DE102009043209B4

DE102009043209B4 - Systeme und Verfahren zur Diagnose von Ungleichgewichten von Luft/Kraftstoff-Gemischen

Info

Publication number: DE102009043209B4
Application number: DE102009043209.4A
Authority: DE
Inventors: Raymond Claude Turin; Andrew P. Bagnasco; Steven Ward Majors; Ian J. Mac Ewen
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: CN101713344B; DE102009043209A1; CN101713344A; US8577645B2; US20100082297A1

Abstract

Luft/Kraftstoff-Ungleichgewichts-Diagnosesystem (AFIM-Diagnosesystem), das umfasst: ein erstes Modul (202), das auf der Grundlage eines Sauerstoffsignals, das von einem Sauerstoffsensor (124, 126) geliefert wird, der den Sauerstoff in dem von Zylindern (112) einer Zylinderbank (116, 118) ausgestoßenen Abgas misst, Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte ausgibt; ein Ungleichgewichtsbestimmungsmodul (206), das auf der Grundlage der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte einen AFIM-Wert bestimmt; und ein Ungleichgewichtsdiagnosemodul (208), das auf der Grundlage des AFIM-Werts selektiv ein AFIM in der Zylinderbank (116, 118) diagnostiziert, dadurch gekennzeichnet, dass das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul (206) den AFIM-Wert auf der Grundlage einer Varianz der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte gemäß der folgenden Gleichung bestimmt:wobei e(tk) der AFIM-Wert zur Abtastzeit k, i(tk) ein i-ter Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert zur Abtastzeit k und M = 2kN ist, wobei k der Abtastrate des Sauerstoffsignals entspricht und N die Anzahl der Zylinder (112) der zugeordneten Zylinderbank (116, 118) ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur Diagnose von Luft/Kraftstoff-Gemischen.
Motoren verbrennen ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen und ein Fahrzeug vorwärts zu treiben. Genauer wird durch ein Drosselklappenventil Luft in einen Motor angesaugt. Kraftstoff, der durch eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzeinrichtungen geliefert wird, mischt sich mit der Luft, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird innerhalb eines oder mehrerer Zylinder des Motors verbrannt, um ein Drehmoment zu erzeugen. Ein Motorsteuermodul (ECM) steuert die Drehmomentabgabe von dem Motor.
Abgas, das sich aus der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs ergibt, wird von dem Motor an ein Abgassystem ausgestoßen. Einer oder mehrere Sauerstoffsensoren messen den Sauerstoff in dem Abgas und geben dementsprechende Signale aus. Das ECM stellt die Luft und/oder den Kraftstoff des Luft/Kraftstoff-Gemischs auf der Grundlage der Ausgabe der Sauerstoffsensoren selektiv ein. Zum Beispiel kann das ECM das Luft/Kraftstoff-Gemisch so einstellen, dass ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Gemisch (z. B. 14,7:1) erzeugt wird.
Einstellungen des Luft/Kraftstoff-Gemischs ändern außerdem die Komponenten des resultierenden Abgases. Zum Beispiel erzeugt die Verbrennung eines mageren Luft/Kraftstoff-Gemischs (z. B. höher als 14,7:1) ein Abgas, das heißer als Abgas ist, das erzeugt wird, wenn ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrannt wird. Das Abgas, das sich aus der Verbrennung des mageren Luft/Kraftstoff-Gemischs ergibt, kann außerdem eine höhere Konzentration von Stickoxiden (NOx) enthalten als Abgas, das durch die Verbrennung des stochiometrischen Gemischs erzeugt wird. Ein fettes Luft/Kraftstoff-Gemisch (z. B. niedriger als 14,7:1) kann ein kühleres Abgas mit einer höheren Konzentration von Kohlenstoffoxiden als das durch die Verbrennung des stöchiometrischen Gemischs erzeugte Abgas erzeugen.
In US 5 542 404 A und US 6 382 198 B1 sind Systeme bzw. Verfahren beschrieben, die auf der Grundlage eines Sauerstoffsignals ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Luft/Kraftstoff-Ungleichgewichts-Diagnosesystem und -verfahren anzugeben, welche zuverlässig ein-Luft/Kraftstoff-Ungleichgewicht erkennen können.
Die Lösung erfolgt durch ein System mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs.
Ein Luft/Kraftstoff-Ungleichgewichts-Diagnosesystem (AFIM-Diagnosesystem) umfasst ein erstes Modul, ein Ungleichgewichtsbestimmungsmodul und ein Ungleichgewichtsdiagnosemodul. Das erste Modul gibt auf der Grundlage eines Sauerstoffsignals, das von einem Sauerstoffsensor geliefert wird, der den Sauerstoff in dem von Zylindern einer Zylinderbank ausgestoßenen Abgas misst, Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte aus. Das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul bestimmt auf der Grundlage der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte einen AFIM-Wert. Das Ungleichgewichtsdiagnosemodul diagnostiziert auf der Grundlage des AFIM-Werts selektiv ein AFIM in der Zylinderbank.
Gemäß anderen Merkmalen diagnostiziert das Ungleichgewichtsdiagnosemodul das AFIM, wenn der AFIM-Wert höher als ein vorgegebener Wert ist.
Gemäß nochmals anderen Merkmalen wendet das erste Modul auf das Sauerstoffsignal ein Filter an, wobei die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte den Ausgaben des Filters entsprechen.
Gemäß weiteren Merkmalen wendet das erste Modul auf das Sauerstoffsignal ein Kalman-Filter an.
Erfindungsgemäß bestimmt das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul den AFIM-Wert auf der Grundlage einer Varianz der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte.
Gemäß weiteren Merkmalen bestimmt das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul den AFIM-Wert auf der Grundlage eines Durchschnitts eines Quadrats jedes der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte von einem Mittelwert der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte.
Erfindungsgemäß bestimmt das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul den AFIM-Wert auf der Grundlage der Gleichung:
Gemäß anderen Merkmalen gibt das erste Modul die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte auf der Grundlage von Zündereignissen der Zylinder aus.
Gemäß nochmals anderen Merkmalen gibt das erste Modul die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte dann, wenn jeder der Zylinder gezündet wird, und zwischen den Zeitpunkten, zu denen jeder der Zylinder gezündet wird, aus.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das AFIM-System ferner ein Zylinderidentifizierungsmodul. Das Zylinderidentifizierungsmodul führt das AFIM auf einen der Zylinder zurück, wenn das AFIM diagnostiziert wird.
