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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNEGN
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Diese
Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung mit der
Nummer 61/177,378, die am 12. Mai 2009 eingereicht wurde. Der Offenbarungsgehalt
der vorstehenden Anmeldung ist durch Bezugnahme hier vollständig mit
aufgenommen.
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GEBIET
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere
ein Motorsteuerungssystem und -verfahren.
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HINTERGRUND
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Die
hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck einer
allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeit
der gegenwärtig
genannten Erfinder, sofern sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben
ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt des Einreichens nicht
anderweitig als Stand der Technik ausgewiesen sind, werden weder
explizit noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende
Offenbarung anerkannt.
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Ein
Motor eines Fahrzeugs verbrennt ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff,
um Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Die Luft wird durch ein Drosselventil
und einen Ansaugkrümmer
in den Motor eingesaugt. Kraftstoff wird mit der Luft vermischt,
um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch
wird in einem oder mehreren Zylindern des Motors verbrannt.
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Der
Kraftstoff, der vom Motor verbrannt wird, ist in einem Kraftstofftank
gespeichert. Eine Niederdruckpumpe entnimmt Kraftstoff aus dem Kraftstofftank.
Die Niederdruckpumpe setzt den Kraftstoff unter Druck und liefert
einen Kraftstoff mit niederem Druck an eine Hochdruckpumpe. Die
Hochdruckpumpe setzt den Kraftstoff weiter unter Druck und liefert
den druckbeaufschlagten Kraftstoff an eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen.
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Ein
Motorsteuerungsmodul (ECM) steuert die Menge und den Zeitpunkt der
Kraftstoffeinspritzung, das vom Motor ausgegebene Drehmoment und
andere Parameter. Das ECM kann auch Störungen bei einer oder mehreren
Komponenten des Fahrzeugs diagnostizieren. Diese Störungen können beispielsweise
verwendet werden, um einen Fahrer auf das Durchführen einer Wartung hinzuweisen
und einen Wartungstechniker beim Warten des Fahrzeugs zu unterstützen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Motorsteuerungssystem für
ein Fahrzeug umfasst ein Verbrennungssteuerungsmodul und ein Motorstartmodul.
Das Verbrennungssteuerungsmodul steuert selektiv einen Zündfunkenzeitpunkt
und eine Luftströmung
in einen Motor auf der Grundlage eines Zählerwerts. Das Motorstartmodul steuert,
wenn der Zählerwert
entweder größer oder kleiner
als ein vorbestimmter Endwert ist, ein Äquivalenzverhältnis (EQR)
eines Luft/Kraftstoff-Gemisches, das dem Motor während einer Motoranlassperiode
geliefert wird, auf der Grundlage eines Kraftstoffverteilerrohrdrucks
und es steuert das EQR während
einer Motorlaufperiode auf der Grundlage des Kraftstoffverteilerrohrdrucks
und einer Motorlaufzeitperiode. Der Zählerwert wird auf den vorbestimmten Endwert
gesetzt, nachdem der Motor nach der Motormontage zum ersten Mal
gestartet wurde.
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Bei
anderen Merkmalen verringert das Motorstartmodul das EQR, wenn der
Kraftstoffverteilerrohrdruck während
der Motoranlassperiode ansteigt.
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Bei
noch anderen Merkmalen verringert das Motorstartmodul das EQR, wenn
der Kraftstoffverteilerrohrdruck während der Motorlaufperiode
ansteigt.
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Bei
anderen Merkmalen verringert das Motorstartmodul das EQR, wenn die
Motorlaufzeitperiode zunimmt.
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Bei
noch anderen Merkmalen umfasst das Motorsteuerungssystem ferner
ein Katalysatordiagnosemodul. Das Katalysatordiagnosemodul befiehlt selektiv
eine Verstellung des EQR zum Ausführen einer Katalysatordiagnose.
Das Motorstartmodul deaktiviert das Katalysatordiagnosemodul, wenn
der Zählerwert
entweder größer oder
kleiner als der vorbestimmte Endwert ist.
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Bei
anderen Merkmalen umfasst das Motorsteuerungssteuerungssystem ferner
ein Katalysatorzündmodul.
Das Katalysatorzündmodul
befiehlt selektiv ein Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder des
Motors in zwei oder mehr separaten Kraftstoffeinspritzvorgängen während eines
Verbrennungszyklus, um einen Katalysator auf eine vorbestimmte Zündtemperatur
zu erwärmen.
Das Motorstartmodul deaktiviert das Katalysatorzündmodul, wenn der Zählerwert
entweder größer oder
kleiner als der vorbestimmte Endwert ist.
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Bei
noch anderen Merkmalen umfasst das Motorsteuerungssystem ferner
ein Verteilerrohrdruckmodul. Das Verteilerrohrdruckmodul steuert
selektiv den Kraftstoffverteilerdruck auf der Grundlage eines vorbestimmten
Startdrucks. Das Motorstartmodul stellt den Kraftstoffverteilerrohrdruck
auf einen vorbestimmten Spüldruck
ein, der größer als
der vorbestimmte Startdruck ist, wenn der Zählerwert entweder größer oder
kleiner als der vorbestimmte Endwert ist.
