DE102009017207B4

DE102009017207B4 - Detektion der Kraftstoffqualität unter Verwendung des Drehmoments und der Motordrehzahl

Info

Publication number: DE102009017207B4
Application number: DE102009017207A
Authority: DE
Inventors: Jonathan T. Mich. Shibata; Kenneth J. Mich. Buslepp; Donovan L. Mich. Dibble; Mary Beth Mich. Furness
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-04-16
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2011-07-07
Anticipated expiration: 2029-04-10
Also published as: CN101560923B; CN101560923A; US8000880B2; DE102009017207A1; US20090265081A1

Abstract

Motorsteuerungssystem für ein Fahrzeug, umfassend: ein Kraftstoffqualitätsberechnungsmodul, das einen Kraftstoffqualitätswert für an einen Motor gelieferten Kraftstoff auf der Grundlage mindestens eines Betriebsparameters des Motors berechnet; und ein Kraftstoffzufuhrmodul, das eine an den Motor gelieferte Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Kraftstoffqualitätswerts selektiv erhöht; dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffqualitätsberechnungsmodul den Kraftstoffqualitätswert auf der Grundlage eines Drehmoments des Motors und einer ersten Motordrehzahländerung (RPM-Änderung), die über eine erste Zeitspanne gemessen wird, berechnet.

Description

GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Motorsteuerungssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10.
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere die Kraftstoffqualität.
In 1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Motorsystems 100 für ein Fahrzeug dargestellt. Das Motorsystem 100 umfasst einen Motor 102, der ein Antriebsdrehmoment erzeugt. Durch einen Ansaugkrümmer 104 wird Luft in den Motor 102 eingesaugt. Ein Drosselklappenventil 106 variiert das Volumen der Luft, die in den Ansaugkrümmer 104 eingesaugt wird. Das Drosselklappenventil 106 wird durch einen elektronischen Drosselklappencontroller (ETC) 108 betätigt, wodurch das Öffnen des Drosselklappenventils 106 gesteuert wird. Die Luft vermischt sich mit Kraftstoff von einem Kraftstoffeinspritzventil 110, um ein Luft- und Kraftstoffgemisch auszubilden.
Das Luft/Kraftstoffgemisch wird in einem oder mehreren Zylindern des Motors 102, etwa einem Zylinder 112, verbrannt. Bei verschiedenen Motorsystemen, wie etwa dem Motorsystem 100, wird eine Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemisches durch einen Zündfunken eingeleitet, der von einer Zündkerze 114 bereitgestellt wird. Aus der Verbrennung resultierendes Abgas wird aus den Zylindern in ein Abgassystem 116 ausgestoßen. Das Abgassystem 116 umfasst einen Sauerstoffsensor (O2-Sensor) 118, der die Sauerstoffkonzentration im Abgas, welches an dem Sauerstoffsensor 118 vorbeiströmt, ausgibt.
Ein Fahrer befiehlt, dass der Motor 102 gestartet werden soll, und ein Motorsteuerungsmodul (ECM) 130 aktiviert dann einen (nicht gezeigten) Anlasser, um den Motor 102 zu starten. Der Fahrer kann beispielsweise einen Schlüssel umdrehen und/oder auf einen Knopf drücken, um zu befehlen, dass der Motor 102 gestartet werden soll. Ein Fahrereingabemodul 132 leitet den Befehl des Fahrers, dass der Motor 102 gestartet werden soll, an das ECM 130 weiter.
Nachdem der Motor 102 gestartet ist, regelt das ECM 130 die Luftströmung in den Motor 102 über das Drosselklappenventil 106 und die Kraftstoffmenge, die mittels des Kraftstoffeinspritzventils 110 eingespritzt wird.
Auf diese Weise regelt das ECM 130 das Luft/Kraftstoffgemisch. Das ECM 130 kann das Luft/Kraftstoffgemisch so regeln, dass ein stöchimetrisches Luft/Kraftstoffgemisch erhalten wird. Das ECM 130 kann das Luft/Kraftstoffgemisch auch auf der Grundlage der Ausgabe des Sauerstoffsensors 118 einstellen.
Nachdem der Motor 102 gestartet ist, kann die Ausgabe des Sauerstoffsensors 118 jedoch unzuverlässig sein, bis die Temperatur des Sauerstoffsensors 118 einen Temperaturschwellenwert erreicht. Wenn die Ausgabe des Sauerstoffsensors 118 unzuverlässig ist, kann das ECM 130 das Luft/Kraftstoffgemisch in einem Modus mit offenem Regelkreis regeln. In dem Modus mit offenem Regelkreis regelt das ECM 130 das Luft/Kraftstoffgemisch, ohne die Ausgabe des Sauerstoffsensors 118 zu berücksichtigen.
Das ECM 130 kann beispielsweise schätzen, dass die Ausgabe des Sauerstoffsensors 118 zuverlässig sein wird, wenn ein Zeitgeber abläuft, nachdem die Ausgabe des Sauerstoffsensors 118 ein kalibrierbares Spannungsfenster verlässt. Nur als Beispiel kann das ECM 130 schätzen, dass die Ausgabe des Sauerstoffsensors 118 zwanzig (20) Sekunden nachdem die Ausgabe ein Spannungsfenster zwischen 200 mV und 600 mV verlässt, zuverlässig sein wird. Bei derartigen Implementierungen kann das ECM 130 schätzen, dass die Ausgabe des Sauerstoffsensors 118 etwa fünfunddreißig (35) Sekunden nach dem Starten des Motors 102 zuverlässig sein wird.
Die DE 601 22 255 T2 offenbart ein Motorsteuerungssystem für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Die EP 1 775 584 A2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung der Qualität eines Kraftstoffs für eine Brennkraftmaschine, wobei der Brennraumdruck oder ein Lambdawert erfasst und daraus ein kraftstoffspezifischer Faktor zur Korrektur von Betriebsparametern ermittelt wird.
