamer als erwünscht ansteigen.
Daher kann die Impulsbreite des Einspritzventils bei 540 ebenfalls vergrößert werden,
um eine schnellere Reaktion zum Halten des Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnisses
zu liefern.
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Wenn
der Kraftstoffdruck aufgrund der von der Kraftstoffpumpe vorgesehenen
größeren Leistung
zu steigen beginnt, kann die Impulsbreite des Einspritzventils entsprechend
reduziert werden, zum Beispiel über
einen oder mehrere Zyklen, so dass das Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis gehalten
wird. Bei 550 wird gezeigt, wie das in dem Abgas detektierte Kraftstoff-/Luftverhältnis aufgrund
der Verzögerung zwischen
der Kraftstoffeinspritzung und der Detektion der Abgase hin zu dem
Sollwert zu sinken beginnt. Zwischen 550 und 560 kann
die Impulsbreite als Reaktion auf das detektierte Kraftstoff-/Luftverhältnis reduziert werden,
wenn der Kraftstoffdruck von der Kraftstoffpumpe angehoben wird.
Bei 560 kann ermittelt werden, dass der Kraftstoffdruck
den Sollwert als Reaktion auf das Soll-/Kraftstoff-/Luftverhältnis erreicht
hat, wobei die Impulsbreite des Einspritzventils und/oder die Pumpenleistung
reduziert werden können.
Auf diese Weise kann die Kraftstoffdrucksteuerung aufrechterhalten
werden, selbst wenn eine Verschlechterung des Kraftstoffdrucksensors
eintritt. Weiterhin kann durch Verändern der Impulsbreite eine
schnellere Reaktion auf Kraftstoffdruckfehler verwirklicht werden,
um das Soll-/Kraftstoff-/Luftverhältnis zu
halten, wenn die Kraftstoffpumpe zum Verändern des Kraftstoffdrucks
gesteuert wird.
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Es
versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen, Systeme,
Verfahren und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese
spezifischen Ausführungen
nicht einschränkend
betrachtet werden sollten, da zahlreiche Abänderungen möglich sind. Zum Beispiel können die
obigen Ansätze
auf V-6, I-3, I-4, I-5, I-6, V-8, V-10, V-12, Gegenkolben- und andere
Motorausführungen
angewendet werden.
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Die
hierin durch die Flussdiagramme beschriebenen spezifischen Routinen
und die Beschreibung können
eine oder mehrere einer Reihe von Verarbeitungsstrategien darstellen,
beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking,
Multithreading und dergleichen. Daher können verschiedene gezeigte
Schritte oder Funktionen in der gezeigten Abfolge oder parallel
ausgeführt
oder in manchen Fällen
ausgelassen werden. Analog ist die Reihenfolge der Verarbeitung
nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier
beschriebenen beispielhaften Ausführungen zu verwirklichen, wird
aber zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen.
Auch wenn dies nicht eigens gezeigt wird, wird ein Durchschnittsfachmann erkennen,
dass ein oder mehrere der gezeigten Schritte oder Funktionen abhängig von
der jeweils eingesetzten Verarbeitungsstrategie oder Umsetzung wiederholt
ausgeführt
werden können.
Weiterhin können
diese Figuren einen in das maschinenlesbare Speichermedium des Fahrzeugsteuersystem einzuprogrammierenden
Code graphisch darstellen. Während
desweiteren die verschiedenen Routinen einen „Start"-, „Zurück"- oder „Ende"-Block zeigen können, können die Routinen zum Beispiel
in iterativer Weise wiederholt ausgeführt werden.
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Der
Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen
und nicht nahe liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der
verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale,
Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart werden. Diese
Ansprüche
können auf „ein" Element oder „ein erstes" Element oder eine Entsprechung
desselben verweisen. Diese Ansprüche
sind so zu verstehen, dass sie das Integrieren eines oder mehrerer
solcher Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehrere dieser Elemente
weder fordern noch ausschließen.
Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen,
Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung
der vorliegenden Ansprüche oder
durch Vorlage neuer Ansprüche
in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche
Ansprüche
werden, ob sie nun gegenüber dem
Schutzumfang der ursprünglichen
Ansprüche breiter,
enger, gleich oder unterschiedlich sind, ebenfalls als im Gegenstand
der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.