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Bei
weiteren Merkmalen verringert das Verteilerrohrdruckmodul den Kraftstoffverteilerrohrdruck auf
den vorbestimmten Startdruck, nachdem der Kraftstoffverteilerrohrdruck
den vorbestimmten Spüldruck
erreicht hat.
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Bei
noch weiteren Merkmalen steuert das Motorstartmodul das EQR auf
der Grundlage des Kraftstoffverteilerrohrdrucks und der Motorlaufzeitperiode
während
der Motorlaufperiode, bis die Motorlaufzeitperiode eine vorbestimmte
Periode überschreitet.
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Bei
anderen Merkmalen hält
das Verbrennungssteuerungsmodul den Zündfunkenzeitpunkt und die Luftströmung aufrecht,
während
der Zählerwert
entweder größer oder
kleiner als der vorbestimmte Endwert ist.
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Ein
Motorsteuerungsverfahren für
ein Fahrzeug umfasst, dass: ein Zündfunkenzeitpunkt und eine
Luftströmung
in einen Motor auf der Grundlage eines Zählerwerts selektiv gesteuert
werden; und ein Äquivalenzverhältnis (EQR)
eines Luft/Kraftstoff-Gemisches, das an den Motor während einer
Motoranlassperiode geliefert wird, auf der Grundlage eines Kraftstoffverteilerrohrdrucks
gesteuert wird, und das EQR während
einer Motorlaufperiode auf der Grundlage des Kraftstoffverteilerrohrdrucks
und einer Motorlaufzeitperiode gesteuert wird, wenn der Zählerwert
entweder größer oder
kleiner als ein vorbestimmter Endwert ist. Der Zählerwert wird auf den vorbestimmten
Endwert gesetzt, nachdem der Motor nach der Motormontage zum ersten
Mal gestartet wurde.
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Bei
anderen Merkmalen umfasst das Motorsteuerungsverfahren ferner, dass
das EQR verringert wird, wenn der Kraftstoffverteilerrohrdruck während der
Motoranlassperiode zunimmt.
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Bei
noch anderen Merkmalen umfasst das Motorsteuerungsverfahren ferner,
dass das EQR verringert wird, wenn der Kraftstoffverteilerrohrdruck während der
Motorlaufperiode zunimmt.
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Bei
anderen Merkmalen umfasst das Motorsteuerungsverfahren ferner, dass
das EQR verringert wird, wenn die Motorlaufzeitperiode zunimmt.
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Bei
noch weiteren Merkmalen umfasst das Motorsteuerungsverfahren ferner,
dass eine Verstellung des EQR zum Durchführen einer Katalysatordiagnose
selektiv befohlen wird und das Befehlen deaktiviert wird, wenn der
Zählerwert
größer oder kleiner
als der vorbestimmte Endwert ist.
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Bei
anderen Merkmalen umfasst das Motorsteuerungsverfahren ferner, dass
ein Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder des Motors in zwei
oder mehreren separaten Kraftstoffeinspritzvorgängen während eines Verbrennungszyklus
selektiv befohlen wird, um einen Katalysator auf eine vorbestimmte Zündtemperatur
zu erwärmen,
und dass das Befehlen deaktiviert wird, wenn der Zählerwert
entweder größer oder
kleiner als der vorbestimmte Endwert ist.
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Bei
noch anderen Merkmalen umfasst das Motorsteuerungsverfahren ferner,
dass der Kraftstoffverteilerrohrdruck auf der Grundlage eines vorbestimmten
Startdrucks selektiv gesteuert wird und der Kraftstoffverteilerrohrdruck
auf einen vorbestimmten Spüldruck
eingestellt wird, der größer als der
vorbestimmte Startdruck ist, wenn der Zählerwert entweder größer oder
kleiner als der vorbestimmte Endwert ist.
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Bei
weiteren Merkmalen umfasst das Motorsteuerungsverfahren ferner,
dass der Kraftstoffverteilerrohrdruck auf den vorbestimmten Startdruck verringert
wird, nachdem der Kraftstoffverteilerrohrdruck den vorbestimmten
Spüldruck
erreicht hat.
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Bei
noch weiteren Merkmalen umfasst das Motorsteuerungsverfahren ferner,
dass das EQR auf der Grundlage des Kraftstoffverteilerrohrdrucks
und der Motorlaufzeitperiode während
der Motorlaufperiode gesteuert wird, bis die Motorlaufzeitperiode
eine vorbestimmte Periode überschreitet.
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Bei
anderen Merkmalen umfasst das Motorsteuerungsverfahren ferner, dass
der Zündfunkenzeitpunkt
und die Luftströmung
beibehalten werden, während
der Zählerwert
größer oder
kleiner als der vorbestimmte Endwert ist.
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Weitere
Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus
der hier nachstehend bereitgestellten genauen Beschreibung. Es versteht
sich, dass die genaue Beschreibung und spezielle Beispiele nur zu
Veranschaulichungszwecken gedacht sind und den Umfang der Offenbarung
nicht einschränken
sollen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Prinzipien der
vorliegenden Offenbarung;
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2 ist
ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Startsteuerungsmoduls
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Offenbarung; und
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3 ist
ein Flussdiagramm, das beispielhafte Schritte darstellt, die von
einem Verfahren gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die
folgende Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und ist keinesfalls
dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten
einzuschränken.