In der DE 103 46 314 A1 ist ein Motorsteuerungssystem für ein Fahrzeug offenbart, das einen Kraftstoffqualitätssensor zur Messung einer Dichte und Viskosität von Benzinkraftstoffen verwendet, um eine Verbrennung im Motor während eines Motorstartvorgangs zu verbessern.
Die JP 09158774 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Kraftstoffeigenschaften auf der Grundlage einer Verbrennungsmotordrehzahl.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Verbrennungsmotor bei einem Motorkaltstart mit einem möglichst stöchiometrischen Luft/Kraftstoffgemisch zu betreiben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Ein Motorsteuerungssystem umfasst ein Kraftstoffqualitätsberechnungsmodul und ein Kraftstoffzufuhrmodul. Das Kraftstoffqualitätsberechnungsmodul berechnet einen Kraftstoffqualitätswert für an einen Motor gelieferten Kraftstoff auf der Grundlage mindestens eines Betriebsparameters des Motors. Das Kraftstoffzufuhrmodul erhöht selektiv eine Kraftstoffmenge, die an den Motor geliefert wird, auf der Grundlage des Kraftstoffqualitätswerts. Erfindungsgemäß berechnet das Kraftstoffqualitätsberechnungsmodul den Kraftstoffqualitätswert auf der Grundlage eines Drehmoments des Motors und einer ersten Motordrehzahländerung (RPM-Änderung), die über eine erste Zeitspanne gemessen wird.
Gemäß weiteren Merkmalen erhöht das Kraftstoffzufuhrmodul die Kraftstoffmenge, wenn der Kraftstoffqualitätswert größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Gemäß weiteren Merkmalen ist das Drehmoment ein geschätztes Drehmoment für die erste Zeitspanne.
Gemäß noch weiteren Merkmalen berechnet das Kraftstoffqualitätsberechnungsmodul den Kraftstoffqualitätswert ferner auf der Grundlage eines kalibrierten Drehmoments für die erste Zeitspanne und einer kalibrierten RPM-Änderung für die erste Zeitspanne. Gemäß weiteren Merkmalen werden das kalibrierte Drehmoment und die kalibrierte RPM-Änderung auf der Grundlage eines zweiten Kraftstoffs eingestellt, der einen vorbestimmten Kraftstoffqualitätswert aufweist.
Gemäß noch weiteren Merkmalen verringert das Kraftstoffzufuhrmodul die Kraftstoffmenge, die an den Motor geliefert wird, wenn eine über eine zweite Zeitspanne gemessene RPM-Änderung kleiner als eine vorbestimmte RPM-Änderung ist, wobei die zweite Zeitspanne nach der ersten Zeitspanne auftritt.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Motorsteuerungssystem ferner ein Modul für einen Modus mit offenem Regelkreis. Das Modul mit offenem Regelkreis aktiviert und deaktiviert selektiv einen Modus mit offenem Regelkreis eines Motorcontrollers und verhindert, dass das Kraftstoffzufuhrmodul die Kraftstoffmenge erhöht, während ein Modus mit offenem Regelkreis deaktiviert ist.
Gemäß noch weiteren Merkmalen ermittelt das Kraftstoffzufuhrmodul eine erhöhte Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Kraftstoffqualitätswerts und erhöht die Kraftstoffmenge auf der Grundlage der erhöhten Menge.
Gemäß weiteren Merkmalen entspricht der Kraftstoffqualitätswert einem Fahrbarkeitsindexwert (DI-Wert).
Ein Verfahren zum Steuern eines Motors umfasst, dass ein Kraftstoffqualitätswert für Kraftstoff, der an den Motor geliefert wird, auf der Grundlage mindestens eines Betriebsparameters des Motors berechnet wird, und dass eine Kraftstoffmenge, die an den Motor geliefert wird, auf der Grundlage des Kraftstoffqualitätswerts selektiv erhöht wird. Erfindungsgemäß wird der Kraftstoffqualitätswert auf der Grundlage eines Drehmoments des Motors und einer ersten Motordrehzahländerung (RPM-Änderung) berechnet, welche über eine erste Zeitspanne gemessen wird.
Gemäß weiteren Merkmalen wird die Kraftstoffmenge erhöht, wenn der Kraftstoffqualitätswert größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Gemäß weiteren Merkmalen ist das Drehmoment für die erste Zeitspanne ein geschätztes Drehmoment.
Gemäß noch weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass der Kraftstoffqualitätswert ferner auf der Grundlage eines kalibrierten Drehmoments für die erste Zeitspanne und einer kalibrierten RPM-Änderung für die erste Zeitspanne berechnet wird.
Gemäß weiteren Merkmalen werden das kalibrierte Drehmoment und die kalibrierte RPM-Änderung auf der Grundlage eines zweiten Kraftstoffs eingestellt, der einen vorbestimmten Kraftstoffqualitätswert aufweist.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass die an den Motor gelieferte Kraftstoffmenge verringert wird, wenn eine über eine zweite Zeitspanne gemessene RPM-Änderung kleiner als eine vorbestimmte RPM-Änderung ist, wobei die zweite Zeitspanne nach der ersten Zeitspanne auftritt.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass ein Modus mit offenem Regelkreis eines Motorcontrollers selektiv aktiviert und deaktiviert wird, und dass das Erhöhen der Kraftstoffmenge verhindert wird, während der Modus mit offenem Regelkreis deaktiviert ist.
Gemäß noch weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass eine erhöhte Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Kraftstoffqualitätswerts ermittelt wird, wobei die Kraftstoffmenge auf der Grundlage der erhöhten Kraftstoffmenge erhöht wird.