Ein Luft/Kraftstoff-Ungleichgewichts-Diagnoseverfahren (AFIM-Diagnoseverfahren) umfasst: Ausgeben von Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerten auf der Grundlage eines Sauerstoffsignals, das durch einen Sauerstoffsensor geliefert wird, der den Sauerstoff in dem von Zylindern einer Zylinderbank ausgestoßenen Abgas misst; Bestimmen eines AFIM-Werts auf der Grundlage der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte; und selektives Diagnostizieren eines AFIM in der Zylinderbank auf der Grundlage des AFIM-Werts.
Gemäß anderen Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren des AFIM das Diagnostizieren des AFIM, wenn der AFIM-Wert höher als ein vorgegebener Wert ist.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das AFIM-Diagnoseverfahren ferner das Anwenden eines Filters auf das Sauerstoffsignal und die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte entsprechen Ausgaben des Filters.
Gemäß nochmals weiteren Merkmalen ist das Filter ein Kalman-Filter.
Erfindungsgemäß umfasst das Bestimmen des AFIM-Werts das Bestimmen des AFIM-Werts auf der Grundlage einer Varianz der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Bestimmen des AFIM-Werts das Bestimmen des AFIM-Werts auf der Grundlage eines Durchschnitts eines Quadrats jedes der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte von einem Mittelwert der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte.
Erfindungsgemäß umfasst das Bestimmen des AFIM-Werts das Bestimmen des AFIM-Werts auf der Grundlage der Gleichung:
Gemäß anderen Merkmalen umfasst das Ausgeben das Ausgeben der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte auf der Grundlage von Zündereignissen der Zylinder.
Gemäß nochmals anderen Merkmalen umfasst das Ausgeben das Ausgeben der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte dann, wenn jeder der Zylinder gezündet wird, und zwischen den Zeitpunkten, zu denen jeder der Zylinder gezündet wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das AFIM-Diagnoseverfahren ferner das Zurückführen des AFIM auf einen der Zylinder, wenn das AFIM diagnostiziert wird.
Weitere Bereiche der Anwendbarkeit der vorliegenden Offenbarung gehen aus der im Folgenden gegebenen ausführlichen Beschreibung hervor.
Die vorliegende Offenbarung wird umfassender verständlich aus der ausführlichen Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 ein beispielhaftes Motorsystem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockschaltplan einer beispielhaften Implementierung eines Luft/Kraftstoff-Ungleichgewichts-Systems (AFIM-Systems) gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Graph ist, der Luft/Kraftstoff-Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte als eine Funktion der Zeit gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zeigt;
4 ein Graph ist, der ein Sauerstoffsignal als eine Funktion der Zeit gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zeigt;
5 ein Graph ist, der die Zylindernummern zeigt, die den Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerten gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung entsprechen; und
6 ein Ablaufplan ist, der beispielhafte Schritte zeigt, die von dem AFIM-System gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden.
Wie der Begriff wenigstens eines von A, B und C hier verwendet wird, soll er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht ausschließenden logischen Oder bedeuten. Selbstverständlich können Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge ausgeführt werden, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
Der Begriff Modul, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine anwendungsspezifische Schaltung (ASIC), auf eine elektronische Schaltung, auf einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und auf Speicher, die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, auf eine Kombinationslogikschaltung und/oder auf andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Ein Motor verbrennt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch innerhalb von Zylindern des Motors. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugt Abgas, das aus den Zylindern ausgestoßen wird. Ein Luft/Kraftstoff-Ungleichgewicht (AFIM) in einer Zylinderbank des Motors kann bewirken, dass das von der Zylinderbank ausgestoßene Abgas höhere Konzentrationen einiger Elemente oder Verbindungen aufweist als Abgas, das erzeugt wird, wenn ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrannt wird.
Ein AFIM-System gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung bestimmt einen AFIM-Wert für die Zylinderbank und diagnostiziert selektiv auf der Grundlage des AFIM-Werts ein AFIM in der Zylinderbank. Das AFIM-System erzeugt auf der Grundlage des Sauerstoffs in dem von der Zylinderbank ausgestoßenen Abgas Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte und bestimmt auf der Grundlage der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte den AFIM-Wert. Das AFIM-System diagnostiziert selektiv ein AFIM in der Zylinderbank auf der Grundlage eines Vergleichs des AFIM-Werts und eines vorgegebenen Werts. Nur beispielhaft diagnostiziert das AFIM-System selektiv ein AFIM in der Zylinderbank, wenn der AFIM-Wert höher als ein vorgegebener Wert ist.
In 1 ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung eines Motorsystems 100 dargestellt. Durch einen Einlasskrümmer 104 und ein Drosselklappenventil 106 wird Luft in einen Motor 102 angesaugt. Das Drosselklappenventil 106 wird betätigt, um die Luftströmung in den Motor 102 zu steuern. Ein elektronischer Drosselklappencontroller (ETC) 108 steuert das Drosselklappenventil 106 und somit die Luftströmung in den Motor 102.
Ein Kraftstoffsystem 110 spritzt Kraftstoff ein, der sich mit der Luft mischt, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Das Kraftstoffsystem 110 kann den Kraftstoff an irgendeinem geeigneten Ort einspritzen. Nur beispielhaft kann das Kraftstoffsystem 110 den Kraftstoff in den Einlasskrümmer 104, in den Zylindern 112 des Motors 102 zugeordnete Einlassventile (nicht gezeigt) und/oder direkt in jeden der Zylinder 112 liefern. In verschiedenen Implementierungen enthält das Kraftstoffsystem 110 für jeden der Zylinder 112 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (nicht gezeigt).
Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird innerhalb der Zylinder 112 des Motors 102 verbrannt. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs kann auf irgendeine geeignete Weise initiiert werden. Nur beispielhaft kann die Verbrennung durch einen durch die Zündkerzen 114 gelieferten Zündfunken initiiert werden. In verschiedenen Implementierungen kann für jeden der Zylinder 112 eine Zündkerze bereitgestellt sein. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugt ein Antriebsdrehmoment und treibt eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) drehend an.
Der Motor 102 kann in irgendeiner geeigneten Konfiguration konfiguriert sein. Nur beispielhaft kann der Motor 102 in einer V-Konfiguration oder in einer Reihenkonfiguration konfiguriert sein. Der Motor 102 kann wie in 2 gezeigt acht Zylinder enthalten, obgleich der Motor 102 eine höhere oder niedrigere Anzahl von Zylindern enthalten kann.
