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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 / 0 263 146 A1 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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Ferner zeigen die Schriften
US 6 443 138 B1 und
DE 10 2004 039 047 A1 Steuerverfahren für Verbrennungsmotoren, mit denen ein sich verschlechternder Zustand eines Kraftstoffdrucksensors erkannt werden kann und anschließend Korrekturmaßnahmen bei der Kraftstoffeinspritzung vorgenommen werden.
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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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Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors zu schaffen, bei dem der Kraftstoffdruck möglichst exakt gesteuert wird.
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Die genannte Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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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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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Teilansicht eines beispielhaften Verbrennungsmotors.
- 2 zeigt einen Ansatz zum Steuern der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor während eines ersten Zustands eines Kraftstoffdrucksensors.
- 3 zeigt einen Ansatz zum Steuern der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor während eines zweiten Zustands des Kraftstoffdrucksensors.
- 4 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Ansatzes zum Steuern von Kraftstoffzufuhr während eines Kraftstoffdrucksensorausfalls.
- 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, WL 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) liefern, 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. 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.