Gemäß weiteren Merkmalen entspricht der Kraftstoffqualitätswert einem Fahrbarkeitsindexwert (DI-Wert).
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der nachstehend hier bereitgestellten Figurenbeschreibung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der Figurenbeschreibung und der beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden, in denen:
1 ein Funktionsblockdiagramm eines Motorsystems nach dem Stand der Technik ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung eines Kraftstoffqualitätsmoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
4 ein Flussdiagramm ist, das beispielhafte Schritte darstellt, die von dem Kraftstoffqualitätsmodul gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden.
Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. Bei der Verwendung hierin soll der Ausdruck mindestens eine von A, B und C so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte in einem Verfahren in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Bei der Verwendung hierin bezieht sich der Ausdruck Modul auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Ein Motorcontroller regelt das Luft/Kraftstoffgemisch, das an einen Motor geliefert wird, auf ein in etwa stöchiometrisches Gemisch. Der Motorcontroller kann das Luft/Kraftstoffgemisch auf der Grundlage einer Ausgabe eines Sauerstoffsensors einstellen, welcher die Konzentration von Sauerstoff in einem Abgas misst, das von dem Motor erzeugt wird. Nach dem Motorstart kann die Ausgabe des Sauerstoffsensors jedoch unzuverlässig sein. Entsprechend regelt der Motorcontroller das Luft/Kraftstoffgemisch nach dem Motorstart eine Zeitspanne lang unabhängig von der Ausgabe des Sauerstoffsensors (d. h., er arbeitet in einem Modus mit offenem Regelkreis).
Die Qualität eines Kraftstoffs kann mit Hilfe des Fahrbarkeitsindex (DI) des Kraftstoffs gemessen werden. Der DI des Kraftstoffs kann auf der Grundlage von Temperaturen ermittelt werden, bei welchen verschiedene prozentuale Anteile des Kraftstoffs verdunsten. Beispielsweise nimmt die Kraftstoffqualität ab, wenn der DI zunimmt. Ein Kraftstoff mit schlechter Kraftstoffqualität ist möglicherweise nicht in der Lage, in dem Ausmaß zu verdunsten, das erwartet wird, wenn die Temperatur des Motors niedrig ist, etwa nachdem der Motor gestartet wurde. Die Unfähigkeit zum Verdunsten wie erwartet kann daher die Verbrennung beeinträchtigen.
Der Motorcontroller gemäß der vorliegenden Offenbarung ermittelt, ob die Kraftstoffqualität schlecht ist, während der Motorcontroller in dem Modus mit offenem Regelkreis arbeitet. Insbesondere ermittelt der Motorcontroller, ob die Kraftstoffqualität schlecht ist, auf der Grundlage des Drehmoments und von Motordrehzahländerungen. Wenn die Kraftstoffqualität schlecht ist, erhöht der Motorcontroller die Kraftstoffmenge, die an den Motor geliefert wird.
Nun auf 2 Bezug nehmend ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems 200 dargestellt. Das Motorsystem 200 umfasst den Motor 102, der ein Luft/Kraftstoffgemisch verbrennt, um Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Durch das Drosselklappenventil 106 wird Luft in den Ansaugkrümmer 104 eingesaugt. Der elektronische Drosselklappencontroller (ETC) 108 steuert das Öffnen des Drosselklappenventils 106.
Ein Motorsteuerungsmodul (ECM) 230 regelt das Öffnen des Drosselklappenventils 106 über den ETC 108. Auf diese Weise steuert das ECM 230 die Luftmenge, die in den Ansaugkrümmer 104 eingesaugt wird. Luft aus dem Ansaugkrümmer 104 wird in Zylinder des Motors 102 eingesaugt. Obwohl der Motor 102 mehrere Zylinder umfassen kann, ist zu Veranschaulichungszwecken nur der beispielhafte Zylinder 112 gezeigt. Nur als Beispiel kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder umfassen.
Das ECM 230 regelt auch die Kraftstoffmenge, die durch das Kraftstoffeinspritzventil 110 eingespritzt wird. Zum Beispiel kann das ECM 230 eine vorbestimmte Zeitspanne lang einen Impuls erzeugen. Das Kraftstoffeinspritzventil 110 kann geöffnet sein, während der Impuls erzeugt wird. Entsprechend kann die Kraftstoffmenge, die durch das Kraftstoffeinspritzventil 110 eingespritzt wird, eingestellt werden, indem die Zeitdauer, während welcher der Impuls erzeugt wird (d. h. die Impulsbreite) eingestellt wird. Das Kraftstoffeinspritzventil 110 kann Kraftstoff an einer zentralen Stelle oder an mehreren Stellen in den Ansaugkrümmer 104 einspritzen, etwa in der Nähe des Einlassventils jedes Zylinders. Alternativ kann das Kraftstoffeinspritzventil 110 Kraftstoff direkt in die Zylinder einspritzen. Bei verschiedenen Implementierungen ist ein Kraftstoffeinspritzventil für jeden Zylinder vorgesehen.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit der Luft und erzeugt das Luft/Kraftstoffgemisch. Ein (nicht gezeigter) Kolben komprimiert das Luft/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 112. Die Zündkerze 114 wird erregt, wodurch das Luft/Kraftstoffgemisch gezündet wird. Der Zeitpunkt der Erregung der Zündkerze 114 kann als Zündzeitpunkt bezeichnet sein. Der Zündzeitpunkt kann relativ zu einer vorbestimmten Position des Kolbens, etwa einem oberen Totpunkt (TDC) des Kolbens, angegeben sein. Obwohl der Motor 102 so dargestellt ist, dass er die Zündkerze 114 enthält, kann der Motor 102 ein beliebiger geeigneter Motortyp sein, etwa ein Motor mit Selbstzündung oder ein Hybridmotor, und kann keine Zündkerze 114 enthalten.