Die Zylinder 112 des Motors 102 sind in der Weise gezeigt, dass sie in zwei Zylinderbänken angeordnet sind: einer rechten Zylinderbank 116 und einer linken Zylinderbank 118. Obgleich der Motor 102 in der Weise gezeigt ist, dass er die rechte und die linke Zylinderbank 116 und 118 enthält, kann der Motor 102 weniger oder mehr Zylinderbänke enthalten. Nur beispielhaft können Reihenmotoren betrachtet werden, deren Zylinder in einer Zylinderbank angeordnet sind.
Abgas, das sich aus der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs ergibt, wird von dem Motor 102 an ein Abgassystem 120 ausgestoßen. Genauer strömt Abgas, das von jedem der Zylinder 112 der rechten Zylinderbank 116 ausgestoßen wird, an einem rechten Zusammenflusspunkt 122 zusammen. Ähnlich strömt Abgas, das von jedem der Zylinder 112 der linken Zylinderbank 118 ausgestoßen wird, bei einem linken Zusammenflusspunkt 123 zusammen. Das von jedem der Zylinder 112 ausgestoßene Abgas wird als ein Abgaspaket bezeichnet.
Die rechte und die linke Zylinderbank 116 und 118 weisen jeweils einen zugeordneten Sauerstoffsensor auf, der die Sauerstoffkonzentration des von den Zylindern 112 dieser Zylinderbank erzeugten Abgases misst. Nur beispielhaft ist der rechten Zylinderbank 116 ein Sauerstoffsensor 124 zugeordnet und ist der linken Zylinderbank 118 ein Sauerstoffsensor 126 zugeordnet. Die Sauerstoffsensoren 124 und 126 geben Signale aus, die dem Sauerstoff in dem von den Zylindern 112 der rechten und der linken Zylinderbank 116 bzw. 118 erzeugten Abgas entsprechen.
Der Sauerstoffsensor 124 kann sich an irgendeinem geeigneten Ort wie etwa bei dem oder unterstromig des rechten Zusammenflusspunkts 122 befinden. Der Sauerstoffsensor 126 kann sich ebenfalls an irgendeinem geeigneten Ort wie etwa bei dem oder unterstromig des linken Zusammenflusspunkts 123 befinden. Die Sauerstoffsensoren 124 und 126 können irgendein geeigneter Typ von Sauerstoffsensor wie etwa Breitbandsauerstoffsensoren, Sauerstoffsensoren vom Schalttyp oder Sauerstoffsensoren vom konischen Typ sein. Die von den Sauerstoffsensoren 124 und 126 ausgegebenen Signale können irgendein geeigneter Signaltyp wie etwa analoge Spannungssignale sein.
Das Abgas strömt an den Sauerstoffsensoren 124 und 126 vorbei und das Abgas kann durch ein System von Auspuffrohren 128, die das Abgas zu einem Katalysator 130 befördern, zusammengebracht werden. Der Katalysator 130 reagiert selektiv mit verschiedenen Komponenten des Abgases, bevor das Abgas aus dem Abgassystem 120 ausgestoßen wird. Die Sauerstoffsensoren 124 und 126 befinden sich oberstromig des Katalysators 130.
Ein Motorsteuermodul (ECM) 150 steuert die Drehmomentabgabe des Motors 102. Nur beispielhaft kann das ECM 150 die Drehmomentabgabe des Motors 102 auf der Grundlage von Fahrereingaben wie etwa von Eingaben, die über ein Fahrpedal (nicht gezeigt) vorgenommen werden, steuern.
Außerdem steuert das ECM 150 das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Genauer steuert das ECM 150 die jeweiligen Komponenten des Luft/Kraftstoff-Gemischs, das an jeden der Zylinder 112 geliefert wird. Das ECM 150 steuert die Luftströmung in den Motor 102 durch das Drosselklappenventil 106 und die Menge des über das Kraftstoffsystem 110 eingespritzten Kraftstoffs. Nur beispielhaft kann das ECM 150 das Luft/Kraftstoff-Gemisch zum Erzielen eines stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemischs (z. B. 14,7:1) steuern.
Das ECM 150 empfängt die Signalausgaben von den Sauerstoffsensoren 124 und 126, die im Folgenden als Sauerstoffsignale bezeichnet werden. Außerdem empfängt das ECM 150 ein Motordrehzahlsignal von einem Motordrehzahlsensor 132 und ein Krümmerabsolutdruck-Signal (MAP-Signal) von einem MAP-Sensor 134. Außerdem kann das ECM 150 Signale von anderen Sensoren wie etwa von einem Motorkühlmitteltemperatur-Sensor (ECT-Sensor), von einem Öltemperatursensor, von einem Luftmassenströmungs-Sensor (MAF-Sensor), von einem Einlasslufttemperatur-Sensor (IAT-Sensor) und/oder von irgendeinem anderen geeigneten Sensor empfangen.
Der Motordrehzahlsensor 132 kann irgendeinen geeigneten Typ eines Motordrehzahlsensors wie etwa einen Sensor mit variablem magnetischem Widerstand (VR-Sensor) enthalten. Das Motordrehzahlsignal kann eine Impulsfolge enthalten. Jeder Impuls der Impulsfolge kann erzeugt werden, wenn ein Zahn eines an der Kurbelwelle befestigten Zahnrads mit N Zähnen (nicht gezeigt) an dem VR-Sensor vorbeigeht. Dementsprechend kann jeder Impuls einer Winkeldrehung der Kurbelwelle um einen Betrag gleich 360°, dividiert durch N Zähne (d. h. 360°/N), entsprechen. Außerdem kann das Zahnrad mit N Zähnen einen Zwischenraum eines oder mehrerer fehlender Zähne enthalten, der dazu verwendet werden kann, eine Umdrehung der Kurbelwelle und/oder den Abschluss eines Motorzyklus anzugeben.
Das ECM 150 enthält ein Luft/Kraftstoff-Ungleichgewichts-Modul (AFIM-Modul) 180, das selektiv ein AFIM in einer der Zylinderbänke 116 und 118 diagnostiziert. Obgleich das AFIM-Modul 180 in der Weise gezeigt und diskutiert ist, dass es sich innerhalb des ECM 150 befindet, kann sich das AFIM-Modul 180 an irgendeinem geeigneten Ort wie etwa außerhalb des ECM 150 und/oder innerhalb irgendeines anderen geeigneten Moduls oder Systems befinden.