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 Oder bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte in einem
Verfahren in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne
die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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Bei
der Verwendung hierin bezeichnet der Begriff ”Modul” 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.
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Ein
Kraftstoffsystem liefert Kraftstoff an einen Motor zur Verbrennung.
Neben anderen Komponenten umfasst das Kraftstoffsystem eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe
und eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe. Die Niederdruck-Kraftstoffpumpe
liefert Kraftstoff bei niedrigen Drücken an die Hochdruckpumpe.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe kann vom Motor angetrieben werden
und setzt den Kraftstoff in einem Kraftstoffverteilerrohr weiter
unter Druck. Ein Verteilerrohrdrucksensor misst den Druck des Kraftstoffs
in dem Kraftstoffverteilerrohr (d. h. einen Verteilerrohrdruck).
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Eine
Motoranlassprozedur wird eingeleitet, wenn ein Motorstartbefehl
empfangen wird. Eine Motorsteuerungsmodul (ECM) aktiviert die Niederdruck-Kraftstoffpumpe
vor und während
eines Motoranlassens, um den Verteilerrohrdruck auf einen vorbestimmten
Startdruck zu erhöhen,
der zur Kraftstoffeinspritzung geeignet ist. Ein Anlasser greift
in eine Kurbelwelle des Motors ein und dreht diese, wodurch die
Hochdruck-Kraftstoffpumpe
angetrieben wird. Das ECM aktiviert selektiv die Hochdruck-Kraftstoffpumpe
beim Motoranlassen, um den Verteilerrohrdruck zu erhöhen.
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Bei
der Fahrzeugmontage wird jedoch Luft im Kraftstoffverteilerrohr
eingeschlossen. Wenn der Motor an einem Montageort (z. B. einer
Montagefabrik) zum ersten Mal gestartet wird, kann die im Kraftstoffverteilerrohr
eingeschlossene Luft verhindern, dass das ECM ein gewünschtes
Luft/Kraftstoff-Gemisch liefert. Insbesondere kann die im Kraftstoffverteilerrohr
eingeschlossene Luft aus dem Kraftstoffverteilerrohr herausgespült werden
und bewirken, dass das Luft/Kraftstoff-Gemisch mager ist. Das magere
Luft/Kraftstoff-Gemisch kann beispielsweise eine Motorfehlzündung, ein
Abwürgen
und/oder das Setzen eines oder mehrerer Codes im Diagnosespeicher
bewirken.
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Das
ECM der vorliegenden Offenbarung steuert das Luft/Kraftstoff-Gemisch auf der Grundlage
des Verteilerrohrdrucks beim Motoranlassen, wenn der Motor nach
der Montage zum ersten Mal gestartet wird. Das ECM steuert das Luft/Kraftstoff-Gemisch
auf der Grundlage des Verteilerrohrdrucks und dessen, wie lange
der Motor gelaufen ist (d. h. die Motorlaufzeit) wenn der Motor
läuft,
nachdem der Motor nach der Montage zum ersten Mal gestartet wurde.
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Mit
Bezug nun auf 1 ist ein Funktionsblockdiagramm
eines Motorsystems 100 dargestellt. Luft wird durch einen
Ansaugkrümmer 104 in
einen Motor 102 eingesaugt. Ein Drosselventil 106 wird
von einem Drosselstellgliedmodul 108 betätigt, um
das Volumen von Luft, das in den Motor 102 eingesaugt wird,
zu variieren. Das Drosselstellgliedmodul 108 kann beispielsweise
einen elektronischen Drosselcontroller (ETC) umfassen. Die Luft
vermischt sich mit Kraftstoff von einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 110,
um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch
wird in einem oder mehreren Zylindern des Motors 102, wie etwa
dem Zylinder 112, verbrannt.
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Eine
Zündkerze 114 leitet
eine Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches im Zylinder 112 ein. Ein
Zündfunkenstellgliedmodul 116 steuert
die Zündkerze 114.
Obwohl eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, eine Zündkerze
und ein Zylinder gezeigt sind, kann der Motor 102 mehr
oder weniger Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Zündkerzen und Zylinder umfassen.
Nur als Beispiel kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10
oder 12 Zylinder umfassen. Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung und
eine Zündkerze
können
für jeden
Zylinder des Motors 102 bereitgestellt sein. Antriebsdrehmoment,
das durch die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches erzeugt
wird, wird vom Motor 102 über eine Kurbelwelle 118 ausgegeben.
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Aus
der Verbrennung resultierendes Abgas wird aus dem Motor 102 in
ein Abgassystem 119 ausgestoßen. Das Abgas wandert durch
ein Auspuffrohr 120 zu einem Katalysator 121.
Der Katalysator 121 reagiert mit verschiedenen Komponenten
des Abgases und verringert die Menge dieser Komponenten im Abgas.
Nur als Beispiel kann der Katalysator 121
einen Dreiwegekatalysator
umfassen.
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Kraftstoff
zur Verbrennung ist in einem Kraftstofftank 122 gespeichert.