Die Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemisches treibt den Kolben nach unten, wodurch eine (nicht gezeigte) Kurbelwelle drehend angetrieben wird, wodurch Drehmoment erzeugt wird. Die Verbrennungsnebenprodukte (d. h. das Abgas) werden aus dem Zylinder 112 in das Abgassystem 116 ausgestoßen. Das Abgassystem 116 umfasst den Sauerstoffsensor (O₂-Sensor) 118, der die Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas, das an dem Sauerstoffsensor 118 vorbeiströmt, misst und ausgibt.
Allgemein regelt das ECM 230 das Luft/Kraftstoffgemisch, um ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffgemisch zu erhalten. Das ECM 230 stellt dann das Luft/Kraftstoffgemisch auf der Grundlage der Ausgabe des Sauerstoffsensors 118 ein. Die Ausgabe des Sauerstoffsensors 118 kann jedoch unzuverlässig sein, wenn die Temperatur des Sauerstoffsensors 118 kleiner als eine Schwellenwerttemperatur ist. Beispielsweise ist die Temperatur des Sauerstoffsensors 118 eine Zeitspanne lang, nachdem der Motor 102 gestartet ist, wahrscheinlich kleiner als die Schwellenwerttemperatur.
Entsprechend arbeitet das ECM 230 in einem Modus mit offenem Regelkreis, nachdem der Motor 102 gestartet ist. Das ECM 230 regelt das Luft/Kraftstoffgemisch unabhängig von der Ausgabe des Sauerstoffsensors 118, während es in dem Modus mit offenem Regelkreis arbeitet. Die Qualität des Kraftstoffs, der an den Motor 102 geliefert wird, kann jedoch das Luft/Kraftstoffgemisch beeinträchtigen. Insbesondere kann das Luft/Kraftstoffgemisch effektiv mager sein (weniger Kraftstoff als das stöchiometrische Gemisch), wenn die Kraftstoffqualität schlecht ist. Diese magere Qualität des Luft/Kraftstoffgemisches kann auf die Unfähigkeit des Kraftstoffs zum Verdunsten und Verbrennen in dem Ausmaß, das erwartet wird, wenn die Motortemperatur niedrig ist, zurückzuführen sein.
Die Qualität eines Kraftstoffs wird allgemein mit Hilfe des Fahrbarkeitsindex (DI) des Kraftstoffs gemessen. Der DI für einen Kraftstoff kann auf der Grundlage von Temperaturen ermittelt werden, bei welchen verschiedene prozentuale Anteile des Kraftstoffs verdunsten. Nur als Beispiel kann der DI eines Kraftstoffs unter Verwendung der Gleichung: DI = 1,5·T₁₀ + 3,0·T₅₀ + T₉₀ ermittelt werden, wobei T₁₀ die Temperatur (°F) ist, bei welcher 10% des Kraftstoffs verdunstet werden, T₅₀ die Temperatur (°F) ist, bei welcher 50% des Kraftstoffs verdunstet werden und T₉₀ die Temperatur (°F) ist, bei welcher 90% des Kraftstoffs verdunstet werden. Nur als Beispiel nimmt die Kraftstoffqualität ab, wenn der DI zunimmt. Mit anderen Worten weist Kraftstoff schlechter Qualität einen höheren DI als Kraftstoff höherer Qualität auf. Kraftstoffe mit schlechter Qualität sind möglicherweise nicht in der Lage, in dem Ausmaß zu verdunsten, das erwartet wird, wenn die Motortemperatur niedrig ist.
Beispielsweise ist, wie vorstehend angemerkt, die Motortemperatur wahrscheinlich niedrig, wenn das ECM 230 in dem Modus mit offenem Regelkreis arbeitet. Entsprechend kann es sein, dass der eingespritzte Kraftstoff nicht in der Lage ist, während des Modus mit offenem Regelkreis in dem erwarteten Ausmaß zu verdunsten, wenn die Kraftstoffqualität schlecht ist. Kraftstoff, der nicht verdampft, kann nur teilweise oder gar nicht verbrannt werden. Eine unvollständige Verbrennung oder eine Nichtverbrennung kann Emissionen beeinflussen, bewirken, dass der Motor 102 abstirbt und/oder wahrnehmbare Vibrationen in dem Fahrzeug verursachen.
Das ECM 230 umfasst ein Kraftstoffqualitätsmodul 250, das einen Kraftstoffqualitätswert für den an den Motor 102 gelieferten Kraftstoff ermittelt. Das Kraftstoffqualitätsmodul 250 ermittelt auf der Grundlage des Kraftstoffqualitätswerts, ob die Qualität des Kraftstoffs schlecht ist. Wenn dem so ist, erhöht das Kraftstoffqualitätsmodul 250 die an den Motor 102 gelieferte Kraftstoffmenge.
Nun auf 3 Bezug nehmend ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Kraftstoffqualitätsmoduls 250 dargestellt. Das Kraftstoffqualitätsmodul 250 umfasst ein Modul 302 für einen Modus mit offenem Regelkreis, das den Modus mit offenem Regelkreis aktiviert, nachdem der Motor 102 gestartet ist. Das Modul 302 für einen Modus mit offenem Regelkreis deaktiviert zudem den Modus mit offenem Regelkreis, wenn die Ausgabe des Sauerstoffsensors 118 wahrscheinlich zuverlässig ist. Das Modul 302 für einen Modus mit offenem Regelkreis erzeugt ein Regelkreis-Offen-Signal, welches anzeigt, ob der Modus mit offenem Regelkreis aktiv ist.