Das AFIM-Modul 180 wird diskutiert, da es sich auf das Diagnostizieren eines AFIM in einer Zylinderbank auf der Grundlage des Sauerstoffs in dem von den Zylindern dieser Zylinderbank ausgestoßenen Abgas bezieht.
Nur beispielhaft kann das AFIM-Modul 180 selektiv ein AFIM in der rechten Zylinderbank 116 auf der Grundlage des von dem Sauerstoffsensor 124 ausgegebenen Sauerstoffsignals diagnostizieren. In anderen Implementierungen kann das AFIM-Modul 180 ein AFIM in der linken Zylinderbank 118 auf der Grundlage des von dem Sauerstoffsensor 126 ausgegebenen Sauerstoffsignals diagnostizieren.
In 2 ist nun ein Funktionsblockschaltplan einer beispielhaften Implementierung eines AFIM-Systems 200 dargestellt. Das AFIM-Modul 180 enthält ein Filtermodul 202, ein AFIM-Modell-Modul 204, ein Ungleichgewichtsbestimmungsmodul 206 und ein Ungleichgewichtsdiagnosemodul 208. Das Filtermodul 202 tastet das Sauerstoffsignal ab, wendet auf das Sauerstoffsignal ein Filter an und gibt einen Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert (d. h. Δx ^) aus, wenn das Sauerstoffsignal abgetastet wird. Die Filter- und Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte sind im Folgenden ausführlich diskutiert.
Das Filtermodul 202 empfängt das Sauerstoffsignal und tastet das Sauerstoffsignal auf der Grundlage des Motordrehzahlsignals ab. Genauer tastet das Filtermodul 202 das Sauerstoffsignal auf der Grundlage von Zündereignissen der Zylinder 112 der Zylinderbank ab, denen das Sauerstoffsignal zugeordnet ist. Nur beispielhaft kann das Filtermodul 202 das Sauerstoffsignal auf der Grundlage der Zündereignisse der Zylinder 112 der rechten Zylinderbank 116 abtasten, wenn das Filtermodul 202 das Sauerstoffsignal von dem Sauerstoffsensor 124 empfängt. Das Filtermodul 202 kann das Sauerstoffsignal auf der Grundlage der Zündereignisse der Zylinder 112 der linken Zylinderbank 118 abtasten, wenn das Filtermodul 202 das Sauerstoffsignal von dem Sauerstoffsensor 126 empfängt. Außerdem kann das Filtermodul 202 das Sauerstoffsignal zwischen den Zündereignissen jedes der Zylinder 112 der zugeordneten Zylinderbank abtasten.
Die Abtastrate (d. h. k) des Filtermoduls 202 kann kalibrierbar sein und kann auf der Grundlage der Reihenfolge, in der die Zylinder 112 des Motors 102 gezündet werden (d. h. der Zündreihenfolge), festgesetzt werden. Nur beispielhaft kann das Filtermodul 202 einstellen, dass das Sauerstoffsignal abgetastet wird, wenn jedes Zündereignis in Motoren mit einer Zündreihenfolge auftritt, die gleichmäßig über die Zylinderbänke 116 und 118 verteilt ist. Außerdem kann das Filtermodul 202 für Motoren mit einer unregelmäßigen Zündreihenfolge oder mit einer einzigen Zylinderbank das Sauerstoffsignal zusätzlich zwischen Zündereignissen abtasten. Eine gegebene Zündreihenfolge kann als eine unregelmäßige Zündreihenfolge bezeichnet werden, wenn zwei oder mehr Zylinder einer Zylinderbank aufeinander folgend gezündet werden, bevor ein Zylinder einer anderen Zylinderbank gezündet wird.
Nur beispielhaft können die Zylinder 112 des Motors 102 gemäß der folgenden beispielhaften Zündreihenfolge (FO) gezündet werden: FO = 1, 8, 7, 2, 6, 5, 4, 3, wobei die ungeradzahligen Zylinder (z. B. 1, 3, 5 und 7) den Zylindern 112 der linken Zylinderbank 118 entsprechen und die geradzahligen Zylinder (z. B. 2, 4, 6 und 8) den Zylindern 112 der rechten Zylinderbank 116 entsprechen. Die obige beispielhafte Zündreihenfolge kann als eine unregelmäßige Zündreihenfolge bezeichnet werden, da zwei der Zylinder 112 der linken Zylinderbank 118 aufeinander folgend (d. h. Zylinder 3, dann Zylinder 1) gezündet werden und zwei der Zylinder 112 der rechten Zylinderbank 116 aufeinander folgend (d. h. Zylinder 2, dann Zylinder 6) gezündet werden.
Das Filtermodul 202 gibt die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte an das AFIM-Modell-Modul 204 aus. Das AFIM-Modell-Modul 204 speichert eine vorgegebene Anzahl der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte in einem AFIM-Modell. Dementsprechend enthält das AFIM-Modell eine vorgegebene Anzahl der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte für die Zylinder 112 der zugeordneten Zylinderbank. Das AFIM-Modell-Modul 204 kann außerdem ein ähnliches AFIM-Modell für die Zylinder 112 irgendeiner anderen Zylinderbank enthalten.
Die vorgegebene Anzahl von Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerten des AFIM-Modells kann auf der Grundlage der Anzahl der Zylinder der zugeordneten Zylinderbank (d. h. N) und der Abtastrate des Filtermoduls 202 eingestellt werden. Nur beispielhaft kann die vorgegebene Anzahl der Abtastwerte 2·k·N Abtastwerte sein, wobei k der Abtastrate des Sauerstoffsignals (d. h. einmal oder zweimal pro Zündereignis) entspricht und N die Anzahl der Zylinder 112 der zugeordneten Zylinderbank ist. Mit anderen Worten, das AFIM-Modell enthält die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte für zwei Motorzyklen.