Eine Niederdruckpumpe 124 entnimmt Kraftstoff auf dem Kraftstofftank 122 und
liefert Kraftstoff an eine Hochdruckpumpe 126. Die Hochdruckpumpe 126 liefert
druckbeaufschlagten Kraftstoff über
ein Kraftstoffverteilerrohr 128 an die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen.
Die Hochdruckpumpe 126 kann durch den Motor 102 angetrieben werden,
wie etwa durch die Kurbelwelle 118. Bei anderen Implementierungen
kann die Hochdruckpumpe 126 von einer (nicht gezeigten)
Nockenwelle angetrieben werden. Bei einer anderen Implementierung
kann die Hochdruckpumpe 126 unabhängig betrieben werden (z. B.
elektrisch).
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Ein
Kraftstoffstellgliedmodul 130 steuert das Öffnen der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung 110 auf der Grundlage von
Signalen von einem Motorsteuerungsmodul (ECM) 150. Auf
diese Weise steuert das ECM 150 den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und
die Kraftstoffmenge, die von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 110 eingespritzt
wird. Das ECM 150 steuert auch eine Luftströmung in
den Motor 102 über
das Drosselstellgliedmodul 108, den Zündzeitpunkt über die
Zündkerze 114 und
andere Motorparameter.
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Das
ECM 150 steuert ein Äquivalenzverhältnis (EQR)
des Luft/Kraftstoff-Gemisches,
das im Zylinder 112 verbrannt wird, durch Steuern der Luftströmung und
der eingespritzten Kraftstoffmenge. Während eines normalen Motorbetriebs
steuert das ECM 150 die eingespritzte Kraftstoffmenge,
um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch mit einem stöchiometrischen EQR bereitzustellen
(z. B. einem EQR von 1,0).
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Das
EQR eines gegebenen Luft/Kraftstoff-Gemisches entspricht einem Verhältnis der
jeweiligen Massen von Kraftstoff und Luft des Luft/Kraftstoff-Gemisches
in Bezug auf die Massen von Kraftstoff und Luft des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemisches.
Nur als Beispiel kann das EQR eines gegebenen Luft/Kraftstoff-Gemisches
unter Verwendung der Gleichung bestimmt werden:
wobei m
fuel die
Masse des Kraftstoffs ist, m
02 die Masse
der Luft ist und Stoich ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Gemisch
ist.
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Das
ECM 150 kann Signale von vielfältigen Sensoren verwenden,
um Steuerungsentscheidungen für
das Motorsystem 100 zu treffen. Ein Verteilerrohrdrucksensor 152 misst
einen Druck im Kraftstoffverteilerrohr 128 und gibt entsprechend
ein Verteilerrohrdrucksignal aus. Sauerstoffsensoren 154U und 154D messen
Sauerstoff im Abgas stromaufwärts und
stromabwärts
des Katalysators 121 und geben Stromaufwärts- bzw.
Stromabwärts-Sauerstoffsignale
(OSU bzw. OSD) aus.
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Das
ECM 150 aktiviert die Niederdruckpumpe 124, um
den Verteilerrohrdruck auf einen vorbestimmten Startdruck zu erhöhen, bevor
oder wenn der Motorstartbefehl empfangen wird. Das ECM 150 steuert
den Betrieb (d. h. die Aktivierung/Deaktivierung) der Hochdruckpumpe 126,
um den Verteilerrohrdruck während
des Motorbetriebs zu regeln. Nur als Beispiel kann das ECM 150 den
Verteilerrohrdruck während
eines normalen Motorbetriebs auf einem vorbestimmten Betriebsdruck
halten.
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Motorstartbefehle
werden durch ein Eingabemodul 156 an das ECM 150 weitergeleitet.
Ein Motorstartbefehl kann beispielsweise auf der Grundlage des Drehens
eines Schlüssels
oder des Niederdrückens
eines Knopfes erzeugt werden. Ein (nicht gezeigter) Anlasser greift
in die Kurbelwelle 118 ein und treibt eine Drehung derselben
an, wenn ein Motorstartbefehl empfangen wird.
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Man
sagt, dass eine Motoranlassperiode beginnt, wenn der Anlasser mit
dem Antreiben der Kurbelwelle 118 beginnt, oder wenn der
Motorstartbefehl empfangen wird. Die Motoranlassperiode kann solange
dauern, bis beispielsweise die Motordrehzahl für eine vorbestimmte Anzahl
aufeinanderfolgender Verbrennungsereignisse (z. B. vier bei einem
Motor vier Zylindern) eine vorbestimmte Drehzahl überschreitet
(z. B. etwa 500 U/min). Wenn die Motordrehzahl die vorbestimmte
Drehzahl für
die vorbestimmte Anzahl von Verbrennungsereignissen überschreitet,
sagt man, dass eine Motorlaufperiode beginnt.
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Während der
Motorlaufperiode stellt das ECM 150 das EQR des Luft/Kraftstoff-Gemisches, das
im Motor 102 verbrannt wird, zum Ausführen einer Katalysatordiagnose
selektiv ein. Das ECM 150 kann auch eine Katalysatoraufwärmprozedur
einleiten, um den Katalysator 121 nach dem Motoranlassen
auf eine vorbestimmte Zündtemperatur
zu erwärmen.