Das Kraftstoffqualitätsmodul 250 umfasst auch ein geschätztes Drehmomentmodul 304, ein Motordrehzahlmodul (RPM-Modul) 306 und ein Delta-RPM-Modul 308. Das geschätzte Drehmomentmodul 304 ermittelt einen geschätzten Drehmomentwert. Der geschätzte Drehmomentwert kann einen geschätzten Drehmomentbetrag darstellen, den der Motor 102 unter den aktuellen Betriebsbedingungen erzeugen kann.
Nur als Beispiel können die Betriebsbedingungen die Luftmassenströmung (MAF), die Ansauglufttemperatur (IAT), die Öltemperatur (OT), die Motorkühlmitteltemperatur (ECT), den Zündzeitpunkt und/oder beliebige geeignete Betriebsbedingungen umfassen. Bei verschiedenen Implementierungen kann der geschätzte Drehmomentwert auch auf der Grundlage von Eigenschaften des Motors 102 ermittelt werden, etwa einer Motorreibung und/oder beliebiger weiterer geeigneter Motoreigenschaften. Das MAF-Signal wird durch einen MAF-Sensor 252 bereitgestellt, welcher die Massenströmungsgeschwindigkeit oder -rate von Luft misst, die in den Ansaugkrümmer 104 eingesaugt wird.
Der Zündzeitpunkt kann auf einen vorbestimmten Zündzeitpunkt eingestellt sein, etwa einem minimalen Zündzeitpunkt (vorverstellt), bei welchem der Motor 102 einen maximalen Drehmomentbetrag (MBT-Zündzeitpunkt) erzeugen kann. Bei anderen Implementierungen kann der Zündzeitpunkt bezüglich des MBT-Zündzeitpunkts verzögert sein. Bei derartigen Implementierungen kann das geschätzte Drehmomentmodul 304 den geschätzten Drehmomentwert auf der Grundlage der Abnahme beim Drehmoment, die auf den verzögerten Zündzeitpunkt zurückzuführen ist, verringern. Der geschätzte Drehmomentwert kann auch auf der Grundlage von Einlass- und Auslassnockenphasenstellerpositionen und/oder Positionen von (nicht gezeigten) Einlass- und Auslassventilen, die dem Zylinder 112 zugeordnet sind, ermittelt werden. Eine weitere Erörterung der Drehmomentschätzung findet sich in US 6,704,638 B mit dem Titel ”Torque Estimator for Engine RPM and Torque Control”, das dem gleichen Anmelder gehört, und dessen Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme hier vollständig mitaufgenommen ist.
Das RPM-Modul 306 ermittelt RPM-Werte auf der Grundlage eines RPM-Signals von einem RPM-Sensor 254. Der RPM-Sensor 254 erzeugt das RPM-Signal beispielsweise auf der Grundlage einer Drehung einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle. Das RPM-Modul 306 ermittelt einen RPM-Wert für jeden Zylinder des Motors 102. Nur als Beispiel kann der RPM-Wert für einen der Zylinder die Drehzahl sein, die bei einem vorbestimmten Zeitpunkt (d. h. einer Kolbenposition) gemessen wird. Dieser Zeitpunkt kann relativ zu dem Auftreten eines Zündereignisses (Verbrennungsereignisses) in diesem Zylinder angegeben sein, etwa ein vorbestimmter Zeitpunkt nach dem Zündereignis. Das RPM-Modul 306 liefert den RPM-Wert an das Delta-RPM-Modul 308.
Das Delta-RPM-Modul 308 ermittelt einen Delta-RPM-Wert (ΔRPM-Wert) auf der Grundlage von zwei RPM-Werten, die von dem RPM-Modul 306 geliefert werden, und der Zeitspanne zwischen den zwei RPM-Werten. Nur als Beispiel kann der Delta-RPM-Wert unter Verwendung der Gleichung:
ermittelt werden, wobei RPM₁ ein RPM-Wert für einen ersten Zylinder ist, RPM₂ ein RPM-Wert für einen zweiten Zylinder ist und t die Zeitspanne zwischen RPM₁ und RPM₂ ist. Es wird angemerkt, dass RPM₂ nach RPM₁ bereitgestellt wird. Die Verbrennung in den Zylindern des Motors 102 kann in einer vorbestimmten Reihenfolge eingeleitet werden. Diese Reihenfolge kann als eine Zündreihenfolge bezeichnet sein. Bei verschiedenen Implementierungen kann der zweite Zylinder derjenige Zylinder unmittelbar nach dem ersten Zylinder in der Zündreihenfolge sein.
Das Kraftstoffqualitätsmodul 250 umfasst auch ein kalibriertes Drehmomentmodul 310 und ein kalibriertes Delta-RPM-Modul 312. Das kalibrierte Drehmomentmodul 310 ermittelt einen kalibrierten Drehmomentwert (Drehmoment_CAL). Der kalibrierte Drehmomentwert entspricht dem Drehmomentbetrag, den der Motor 102 unter ähnlichen Betriebsbedingungen erzeugen kann, wenn ein Kraftstoff verbrannt wird, der eine bekannte Kraftstoffqualität aufweist. Nur als Beispiel kann von dem Kraftstoff bekannt sein, dass er eine minimale akzeptable Qualität aufweist.
Das kalibrierte Drehmomentmodul 310 kann den kalibrierten Drehmomentwert auf der Grundlage der MAF, der IAT, der ECT, des Zündzeitpunkts und/oder einer beliebigen geeigneten Betriebsbedingung ermitteln. Zudem kann der kalibrierte Drehmomentwert auf der Grundlage von Eigenschaften des Motors 102, wie etwa einer Motorreibung und/oder beliebiger weiter geeigneter Motoreigenschaften ermittelt werden.