Das AFIM-Modell-Modul 204 wirkt als ein Zuerst-eingeben-zuerst-ausgeben-Puffer (FIFO-Puffer). Genauer aktualisiert das AFIM-Modell-Modul 204 das AFIM-Modell, wenn jeder Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert von dem Filtermodul 202 empfangen wird, und entfernt einen ältesten Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert aus dem AFIM-Modell. Nur beispielhaft kann das AFIM-Modell wie folgt ausgedrückt werden: Δx ^(t_k) = [Δx ^₁(t_k) ... Δx ^_2kN(t_k)], wobei Δx ^_i(t_k) ein i-ter Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert des AFIM-Modells und 1 ≤ i ≤ 2kN ist.
Da das AFIM-Modell-Modul 204 als ein FIFO-Puffer wirkt, befinden sich die zuletzt empfangenen Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte zuerst (d. h. ganz links) in dem AFIM-Modell. Mit anderen Worten, Δx ^₁(t_k) entspricht einem neuesten Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert und Δx ^_2kN(t_k) entspricht dem ältesten Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert. Das AFIM-Modell-Modul 204 kann die Reihenfolge der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte des AFIM-Modells umkehren und das AFIM-Modell kann wie folgt ausgedrückt werden: Δx(t_k) = [Δx ₁(t_k) ... Δx _2kN(t_k)], wobei [Δx ₁(t_k) ... Δx _2kN(t_k)] = [Δx ^_2kN(t_k) ... Δx ^₁(t_k)] ist.
Mit Rückbezug auf das Filtermodul 202 können das durch das Filtermodul 202 angewendete Filter und ein resultierender Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert ausgedrückt werden als: Δx ^(t_k) = Δx ^(t_k|t_k-1) + K(ΔU_s(t_k) – ΔU ^_s(t_k|t_k-1)), (1) wobei Δx ^(t_k) ein Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert zur Abtastzeit k ist, Δx ^(t_k|t_k-1) ein vorheriger Schätzwert des Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerts zur Abtastzeit k (d. h. ein geschätzter Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert) ist, K eine Filterverstärkung ist, ΔU_s(t_k) Sauerstoffsignaldaten zur Abtastzeit k sind und ΔU ^_s(t_k|t_k-1) ein früherer Schätzwert der Sauerstoffsignaldaten zur Abtastzeit k (d. h. geschätzte Sauerstoffsignaldaten) ist. Mit anderen Worten, das Filtermodul 202 wendet auf das Sauerstoffsignal ein Kalman-Filter an und der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert ist ein Ergebnis der Kalman-Filterung des Sauerstoffsignals.
Der geschätzte Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert wird auf der Grundlage von Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerten bestimmt, die bis zu und einschließlich einer vorherigen Abtastzeit k – 1 erhoben werden. Ähnlich werden die geschätzten Sauerstoffsignaldaten auf der Grundlage von Sauerstoffsignaldaten bestimmt, die bis zu und einschließlich der vorherigen Abtastzeit k – 1 erhoben werden. In 3 ist ein beispielhafter Graph von Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerten als eine Funktion der Zeit dargestellt.
Die geschätzten Ungleichgewichtsdaten können unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt werden: Δx ^(t_k|t_k-1) = AΔx ^(t_k-1), (2) wobei A eine Matrix mit Elementen ist, die das zyklische Wesen der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte über einen Motorzyklus widerspiegeln, und Δx ^(t_k-1) der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert zu der vorherigen Abtastzeit k – 1 ist. Die Ungleichgewichtsdaten zu der vorherigen Abtastzeit können z. B. aus dem AFIM-Modell des AFIM-Modell-Moduls 204 wiedergewonnen werden. Die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte zum Abtastzeitpunkt null (d. h. Δx ^(t₀)) können unter der Annahme, dass die Anfangs-Zylinderungleichgewichte in Bezug auf das Nennmischungsverhältnis null sind, auf null gesetzt werden. Nur beispielhaft können die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte zur Abtastzeit null wie folgt ausgedrückt werden: Δx ^(t₀) = [0 ... 0] ∊ R^2kN, und kann die Matrix A wie folgt dargestellt werden:
Die Filterverstärkung (d. h. K aus Gleichung (1)) kann z. B. unter Verwendung des stationären Grenzwerts der Regressionsgleichungen bestimmt werden:
wobei Q und R kalibrierbare Filterparameter sind, die so gewählt werden, dass die Schätzwerte der Ungleichgewichtsdaten und der Sauerstoffsignaldaten optimiert werden. Nur beispielhaft ist Q = Q^T ≥ 0 ∊ R^2kN×2kN und R > 0.
Die Sauerstoffsignaldaten zur Abtastzeit k (d. h. ΔU_s(t_k) aus Gleichung (1)) können z. B. unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt werden: ΔU_s(t_k) = U_s(t_k) – U _s(t_k), (4) wobei U_s(t_k) das Sauerstoffsignal zur Abtastzeit k und U _s(t_k) ein Referenzsauerstoffsignal zur Abtastzeit k ist. Nur beispielhaft kann das Referenzsauerstoffsignal auf der Grundlage eines Durchschnitts einer vorgegebenen Anzahl von Sauerstoffsignal-Abtastwerten, die zur Abtastzeit k zentriert sind, bestimmt werden und kann es unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt werden: U _s(t_k) = 1 / MΣU_s(t_i), (5) wobei M = 2kN ist, wobei N die Anzahl der Zylinder 112 der zugeordneten Zylinderbank entspricht und 1 ≤ i ≤ 2kN ist. Die vorgegebene Anzahl der Sauerstoffsignal-Abtastwerte kann auf der Grundlage der über den Bereich von k – M / 2 + 1 bis k + M / 2 abgetasteten Sauerstoffsignale genommen werden.
In 4 ist nun ein beispielhafter Graph dargestellt, der ein Sauerstoffsignal (d. h. U_s(t)) als eine Funktion der Zeit zeigt. Die Kurve 402 entspricht dem Referenzsauerstoffsignal (d. h. U _s(t_k) ). Das Referenzsauerstoffsignal kann wie oben beschrieben unter Verwendung von Gleichung (5) bestimmt werden. Die Sauerstoffsignal-Abtastwerte 404, 406, 408, 410 und 412 entsprechen in dieser Reihenfolge dem zu den Abtastzeiten k – 2, k – 1, k, k + 1 und k + 2 abgetasteten Sauerstoffsignal. Wie oben in Gleichung (4) beschrieben ist, können die Sauerstoffsignaldaten (d. h. ΔU_s(t_k)) zur Abtastzeit k auf der Grundlage des Sauerstoffsignals zur Abtastzeit k minus dem Referenzsauerstoffsignal zur Abtastzeit k bestimmt werden.