Nur als Beispiel kann die Katalysatoraufwärmprozedur umfassen, dass der
an den Zylinder 112 gelieferte Kraftstoff in zwei oder
mehr separate Einspritzvorgänge
aufgeteilt wird, dass der Zündfunkenzeitpunkt
verzögert
wird und eine Motorleerlaufdrehzahl erhöht wird. Das Ausführen der
Katalysatoraufwärmprozedur
kann auch das EQR des Luft/Kraftstoff-Gemisches beeinflussen.
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Bei
der Montage des Motorsystems 100 wird Luft im Kraftstoffverteilerrohr 128 eingeschlossen. Wenn
der Motor 102 nach der Montage zum ersten Mal gestartet
wird (z. B. in einer Montagefabrik), kann die während der Montage im Kraftstoffverteilerrohr 128 eingeschlossene
Luft verhindern, dass das ECM 150 das EQR an den Zylinder 112 liefert.
Insbesondere kann die im Kraftstoffverteilerrohr 128 eingeschlossene
Luft aus dem Kraftstoffverteilerrohr 128 in den Zylinder 112 ausgestoßen werden.
Das Einspritzen von Luft in den Zylinder 112 kann bewirken,
dass das im Zylinder 112 verbrannte Luft/Kraftstoff-Gemisch
mager ist (d. h. EQR < 1,0).
Das magere Luft/Kraftstoff-Gemisch kann beispielsweise eine Motorfehlzündung, ein
Abwürgen
und/oder das Setzen eines oder mehrerer Codes im Diagnosespeicher
(nicht gezeigt) bewirken.
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Das
ECM 150 der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Startsteuerungsmodul 170.
Das Startsteuerungsmodul 170 legt den Zündfunkenzeitpunkt und die Luftströmung in
den Motor 102 fest, wenn der Motor 102 zum ersten
Mal gestartet wird. Das Startsteuerungsmodul 170 deaktiviert
das Ausführen
der Katalysatordiagnose und das Ausführen der Katalysatoraufwärmprozedur,
wenn der Motor 102 zum ersten Mal gestartet wird.
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Das
Startsteuerungsmodul 170 steuert auch das EQR des Luft/Kraftstoff-Gemisches, das an
den Motor 102 geliefert wird, wenn der Motor zum ersten Mal
gestartet wird. Insbesondere steuert das Startsteuerungsmodul 170 das
EQR auf der Grundlage des Verteilerrohrdrucks während der Motoranlassperiode.
Während
der Motorlaufperiode steuert das Startsteuerungsmodul 170 das
EQR auf der Grundlage des Verteilerrohrdrucks und dessen, wie lange
der Motor 102 gelaufen ist (d. h. die Motorlaufzeit).
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Mit
Bezug nun auf 2 ist ein Funktionsblockdiagramm
einer beispielhaften Implementierung des Startsteuerungsmoduls 170 dargestellt.
Das Startsteuerungsmodul 170 umfasst ein Verbrennungssteuerungsmodul 202,
ein Katalysatordiagnosemodul 204, ein Katalysatorzündmodul 206 und
ein Verteilerrohrdruckmodul 208. Das Startsteuerungsmodul 170 umfasst
auch ein Aktivierungs/Deaktivierungs-Modul 210, ein Motorstartmodul 212,
ein Zählermodul 214 und
ein Motorlaufzeitmodul 216.
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Das
Verbrennungssteuerungsmodul 202 steuert Motorstellglieder
auf der Grundlage verschiedener Eingänge. Jedes System, das einen
Motorparameter variiert, kann als ein Stellglied bezeichnet werden.
Der Motorparameter, der von einem Stellglied variiert wird, kann
als ein Stellgliedwert bezeichnet werden.
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Zum
Beispiel kann das Drosselstellgliedmodul 108 als ein Stellglied
bezeichnet werden und die Drosselöffnungsfläche kann als der Stellgliedwert
bezeichnet werden. Auf ähnliche
Weise kann das Zündfunkenstellgliedmodul 116 als
ein Stellglied bezeichnet werden, während der entsprechende Stellgliedwert
der Zündfunkenzeitpunkt
sein kann. Das Kraftstoffstellgliedmodul 130 kann auch
als ein Stellglied bezeichnet werden, während die eingespritzte Kraftstoffmenge
(z. B. die Masse) der entsprechende Stellgliedwert sein kann. Das
Verbrennungssteuerungsmodul 202 steuert die eingespritzte
Kraftstoffmenge, um ein gewünschtes
EQR zur Verbrennung bereitzustellen.
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Ein
oder mehrere Fahrzeugsysteme können Veränderungen
beim EQR des Luft/Kraftstoff-Gemisches befehlen. Zum Beispiel befiehlt
das Katalysatordiagnosemodul 204 selektiv Änderungen
beim EQR zum Ausführen
einer Katalysatordiagnose. Das Verbrennungssteuerungsmodul 202 steuert
selektiv die Kraftstoffmenge, die dem Zylinder 112 geliefert wird,
auf der Grundlage der EQR-Befehle vom Katalysatordiagnosemodul 204.