Das kalibrierte Delta-RPM-Modul 312 ermittelt einen kalibrierten ΔRPM-Wert (ΔRPM_CAL). Der kalibrierte ΔRPM-Wert kann einem maximal zulässigen ΔRPM entsprechen. Zum Beispiel kann der kalibrierte ΔRPM-Wert auf ein maximales ΔRPM eingestellt sein, das man wahrnehmen kann, wenn Kraftstoff bekannter Qualität verbrannt wird. Wie vorstehend angegeben, kann dieser Kraftstoff beispielsweise ein Kraftstoff sein, der eine minimale akzeptable Kraftstoffqualität aufweist. Mit anderen Worten kann der kalibrierte ΔRPM-Wert einem maximalen ΔRPM über der Zeitspanne zwischen zwei Zündereignissen entsprechen, das auftreten kann, wenn der Kraftstoff bekannter Qualität in dem Motor 102 verbrannt wird.
Ein Drehmomentverhältnismodul 314 empfangt den geschätzten Drehmomentwert von dem geschätzten Drehmomentmodul 304 und den kalibrierten Drehmomentwert von dem kalibrierten Drehmomentmodul 310. Das Drehmomentverhältnismodul 314 ermittelt ein Drehmomentverhältnis auf der Grundlage des geschätzten Drehmomentwerts und des kalibrierten Drehmomentwerts. Nur als Beispiel kann das Drehmomentverhältnis unter Verwendung der Gleichung: Drehmomentverhältnis = Geschätzter Drehmomentwert / Kalibrierter Drehmomentwert ermittelt werden. Mit anderen Worten kann das Drehmomentverhältnis gleich dem geschätzten Drehmomentbetrag, den der Motor 102 erzeugen kann, geteilt durch den Drehmomentbetrag, den der Motor 102 erzeugen kann, während er den Kraftstoff bekannter Qualität verbrennt, sein.
Auf ähnliche Weise empfängt ein Delta-RPM-Verhältnismodul 316 den ΔRPM-Wert von dem Delta-RPM-Modul 308 und den kalibrierten ΔRPM-Wert von dem kalibrierten Delta-RPM-Modul 312. Das Delta-RPM-Verhältnismodul 316 ermittelt ein ΔRPM-Verhältnis auf der Grundlage des ΔRPM-Werts und des kalibrierten ΔRPM-Werts. Nur als Beispiel kann das ΔRPM-Verhältnis unter Verwendung der Gleichung: ΔRPM-Verhältnis = ΔRPM-Wert / kalibrierter ΔRPM-Wert ermittelt werden. Mit anderen Worten kann das ΔRPM-Verhältnis gleich der RPM-Änderung, die über eine Zeitspanne gemessen wird, geteilt durch eine maximal zulässige RPM-Veränderung sein, die während dieser Zeitspanne auftreten kann, wenn der Kraftstoff bekannter Qualität verbrannt wird.
Ein Kraftstoffqualitätsberechnungsmodul 318 berechnet einen Kraftstoffqualitätswert auf der Grundlage des Drehmomentverhältnisses und des ΔRPM-Verhältnisses. Der Kraftstoffqualitätswert kann die Qualität des Kraftstoffs, der an den Motor 102 geliefert wird, darstellen. Nur als Beispiel kann der Kraftstoffqualitätswert das Produkt des Drehmomentverhältnisses und des ΔRPM-Verhältnisses sein. Das Kraftstoffqualitätsberechnungsmodul 318 liefert den Kraftstoffqualitätswert an ein Kraftstoffqualitätsanzeigemodul 320.
Das Kraftstoffqualitätsanzeigemodul 320 ermittelt, ob der Modus mit offenem Regelkreis aktiv ist, auf der Grundlage des Regelkreis-Offen-Signals von dem Modul 302 für einen Modus mit offenem Regelkreis. Wenn der Modus mit offenem Regelkreis aktiv ist, ermittelt das Kraftstoffqualitätsanzeigemodul 320 auf der Grundlage eines Vergleichs des Kraftstoffqualitätswerts mit einem vorbestimmten Wert, ob die Qualität des an den Motor 102 gelieferten Kraftstoffs schlecht ist.
Zum Beispiel kann das Kraftstoffqualitätsanzeigemodul 320 ermitteln, dass die Kraftstoffqualität schlecht ist, wenn der Kraftstoffqualitätswert größer als der vorbestimmte Wert ist. Der vorbestimmte Wert kann auf der Grundlage eines Minimalwerts für einen Kraftstoff eingestellt sein, von dem bekannt ist, dass er von schlechter Qualität ist. Alternativ kann der vorbestimmte Wert auf der Grundlage eines Maximalwerts für einen Kraftstoff eingestellt sein, von dem bekannt ist, dass er von akzeptabler (d. h. nicht schlechter) Qualität ist. Nur als Beispiel kann der vorbestimmte Wert Eins (1,0) sein. Das Kraftstoffqualitätsanzeigemodul 320 erzeugt auf der Grundlage des Vergleichs ein Kraftstoffqualitätssignal, welches anzeigt, ob die Kraftstoffqualität schlecht ist.
Ein Kraftstoffzufuhrmodul 322 steuert die Kraftstoffmenge, die an den Motor 102 geliefert wird. Das Kraftstoffzufuhrmodul 322 empfängt auch das Kraftstoffqualitätssignal und erhöht die an den Motor 102 gelieferte Kraftstoffmenge, wenn die Kraftstoffqualität schlecht ist. Das Kraftstoffzufuhrmodul 322 kann auch den Kraftstoffqualitätswert empfangen und kann die Kraftstoffmenge, die geliefert wird, auf der Grundlage des Kraftstoffqualitätswerts erhöhen.