Wieder in 2 und anhand des Filtermoduls 202 können die geschätzten Sauerstoffsignaldaten zur Abtastzeit k (d. h. ΔU ^_s(t_k|t_k-1) aus Gleichung (1)) ausgedrückt werden als: ΔU ^_s(t_k|t_k-1) = CΔx ^(t_k|t_k-1), (6) wobei C eine Matrix mit Elementen ist, die die jeweiligen Beiträge der Abgaspakete jedes der Zylinder 112 der zugeordneten Zylinderbank zu dem Sauerstoffsignal widerspiegeln und Δx ^(t_k|t_k-1) der geschätzte Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert zur Abtastzeit k ist, wie er oben in Gleichung (2) beschrieben ist.
Wegen des Orts des Sauerstoffsensors 124 widerspiegelt das Sauerstoffsignal das durch jeden der Zylinder 112 der rechten Zylinderbank 116 erzeugte Abgas. Mit anderen Worten, die Konzentration des durch den Sauerstoffsensor 124 gemessenen Sauerstoffs ist nicht auf irgendeinen der Zylinder 112 der rechten Zylinderbank 116 unabhängig zurückzuführen. Stattdessen ist die Sauerstoffkonzentration wegen der Mischung des Abgases oberstromig des Orts oder bei dem Ort des Sauerstoffsensors 124 auf eine Kombination aller der Zylinder 112 der rechten Zylinderbank 116 zurückzuführen. Die Zündreihenfolge und/oder die Zeitdauer zwischen den Zündereignissen der Zylinder 112 der rechten Zylinderbank 116 können ebenfalls die Beiträge beeinflussen, die jeder der Zylinder 112 zu dem Sauerstoffsignal hat. Dieselben Eigenschaften sind ebenfalls auf die Beziehung zwischen dem Sauerstoffsensor 126 und der linken Zylinderbank 118 anwendbar.
Die Elemente der Matrix C widerspiegeln die relativen Beiträge jedes der Zylinder 112 der zugeordneten Zylinderbank, wobei die Elemente kalibrierbar sein können und wobei die Matrix C ausgedrückt werden kann als: C = [c₁ ... c_N], wobei c₁ dem Beitrag des Abgaspakets eines Zylinders der zugeordneten Zylinderbank, der zuletzt gezündet wurde, entspricht und c_N dem Beitrag des Abgaspakets eines Zylinders der zugeordneten Zylinderbank, der vor der längsten Zeitdauer gezündet wurde, entspricht.
Wenn das Sauerstoffsignal abgetastet wird, bestimmt das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul 206 einen AFIM-Wert für die zugeordnete Zylinderbank. Genauer bestimmt das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul 206 den AFIM-Wert auf der Grundlage einer Varianz der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte des AFIM-Modells. Nur beispielhaft kann das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul 206 den AFIM-Wert auf der Grundlage eines Durchschnitts eines Quadrats jedes der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte von einem Mittelwert der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte bestimmen. Mathematisch bestimmt das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul 206 den AFIM-Wert zu der Abtastzeit k unter Verwendung der folgenden Gleichung:
wobei e(t_k) der AFIM-Wert zur Abtastzeit k und M = 2kN ist. Der AFIM-Wert widerspiegelt das relative Luft/Kraftstoff-Ungleichgewicht, das zum Abtastzeitpunkt k über die Zylinder 112 der zugeordneten Zylinderbank vorhanden ist. Nur beispielhaft ist ein höheres AFIM vorhanden, wenn der AFIM-Wert zunimmt.
Das Ungleichgewichtsdiagnosemodul 208 diagnostiziert auf der Grundlage des AFIM-Werts selektiv ein AFIM in der zugeordneten Zylinderbank. Genauer diagnostiziert das Ungleichgewichtsdiagnosemodul 208 selektiv ein AFIM in der zugeordneten Zylinderbank auf der Grundlage eines Vergleichs des AFIM-Werts mit einem vorgegebenen Wert. Nur beispielhaft kann das Ungleichgewichtsdiagnosemodul 208 ein AFIM diagnostizieren, wenn der AFIM-Wert höher als der vorgegebene Wert ist.
Der vorgegebene Wert kann kalibrierbar sein und kann z. B. auf der Grundlage verschiedener Motorparameter, der Filterverstärkung K, der Filterparameter Q und R und/oder irgendwelcher anderer geeigneter Parameter eingestellt werden. Der vorgegebene Wert kann ebenfalls auf der Grundlage von Konzentrationen verschiedener Komponenten des Abgases (z. B. NOx und/oder Kohlenstoffoxide), die erzeugt werden, wenn verschiedene Luft/Kraftstoff-Gemische verbrannt werden, eingestellt werden.
Wenn ein AFIM diagnostiziert wird, erzeugt das Ungleichgewichtsdiagnosemodul 208 einen Ungleichgewichtsindikator oder setzt ihn. Nur beispielhaft kann das Ungleichgewichtsdiagnosemodul 208 einen AFIM-Merker in einem Diagnosespeicher (nicht gezeigt) setzen, ein Signal erzeugen, eine Lampe (z. B. eine ”Prüfe-Motor”-Lampe) leuchten lassen und/oder irgendeinen anderen geeigneten Indikator eines AFIM erzeugen.
Außerdem kann das AFIM-Modul 180 ein Zylinderidentifizierungsmodul 210 enthalten. Wenn ein AFIM diagnostiziert wird, empfängt das Zylinderidentifizierungsmodul 210 den Ungleichgewichtsindikator und identifiziert den Zylinder der zugeordneten Zylinderbank, auf den das angegebene AFIM zurückzuführen ist. Außerdem kann das Zylinderidentifizierungsmodul 210 die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte identifizieren, die jedem der Zylinder 112 der zugeordneten Zylinderbank entsprechen. Eine beispielhafte Darstellung beispielhafter Zylindernummern, die den obigen Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerten und der obigen Zündreihenfolge entsprechen, ist in 5 dargestellt.
Das Zylinderidentifizierungsmodul 210 kann die Zylinder 112 der zugeordneten Zylinderbank auf irgendeine geeignete Weise wie etwa durch Sondierung, eine oder mehrere Nachschlagetabellen und/oder Trial and Error identifizieren. Nur beispielhaft kann das Zylinderidentifizierungsmodul 210 die Zylinder 112 der zugeordneten Zylinderbank durch Auswählen eines der Zylinder 112 und Steuern des Luft/Kraftstoff-Gemischs, das diesem Zylinder zugeführt wird, sondieren. Genauer kann das Zylinderidentifizierungsmodul 210 anweisen, dass dem ausgewählten Zylinder während eines ersten Motorzyklus ein fettes Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird und während eines zweiten Motorzyklus ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird.