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Bei
einer Implementierung führt
das Katalysatordiagnosemodul 204 das EQR vom stöchiometrischen
EQR in einen fetten EQR über
(d. h. EQR > stöchiometrisches
EQR), dann vom fetten EQR in ein mageres EQR und vom mageren EQR
zurück
zum stöchiometrischen
EQR. Bei einer anderen Implementierung führt das Katalysatordiagnosemodul 204 das
EQR in das magere EQR, dann in das fette EQR, dann zurück in das
stöchiometrische
EQR über.
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Das
Katalysatordiagnosemodul 204 lässt das EQR zwischen dem fetten
EQR und dem mageren EQR wechseln, um die Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators 121 zu
bestimmen und um zu bestimmen, ob der Katalysator 121 fehlerhaft
ist. Fehler können
auf der Grundlage der Sauerstoffkonzentrationsmessungen (OSU und
OSD) bestimmt werden, die von den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen
Sauerstoffsensoren 154U bzw. 154D bereitgestellt
werden.
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Andere
Module oder Fahrzeugsysteme können
ebenfalls Veränderungen
beim EQR befehlen. Zum Beispiel kann das Katalysatorzündmodul 206 Veränderungen
beim EQR befehlen, um den Katalysator 121 auf die vorbestimmte
Zündtemperatur
zu erwärmen.
Bei verschiedenen Implementierungen können das Katalysatordiagnosemodul 204 und
das Katalysatorzündmodul 206 in
einem einzigen Modul enthalten sein.
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Das
Katalysatorzündmodul 206 befiehlt
eine Lieferung von Kraftstoff an jeden Zylinder des Motors 102 in
zwei oder mehr separaten Einspritzvorgängen. Das Katalysatorzündmodul 206 verzögert auch den
Zündfunkenzeitpunkt
und erhöht
die Motorleerlaufdrehzahl, um den Katalysator 121 zu erwärmen. Das
Liefern von Kraftstoff in separaten Impulsen und/oder die Verzögerung des
Zündfunkenzeitpunkts liefern
zusätzliche
Kohlenwasserstoffe in das Abgas. Die Kohlenwasserstoffe werden verbrannt,
um den Katalysator 121 auf die vorbestimmte Zündtemperatur
zu erwärmen.
Das Verbrennungssteuerungsmodul 202 steuert selektiv die
Bereitstellung von Kraftstoff auf der Grundlage der Befehle von
dem Katalysatorzündmodul 206.
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Das
Verteilerrohrdruckmodul 208 steuert den Verteilerrohrdruck
durch Steuern der Niederdruckpumpe 124 und der Hochdruckpumpe 126.
Das Verteilerrohrdruckmodul 208 aktiviert die Niederdruckpumpe 124 auf
der Grundlage des Motorstartbefehls. Das Verteilerrohrdruckmodul 208 regelt
allgemein die Niederdruckpumpe 124, um einen vorbestimmten Startverteilerrohrdruck
zu erreichen, wenn der Motorstartbefehl empfangen wird. Nur als
Beispiel kann der vorbestimmte Startverteilerrohrdruck etwa 400–500 kPa
betragen.
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Das
Aktivierungs/Deaktivierungs-Modul 210 aktiviert und deaktiviert
in selektiver Weise das Motorstartmodul 212. Insbesondere
aktiviert das Aktivierungs/Deaktivierungs-Modul 210 das
Motorstartmodul 212, wenn der Motor 102 zum ersten
Mal gestartet wird. Das Aktivierungs/Deaktivierungs-Modul 210 kann
beispielsweise auf der Grundlage eines Zählerwerts des Zählermoduls 214 bestimmen,
ob das Motorstartmodul 212 aktiviert oder deaktiviert werden soll.
Der Zählerwert
kann beispielsweise in der Form eines Herstelleraktivierungszählers (MEC)
implementiert sein.
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Der
Zählerwert
wird anfänglich
(z. B. von einem ECM-Lieferanten) auf einen vorbestimmten Anfangswert
eingestellt. Nur als Beispiel kann der Zählerwert auf den vorbestimmten
Anfangswert 255 eingestellt werden. Der Zählerwert
kann bei einer oder mehreren Gelegenheiten verstellt werden, nachdem der
Motor 102 nach der Montage zum ersten Mal gestartet wird.
Bei einer Implementierung kann das Aktivierungs/Deaktivierungs-Modul 210 bestimmen, dass
der Motor 102 zuvor gestartet wurde, wenn sich der Zählerwert
von dem vorbestimmten Anfangswert unterscheidet.
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Das
Aktivierungs/Deaktivierungs-Modul 210 kann daher das Motorstartmodul 212 aktivieren, wenn
der Zählerwert
gleich dem vorbestimmten Anfangswert ist, wenn der Motorstartbefehl
empfangen wird. Anders ausgedrückt
kann das Aktivierungs/Deaktivierungs-Modul 210 das Motorstartmodul 212 deaktivieren,
wenn der Zählerwert
größer oder
kleiner als der vorbestimmte Anfangswert ist.