Zum Beispiel kann das Kraftstoffzufuhrmodul 322 eine Nachschlagetabelle umfassen, die eine Zuordnung einer Kraftstofferhöhung aufweist, welche durch den Kraftstoffqualitätswert indiziert ist. Zum Beispiel kann die Kraftstoffmenge ansteigen, wenn der Kraftstoffqualitätswert ansteigt (über de vorbestimmten Wert hinaus). Jedoch kann die Kraftstoffmenge, welche das Kraftstoffzufuhrmodul 322 über eine Zeitspanne erhöhen kann, begrenzt sein. Diese Begrenzung kann so eingestellt sein, dass beispielsweise eine Überversorgung mit Kraftstoff verhindert wird und eine wahrnehmbare Vibration minimiert wird.
Das Kraftstoffzufuhrmodul 322 kann auch den ΔRPM-Wert empfangen und kann die an den Motor 102 gelieferte Kraftstoffmenge erhöhen, bis der ΔRPM-Wert während einer zweiten Zeitspanne einen Stabilisierungswert erreicht. Nur als Beispiel kann der Stabilisierungswert ein vorbestimmter Wert, wie etwa 0,0 sein. Das Erhöhen von Kraftstoff, bis der ΔRPM-Wert den Stabilisierungswert erreicht, kann ein Absterben des Motors verhindern und/oder Fahrzeugvibrationen minimieren.
Das Kraftstoffzufuhrmodul 322 kann die an den Motor 102 gelieferte Kraftstoffmenge verringern, nachdem der ΔRPM-Wert den Stabilisierungswert erreicht hat. Nur als Beispiel kann das Kraftstoffzufuhrmodul 322 die an den Motor 102 gelieferte Kraftstoffmenge verringern, bis der ΔRPM-Wert während einer dritten Zeitspanne einen Maximalwert erreicht. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Maximalwert gleich dem kalibrierten ΔRPM-Wert sein.
Nun auf 4 Bezug nehmend, ist ein Flussdiagramm dargestellt, das beispielhafte Schritte zeigt, die von dem Kraftstoffqualitätsmodul 250 ausgeführt werden. Die Steuerung beginnt mit Schritt 402, bei dem die Steuerung den Modus mit offenem Regelkreis aktiviert. Im Modus mit offenem Regelkreis regelt die Steuerung das Luft/Kraftstoffgemisch unabhängig von der Ausgabe des Sauerstoffsensors 118. Die Steuerung kann den Modus mit offenem Regelkreis zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Starten des Motors 102 aktivieren. Die Steuerung fährt mit Schritt 404 fort, bei dem die Steuerung ermittelt, ob der Modus mit offenem Regelkreis aktiv ist. Wenn dem so ist, fährt die Steuerung mit Schritt 406 fort; andernfalls endet die Steuerung.
Bei Schritt 406 ermittelt die Steuerung den geschätzten Drehmomentwert. Der geschätzte Drehmomentwert kann ein Drehmoment darstellen, welches der Motor 102 unter den aktuellen Betriebsbedingungen erzeugen kann. Nur als Beispiel kann die Steuerung den geschätzten Drehmomentwert auf der Grundlage der MAF, der IAT, der ECT, des Zündzeitpunkts und/oder einer beliebigen weiteren geeigneten Betriebsbedingung ermitteln.
Zudem kann der geschätzte Drehmomentwert auf der Grundlage von Eigenschaften des Motors 102, etwa der Motorreibung und/oder beliebiger weiterer geeigneter Eigenschaften ermittelt werden. Die Steuerung fährt dann mit Schritt 408 fort, bei dem die Steuerung den ΔRPM-Wert ermittelt. Der ΔRPM-Wert ist die RPM-Änderung, die über eine Zeitspanne gemessen wird. Nur als Beispiel kann die Zeitspanne durch Zündereignisse in zwei der Zylinder des Motors 102 definiert sein.
Die Steuerung fährt mit Schritt 410 fort, bei dem die Steuerung den kalibrierten Drehmomentwert (Drehmoment_CAL) ermittelt. Der kalibrierte Drehmomentwert kann den Drehmomentbetrag darstellen, welchen der Motor 102 unter den Betriebsbedingungen erzeugen kann, wenn er Kraftstoff mit einer bekannten Qualität verbrennt. Nur als Beispiel kann bekannt sein, dass die Qualität dieses Kraftstoffs von einer minimalen akzeptablen (d. h. nicht schlechten) Qualität ist. Das kalibrierte Drehmomentmodul 310 kann den kalibrierten Drehmomentwert auf der Grundlage der MAF, der IAT, der ECT, des Zündzeitpunkts und/oder einer beliebigen geeigneten Betriebsbedingung ermitteln. Der kalibrierte Drehmomentwert kann auch auf der Grundlage von Eigenschaften des Motors 102, wie etwa einer Motorreibung und/oder beliebiger weiterer geeigneter Eigenschaften ermittelt werden.
Die Steuerung fährt mit Schritt 412 fort, bei dem die Steuerung den kalibrierten ΔRPM-Wert (ΔRPM_CAL) ermittelt. Der kalibrierte ΔRPM-Wert kann ein maximal zulässiges ΔRPM darstellen. Zum Beispiel kann der kalibrierte ΔRPM-Wert auf ein maximales ΔRPM eingestellt sein, das wahrgenommen werden kann, wenn der Kraftstoff bekannter Qualität verbrannt wird. Mit anderen Worten kann der kalibrierte ΔRPM-Wert einem maximalen ΔRPM über die Zeitspanne zwischen zwei Zündereignissen entsprechen, welches auftreten kann, wenn der Kraftstoff bekannter Qualität in dem Motor 102 verbrannt wird.