Das Zylinderidentifizierungsmodul 210 kann den zu sondierenden Zylinder auf der Grundlage desjenigen Zylinders auswählen, der zu Beginn der kürzesten Abtastzeitdauer zwischen den Zündereignissen der zugeordneten Zylinderbank zündet. Nur beispielhaft kann das Zylinderidentifizierungsmodul 210 auf der Grundlage der obigen Zündreihenfolge den dritten Zylinder auswählen, wenn in der linken Zylinderbank 118 ein AFIM diagnostiziert wird. Der dritte Zylinder zündet unmittelbar vor dem ersten Zylinder in der Zündreihenfolge und somit unmittelbar zu Beginn der kürzesten Abtastzeitdauer zwischen Zündereignissen der linken Zylinderbank 118. Aus ähnlichen Gründen kann das Zylinderidentifizierungsmodul 210 den zweiten Zylinder auswählen, wenn in der rechten Zylinderbank 116 ein AFIM diagnostiziert wird.
Wenn während zweier aufeinander folgender Motorzyklen das fette und das magere Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt worden sind, identifiziert das Zylinderidentifizierungsmodul 210 die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte desjenigen AFIM-Modells, das dem ausgewählten Zylinder entspricht. Nur beispielhaft können die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte, die dem ausgewählten Zylinder entsprechen, die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte mit der größten Differenz über die zwei Motorzyklen sein. Auf der Grundlage der Zündreihenfolge kann das Zylinderidentifizierungsmodul 210 daraufhin die Zylinder (d. h. die Zylindernummern) dem Rest der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte des AFIM-Modells zuordnen.
Außerdem kann das Zylinderidentifizierungsmodul 210 den Zylinder der zugeordneten Zylinderbank, auf den das angegebene AFIM zurückzuführen ist, auf der Grundlage einer oder mehrerer Nachschlagtabellen identifizieren. Nur beispielhaft kann das Zylinderidentifizierungsmodul 210 den Zylinder, der das AFIM erfahren hat, auf der Grundlage der Motorlast und/oder der Motordrehzahl zur Abtastzeit des AFIM identifizieren. Die Motorlast kann auf der Grundlage des MAP-Signals, des Motorunterdrucks und/oder eines oder mehrerer anderer geeigneter Motorparameter bestimmt werden.
Außerdem kann das Zylinderidentifizierungsmodul 210 Trial and Error durchführen, um zu identifizieren, welcher Zylinder das angegebene AFIM erfahren hat oder erfährt. Genauer kann das Zylinderidentifizierungsmodul 210 einen der Zylinder 112 der zugeordneten Zylinderbank auswählen und das diesem Zylinder zugeführte Luft/Kraftstoff-Gemisch einstellen.
Wenn es eingestellt worden ist, kann das Zylinderidentifizierungsmodul 210 die resultierenden AFIM-Werte über eine Zeitdauer überwachen und diesen Zylinder als denjenigen Zylinder identifizieren, auf den das AFIM zurückzuführen ist, wenn sich der AFIM-Wert erwartungsgemäß ändert. Das Zylinderidentifizierungsmodul 210 kann diesen Prozess für jeden der Zylinder 112 der zugeordneten Zylinderbank wiederholen, um den betroffenen Zylinder zu identifizieren. In verschiedenen Implementierungen kann das Zylinderidentifizierungsmodul 210 das Sondieren, Nachschlagetabellen und/oder Trial and Error implementieren.
In 6 ist nun ein Ablaufplan dargestellt, der beispielhafte Schritte zeigt, die von dem AFIM-Modul 180 ausgeführt werden. Die Steuerung beginnt in Schritt 602, wobei die Steuerung das AFIM-System 200 initialisiert. Nur beispielhaft kann die Steuerung das AFIM-Modell, etwa durch Zurücksetzen des AFIM-Modells auf null, initialisieren. In Schritt 604 bestimmt die Steuerung, ob das Sauerstoffsignal abgetastet werden soll. Falls dies wahr ist, geht die Steuerung zu Schritt 606 über. Falls es falsch ist, bleibt die Steuerung in Schritt 604.
Die Steuerung bestimmt auf der Grundlage des von dem Motordrehzahlsensor 132 gelieferten Motordrehzahlsignals, ob das Sauerstoffsignal abzutasten ist. Nur beispielhaft kann die Steuerung dann, wenn jeder Zylinder der zugeordneten Zylinderbank zündet, und/oder zwischen jedem der Zündereignisse, bestimmen, dass das Sauerstoffsignal abgetastet werden soll.
In Schritt 606 tastet die Steuerung das Sauerstoffsignal ab und in Schritt 608 bestimmt sie das Referenzsauerstoffsignal. Die Steuerung kann das Referenzsauerstoffsignal wie oben beschrieben unter Verwendung von Gleichung (5) bestimmen. In Schritt 610 wendet die Steuerung auf das Sauerstoffsignal ein Filter an. Nur beispielhaft kann die Steuerung auf das Sauerstoffsignal ein Kalman-Filter anwenden.
In Schritt 612 erhält die Steuerung den Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert. Nur beispielhaft kann der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert wie oben beschrieben unter Verwendung von Gleichung (1) bestimmt werden. In Schritt 614 aktualisiert die Steuerung das AFIM-Modell auf der Grundlage des Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerts. Mit anderen Worten, die Steuerung entfernt den ältesten Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert aus dem AFIM-Modell und speichert den in Schritt 612 erhaltenen Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert. Auf diese Weise enthält das AFIM-Modell eine vorgegebene Anzahl der neuesten Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte.