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Der
Zählerwert
kann auf einem vorbestimmten Endwert gesetzt werden, nachdem der
Motor 102 zum ersten Mal gestartet wurde. Nur als Beispiel kann
der vorbestimmte Endwert Null sein. Bei einer Implementierung wird
der Zählerwert
auf den vorbestimmten Endwert letztendlich gesetzt, bevor das Fahrzeug
den Montageort verlässt.
Bei einer derartigen Implementierung kann das Aktivierungs/Deaktivierungs-Modul
bestimmen, dass der Motor 102 nicht vorher gestartet wurde,
bis der Zählerwert
gleich dem vorbestimmten Endwert ist. Eine derartige Bestimmung
sorgt für
Verteilerrohrdruckanstiege, auch nachdem der Motor 102 zum
ersten Mal gestartet wurde, etwa wenn der Motor 102 während des
ersten Laufs des Motors 102 abstirbt.
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Das
Aktivierungs/Deaktivierungs-Modul 210 kann daher das Motorstartmodul 212 beim
Empfang des Motorstartbefehls aktivieren, wenn der Zählerwert
größer oder
kleiner als der vorbestimmte Endwert ist. Anders ausgedrückt kann
das Aktivierungs/Deaktivierungs-Modul 210 das Motorstartmodul 212 deaktivieren,
wenn der Zählerwert
gleich dem vorbestimmten Endwert ist.
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Wenn
das Motorstartmodul 212 aktiviert ist, deaktiviert es das
Katalysatordiagnosemodul 204 und das Katalysatorzündmodul 206.
Auf diese Weise deaktiviert das Motorstartmodul 212 das
Durchführen der
Katalysatordiagnose und der Katalysatoraufwärmprozedur, wenn der Motor 102 zum
ersten Mal gestartet wird. Das Motorstartmodul 212 kann
auch andere Module deaktivieren, welche die Steuerung des EQR durch
das Motorstartmodul beeinflussen können, wenn der Motor 102 zum
ersten Mal gestartet wird.
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Das
Motorstartmodul 212 befiehlt außerdem dem Verbrennungssteuerungsmodul 202,
den Zündfunkenzeitpunkt
und die Drosselöffnung
beizubehalten, wenn das Motorstartmodul 212 aktiviert wird.
Auf diese Weise fixiert das Motorstartmodul 212 den Zündfunkenzeitpunkt
und die Luftströmung
in den Motor 102, nachdem der Motor 102 zum ersten
Mal gestartet wurde. Nur als Beispiel kann das Motorstartmodul 212 den
Zündfunkenzeitpunkt
und die Drosselöffnung
auf einen vorbestimmten Zündfunkenzeitpunkt
bzw. eine vorbestimmte Drosselöffnung einstellen.
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Das
Motorstartmodul 212 steuert die eingespritzte Kraftstoffmenge,
während
das Motorstartmodul 212 aktiviert ist. Mit anderen Worten
steuert das Motorstartmodul 212 das EQR des Luft/Kraftstoff-Gemisches,
das an den Motor 102 geliefert wird, wenn der Motor 102 zum
ersten Mal gestartet wird. Das Motorstartmodul 212 steuert
das EQR auf der Grundlage des Verteilerrohrdrucks während der
Motoranlassperiode. Nur als Beispiel verringert das Motorstartmodul 212 das
EQR, wenn der Verteilerrohrdruck während der Motoranlassperiode
zunimmt. Eine Zunahme des Verteilerrohrdrucks kann anzeigen, dass
eine geringere Luftmenge im Kraftstoffverteilerrohr 128 vorhanden
ist.
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Das
Motorstartmodul 212 steuert auch das EQR des Luft/Kraftstoff-Gemisches, das während der Motorlaufperiode
an den Motor 102 geliefert wird. Insbesondere steuert das
Motorstartmodul 212 während
der Motorlaufperiode das EQR auf der Grundlage des Verteilerohrdrucks
und dessen, wie lange der Motor 102 gelaufen ist (d. h.
der Motorlaufzeit).
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Nur
als Beispiel verringert das Motorstartmodul 212 das EQR
während
der Motorlaufperiode, wenn der Verteilerrohrdruck zunimmt oder wenn
die Motorlaufzeit zunimmt. Eine Zunahme des Verteilerrohrdrucks
kann wieder anzeigen, dass eine geringere Luftmenge im Kraftstoffverteilerrohr 128 vorhanden
ist. Außerdem
ist eine geringere Luftmenge im Kraftstoffverteilerrohr 128 wahrscheinlich,
wenn der Motor 102 eine längere Periode lang gelaufen
ist, da es mehr Gelegenheiten zum Spülen der eingeschlossenen Luft
aus dem Kraftstoffverteilerrohr 128 gegeben hat. Das Motorlaufzeitmodul 216 enthält einen Motorlaufzeit-Zeitgeber,
der die Motorlaufzeitperiode mitführt. Das Motorstartmodul 212 kann
das EQR des Luft/Kraftstoff-Gemisches, das dem Motor 102 zugeführt wird,
auf der Grundlage des Verteilerrohrdrucks und der Motorlaufzeitperiode
steuern, bis die Motorlaufzeit eine vorbestimmte Periode überschreitet.