Die Steuerung fährt dann mit Schritt 414 fort, bei dem die Steuerung den Kraftstoffqualitätswert berechnet. Nur als Beispiel kann der Kraftstoffqualitätswert unter Verwendung der Gleichung:
berechnet werden. Die Steuerung fährt dann mit Schritt 416 fort, bei dem die Steuerung ermittelt, ob der Kraftstoffqualitätswert größer als ein vorbestimmter Wert ist. Wenn dem so ist, fährt die Steuerung mit Schritt 418 fort; andernfalls geht die Steuerung zu Schritt 420 weiter. Nur als Beispiel kann dieser vorbestimmte Wert einem Minimalwert für einen Kraftstoff mit schlechter Qualität entsprechen. Alternativ kann der vorbestimmte Wert einem Maximalwert für einen Kraftstoff mit akzeptabler Qualität (d. h. nicht schlecht) entsprechen. Bei verschiedenen Implementierungen kann der vorbestimmte Wert Eins (1,0) sein.
Bei Schritt 418 zeigt die Steuerung an, dass die Kraftstoffqualität schlecht ist. Die Steuerung fährt dann mit Schritt 422 fort, bei dem die Steuerung die an den Motor 102 gelieferte Kraftstoffmenge erhöht. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Steuerung den an den Motor 102 gelieferten Kraftstoff auf der Grundlage des Kraftstoffqualitätswerts erhöhen. Die Steuerung kehrt dann zu Schritt 404 zurück. Bei Schritt 420 zeigt die Steuerung an, dass die Kraftstoffqualität nicht schlecht ist und die Steuerung kehrt zu Schritt 404 zurück.

Claims

Motorsteuerungssystem für ein Fahrzeug, umfassend: ein Kraftstoffqualitätsberechnungsmodul, das einen Kraftstoffqualitätswert für an einen Motor gelieferten Kraftstoff auf der Grundlage mindestens eines Betriebsparameters des Motors berechnet; und ein Kraftstoffzufuhrmodul, das eine an den Motor gelieferte Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Kraftstoffqualitätswerts selektiv erhöht; dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffqualitätsberechnungsmodul den Kraftstoffqualitätswert auf der Grundlage eines Drehmoments des Motors und einer ersten Motordrehzahländerung (RPM-Änderung), die über eine erste Zeitspanne gemessen wird, berechnet.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffzufuhrmodul die Kraftstoffmenge erhöht, wenn der Kraftstoffqualitätswert größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das Drehmoment für die erste Zeitspanne ein geschätztes Drehmoment ist.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 3, wobei das Kraftstoffqualitätsberechnungsmodul den Kraftstoffqualitätswert ferner auf der Grundlage eines kalibrierten Drehmoments für die erste Zeitspanne und einer kalibrierten RPM-Änderung für die erste Zeitspanne berechnet.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 4, wobei das kalibrierte Drehmoment und die kalibrierte RPM-Änderung auf der Grundlage eines zweiten Kraftstoffs mit einem vorbestimmten Kraftstoffqualitätswert eingestellt sind.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffzufuhrmodul die dem Motor gelieferte Kraftstoffmenge verringert, wenn eine über eine zweite Zeitspanne gemessene zweite RPM-Änderung kleiner als eine vorbestimmte RPM-Änderung ist, und wobei die zweite Zeitspanne nach der ersten Zeitspanne auftritt.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, das ferner ein Modul für einen Modus mit offenem Regelkreis umfasst, das einen Modus mit offenem Regelkreis eines Motorcontrollers selektiv aktiviert und deaktiviert und das Kraftstoffzufuhrmodul daran hindert, die Kraftstoffmenge zu erhöhen, während ein Modus mit offenem Regelkreis deaktiviert ist.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffzufuhrmodul eine erhöhte Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Kraftstoffqualitätswerts ermittelt und die Kraftstoffmenge auf der Grundlage der erhöhten Menge erhöht.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffqualitätswert einem Fahrbarkeitsindexwert (DI-Wert) entspricht.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, das umfasst, dass: ein Kraftstoffqualitätswert für an den Motor gelieferten Kraftstoff auf der Grundlage mindestens eines Betriebsparameters des Motors berechnet wird; und eine an den Motor gelieferte Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Kraftstoffqualitätswerts selektiv erhöht wird; dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffqualitätswert auf der Grundlage eines Drehmoments des Motors und einer über eine erste Zeitspanne gemessen ersten Motordrehzahländerung (RPM-Änderung) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Kraftstoffmenge erhöht wird, wenn der Kraftstoffqualitätswert größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Drehmoment ein geschätztes Drehmoment für die erste Zeitspanne ist.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst, dass der Kraftstoffqualitätswert ferner auf der Grundlage eines kalibrierten Drehmoments für die erste Zeitspanne und einer kalibrierten RPM-Änderung für die erste Zeitspanne berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das kalibrierte Drehmoment und die kalibrierte RPM-Änderung auf der Grundlage eines zweiten Kraftstoffs mit einem vorbestimmten Kraftstoffqualitätswert eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner umfasst, dass die an den Motor gelieferte Kraftstoffmenge verringert wird, wenn eine über eine zweite Zeitspanne gemessene zweite RPM-Änderung kleiner als eine vorbestimmte RPM-Änderung ist, wobei die zweite Zeitspanne nach der ersten Zeitspanne auftritt.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner umfasst, dass: ein Modus mit offenem Regelkreis eines Motorcontrollers selektiv aktiviert und deaktiviert wird; und verhindert wird, dass die Kraftstoffmenge zu erhöht wird, während der Modus mit offenem Regelkreis deaktiviert ist.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner umfasst, dass eine erhöhte Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Kraftstoffqualitätswerts ermittelt wird, wobei die Kraftstoffmenge auf der Grundlage der erhöhten Kraftstoffmenge erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Kraftstoffqualitätswert einem Fahrbarkeitsindexwert (DI-Wert) entspricht.