In Schritt 616 bestimmt die Steuerung den AFIM-Wert. Die Steuerung bestimmt den AFIM-Wert unter Verwendung der obigen Gleichung (7). In Schritt 618 bestimmt die Steuerung, ob in der zugeordneten Zylinderbank ein AFIM diagnostiziert werden soll. Falls dies wahr ist, geht die Steuerung zu Schritt 620 über. Falls es falsch ist, kehrt die Steuerung zu Schritt 604 zurück. Die Steuerung bestimmt auf der Grundlage eines Vergleichs des AFIM-Werts mit dem vorgegebenen Wert, ob ein AFIM diagnostiziert werden soll. Nur beispielhaft kann die Steuerung das AFIM in der zugeordneten Zylinderbank diagnostizieren, wenn der AFIM-Wert höher als der vorgegebene Wert ist. In Schritt 620 diagnostiziert die Steuerung ein AFIM in der zugeordneten Zylinderbank. Nur beispielhaft kann die Steuerung ein AFIM-Signal erzeugen, im Speicher einen Diagnosemerker setzen, eine Lampe (z. B. eine ”Prüfe-Motor”-Lampe) leuchten lassen und/oder irgendeinen anderen AFIM-Indikator erzeugen, wenn das AFIM diagnostiziert wird.
In Schritt 622 startet die Steuerung die Zylinderidentifizierung und in Schritt 624 identifiziert sie den Zylinder, der im Ungleichgewicht ist. Die Steuerung kann den Zylinder, auf den das diagnostizierte AFIM zurückzuführen ist, auf irgendeine geeignete Weise identifizieren. Zum Beispiel kann die Steuerung den Zylinder, der im Ungleichgewicht ist, durch Sondieren, durch eine oder mehrere Nachschlagetabellen und/oder durch Trial and Error identifizieren. In Schritt 622 und 624 kann die Steuerung ebenfalls die anderen Zylinder 112 der zugeordneten Zylinderbank mit den jeweiligen Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerten identifizieren. Daraufhin wird die Steuerung abgeschlossen.

Claims

Luft/Kraftstoff-Ungleichgewichts-Diagnosesystem (AFIM-Diagnosesystem), das umfasst: ein erstes Modul (202), das auf der Grundlage eines Sauerstoffsignals, das von einem Sauerstoffsensor (124, 126) geliefert wird, der den Sauerstoff in dem von Zylindern (112) einer Zylinderbank (116, 118) ausgestoßenen Abgas misst, Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte ausgibt; ein Ungleichgewichtsbestimmungsmodul (206), das auf der Grundlage der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte einen AFIM-Wert bestimmt; und ein Ungleichgewichtsdiagnosemodul (208), das auf der Grundlage des AFIM-Werts selektiv ein AFIM in der Zylinderbank (116, 118) diagnostiziert, dadurch gekennzeichnet, dass das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul (206) den AFIM-Wert auf der Grundlage einer Varianz der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte gemäß der folgenden Gleichung bestimmt:
wobei e(t_k) der AFIM-Wert zur Abtastzeit k, Δx _i(t_k) ein i-ter Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert zur Abtastzeit k und M = 2kN ist, wobei k der Abtastrate des Sauerstoffsignals entspricht und N die Anzahl der Zylinder (112) der zugeordneten Zylinderbank (116, 118) ist.
AFIM-System nach Anspruch 1, bei dem das Ungleichgewichtsdiagnosemodul (208) das AFIM diagnostiziert, wenn der AFIM-Wert höher als ein vorgegebener Wert ist.
AFIM-System nach Anspruch 1, bei dem das erste Modul (202) ein Filter auf das Sauerstoffsignal anwendet, und bei dem die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte Ausgaben des Filters entsprechen.
AFIM-System nach Anspruch 3, bei dem das Filter ein Kalman-Filter ist.
AFIM-System nach Anspruch 1, bei dem das erste Modul (202) die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte auf der Grundlage von Zündereignissen der Zylinder (112) ausgibt.
AFIM-System nach Anspruch 1, bei dem das erste Modul (202) die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte dann, wenn jeder der Zylinder (112) gezündet wird, und zwischen den Zeitpunkten, zu denen jeder der Zylinder (112) gezündet wird, ausgibt.
AFIM-System nach Anspruch 1, das ferner ein Zylinderidentifizierungsmodul (210) umfasst, das das AFIM auf einen der Zylinder (112) zurückführt, wenn das AFIM diagnostiziert wird.
Luft/Kraftstoff-Ungleichgewichts-Diagnoseverfahren (AFIM-Diagnoseverfahren), das umfasst: Ausgeben von Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerten auf der Grundlage eines Sauerstoffsignals, das durch einen Sauerstoffsensor (124, 126) geliefert wird, der den Sauerstoff in dem von Zylindern (112) einer Zylinderbank (116, 118) ausgestoßenen Abgas misst; Bestimmen eines AFIM-Werts auf der Grundlage der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte; und selektives Diagnostizieren eines AFIM in der Zylinderbank (116, 118) auf der Grundlage des AFIM-Werts, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen des AFIM-Werts das Bestimmen des AFIM-Werts auf der Grundlage einer Varianz der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte gemäß der folgenden Gleichung umfasst:
wobei e(t_k) der AFIM-Wert zur Abtastzeit k, Δx _i(t_k) ein i-ter Ungleichgewichtsdaten-Abtastwert zur Abtastzeit k und M = 2kN ist, wobei k der Abtastrate des Sauerstoffsignals entspricht und N die Anzahl der Zylinder (112) der zugeordneten Zylinderbank (116, 118) ist.
AFIM-Diagnoseverfahren nach Anspruch 8, bei dem das selektive Diagnostizieren des AFIM das Diagnostizieren des AFIM umfasst, wenn der AFIM-Wert höher als ein vorgegebener Wert ist.
AFIM-Diagnoseverfahren nach Anspruch 8, das ferner das Anwenden eines Filters auf das Sauerstoffsignal umfasst, wobei die Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte Ausgaben des Filters entsprechen.
AFIM-Diagnoseverfahren nach Anspruch 10, bei dem das Filter ein Kalman-Filter ist.
AFIM-Diagnoseverfahren nach Anspruch 8, bei dem das Ausgeben das Ausgeben der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte auf der Grundlage von Zündereignissen der Zylinder (112) umfasst.
AFIM-Diagnoseverfahren nach Anspruch 8, bei dem das Ausgeben das Ausgeben der Ungleichgewichtsdaten-Abtastwerte dann, wenn jeder der Zylinder (112) gezündet wird, und zwischen den Zeitpunkten, zu denen jeder der Zylinder (112) gezündet wird, umfasst.
AFIM-Diagnoseverfahren nach Anspruch 8, das ferner das Zurückführen des AFIM auf einen der Zylinder (112) umfasst, wenn das AFIM diagnostiziert wird.