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Das
Motorstartmodul 212 erhöht
selektiv auch den Verteilerrohrdruck, wenn das Motorstartmodul 212 aktiviert
ist. Das Motorstartmodul 212 erhöht den Verteilerrohrdruck auf
einen vorbestimmten Spüldruck.
Der vorbestimmte Spüldruck
ist größer als der
vorbestimmte Startverteilerrohrdruck und der vorbestimmte Betriebsdruck.
Nur als Beispiel kann der vorbestimmte Spüldruck etwa 600 kPa–2 MPa betragen.
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Das
Motorstartmodul 212 liefert den vorbestimmten Spüldruck an
das Verteilerrohrdruckmodul 208, und das Verteilerrohrdruckmodul 208 regelt
die Hochdruckpumpe 126 entsprechend. Das Unterdrucksetzen
des Verteilerrohrdrucks auf einen Wert, der größer als der vorbestimmte Startdruck
ist, verringert das Volumen von Luft im Kraftstoffverteilerrohr 128 (d.
h. es komprimiert die Luft), was eine genauere Steuerung des EQR
während
der Perioden des Motoranlassens und des Motorlaufs bereitstellt.
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Mir
Bezug nun auf 3 ist ein Flussdiagramm dargestellt,
das ein beispielhaftes Verfahren 300 darstellt. Das Verfahren 300 beginnt
bei Schritt 302, bei dem das Verfahren 300 den
Verteilerrohrdruck auf den vorbestimmten Startdruck steuert. Das Verfahren 300 kann
beispielsweise beginnen, nachdem der Motorstartbefehl empfangen
wurde. Das Verfahren 300 steuert die Niederdruckpumpe 124, um
den Verteilerrohrdruck auf den vorbestimmten Startdruck zu regeln.
Der Verteilerrohrdruck kann auch unter Verwendung der Hochdruckpumpe 126 gesteuert
werden.
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Das
Verfahren 300 bestimmt bei Schritt 304, ob dies
der erste Start des Motors 102 ist. Wenn dies wahr ist,
geht das Verfahren 300 zu Schritt 306 weiter;
andernfalls endet das Verfahren 300. Das Verfahren 300 kann
beispielsweise auf der Grundlage des Zählerwerts des Zählermoduls 214 bestimmen,
ob der Motor 102 zuvor gestartet wurde.
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Das
Verfahren 300 stellt den Zündfunkenzeitpunkt und die Luftströmung in
den Motor bei Schritt 306 ein und geht zu Schritt 308 weiter.
Das Verfahren 300 erhöht
bei Schritt 308 den Verteilerrohrdruck auf den vorbestimmten
Spüldruck
unter Verwendung der Hochdruckpumpe 126. Bei Schritt 310 bestimmt
das Verfahren 300, ob ein Anlassen des Motors auftritt.
Wenn dies zutrifft, steuert das Verfahren das EQR bei Schritt 312 auf
der Grundlage des Verteilerrohrdrucks und kehrt zu Schritt 310 zurück. Wenn
dies nicht zutrifft, läuft
der Motor 102 und das Verfahren 300 geht zu Schritt 314 weiter.
Man sagt, dass die Anlassperiode endet, wenn die Motordrehzahl die
vorbestimmte Drehzahl (z. B. 500 U/min) für die vorbestimmte Anzahl aufeinanderfolgender
Verbrennungsereignisse erreicht (z. B. vier bei einem Motor mit
vier Zylindern).
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Bei
Schritt 314 deaktiviert das Verfahren 300 die
Katalysatoraufwärmprozedur.
Nur als Beispiel kann das Verfahren 300 das Bereitstellen
von Kraftstoff in separaten Einspritzvorgängen deaktivieren, eine Verzögerung des
Zündfunkenzeitpunkts
deaktivieren und das Erhöhen
der Motorleerlaufdrehzahl deaktivieren, die für das Katalysatorerwärmen bei Schritt 314 geplant
sind. Bei Schritt 316 deaktiviert das Verfahren 300 die
Katalysatordiagnose.
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Bei
Schritt 318 inkrementiert das Verfahren 300 die
Motorlaufzeitperiode und steuert bei Schritt 320 das EQR
des Luft/Kraftstoff-Gemisches, das an den Motor 102 geliefert
wird, auf der Grundlage des Verteilerrohrdrucks und der Motorlaufzeitperiode.
Auf diese Weise steuert das Verfahren 300 das EQR auf der
Grundlage des Verteilerrohrdrucks und der Motorlaufzeitperiode während der
Motorlaufperiode. Bei Schritt 322 bestimmt das Verfahren 300,
ob die Motorlaufzeitperiode größer als
die vorbestimmte Periode ist. Wenn dies zutrifft, endet das Verfahren 300; andernfalls
kehrt das Verfahren 300 zu Schritt 318 zurück.
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Die
breiten Lehren der Offenbarung können in
einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Obwohl diese Offenbarung
spezielle Beispiele umfasst, soll daher der wahre Umfang der Offenbarung nicht
darauf begrenzt sein, da sich dem Fachmann bei einem Studium der
Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche weitere
Modifikationen offenbaren werden.
