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GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme für ein Fahrzeug.
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HINTERGRUND
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Ein Kraftstoffsteuersystem steuert eine Bereitstellung von Kraftstoff für einen Motor. Das Kraftstoffsteuersystem umfasst eine innere Steuerschleife und eine äußere Steuerschleife. Die innere Steuerschleife kann Daten von einem Abgassauerstoff-(EGO)-Sensor verwenden, der stromaufwärts eines Katalysators in einem Abgassystem angeordnet ist. Der Katalysator nimmt von dem Motor ausgegebenes Abgas auf.
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Die innere Steuerschleife kann die Daten von dem stromaufwärtigen EGO-Sensor verwenden, um eine Menge an Kraftstoff, die an den Motor geliefert wird, zu steuern. Nur beispielhaft kann, wenn der stromaufwärtige EGO-Sensor angibt, dass das Abgas fett ist, die innere Steuerschleife die Menge an Kraftstoff, die dem Motor bereitgestellt wird, verringern. Umgekehrt kann die innere Steuerschleife die Menge an Kraftstoff, die dem Motor bereitgestellt wird, erhöhen, wenn das Abgas mager ist. Das Einstellen der Menge an Kraftstoff, der dem Motor bereitgestellt wird, auf Grundlage der Daten von dem stromaufwärtigen EGO-Sensor moduliert das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das in dem Motor verbrannt wird, bei etwa einem gewünschten Luft/Kraftstoff-Gemisch (beispielsweise einem stöchiometrischen Gemisch).
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Die äußere Steuerschleife kann Daten von einem stromabwärts des Katalysators angeordneten EGO-Sensor verwenden. Nur beispielhaft kann die äußere Steuerschleife die Daten von den stromaufwärtigen und stromabwärtigen EGO-Sensoren verwenden, um eine Menge an Sauerstoff, die durch den Katalysator gespeichert wird, und andere geeignete Parameter zu bestimmen. Die äußere Steuerschleife kann auch die Daten von dem stromabwärtigen EGO-Sensor verwenden, um die Daten zu korrigieren, die durch den stromaufwärtigen und/oder stromabwärtigen EGO-Sensor bereitgestellt werden, wenn der stromabwärtige EGO-Sensor unerwartete Daten bereitstellt.
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Die
DE 10 2005 035 747 B3 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer ein Luft/Kraftstoffverhältnis beeinflussenden Stellgröße eines Lambda-Reglers einer Brennkraftmaschine. Hierbei wird die Stellgröße aus gemessenen und vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnissen unter Berücksichtigung von Gaslaufzeiten ermittelt, die zwischen Einspritzung des Kraftstoffs und Erfassung durch die Lambdasonde in Abhängigkeit der Drehzahl und Luftmasse bestimmt werden.
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Die
DE 602 22 346 T2 offenbart eine Vorrichtung zum Regeln eines Kraftstoff-Luft-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine. Hierbei werden die Kraftstoff-Luft-Verhältnisse vor und nach dem Katalysator gemessen und unter Berücksichtigung von Gaslaufzeiten wird eine Stellgröße zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses bestimmt. Es wird zwischen Gaslaufzeiten für stationären und instationären Betrieb unterschieden.
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Die
DE 100 17 100 A1 beschreibt ein System zur Erfassung einer Kraftstoffeigenschaft, das eine Kraftstoffeigenschaft eines in Verwendung befindlichen Kraftstoffs unter Verwendung von Gaslaufzeiten zwischen Kraftstoffeinspritzung und Erfassung durch eine Lambdasonde schätzt, um Korrekturwerte für eine Kraftstoffeinspritzung gemäß dem verwendeten Kraftstoff anzupassen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein System für ein Fahrzeug schaffen, das in der Lage ist, eine Behandlung von Abgas im Abgasstrang eines Fahrzeugs durch Anpassung von Motorbetriebsbedingungen sicher und zuverlässig zu machen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Ein Modul für Verzögerung im stationären Zustand (SS) bestimmt eine SS-Verzögerungsperiode für SS-Betriebsbedingungen auf Grundlage einer Luft pro Zylinder. Ein Modul für dynamische Kompensation bestimmt eine vorhergesagte Verzögerungsperiode auf Grundlage einer ersten und zweiten Variablen für dynamische Kompensation für dynamische Betriebsbedingungen, der SS-Verzögerungsperiode, einer vorhergehenden vorhergesagten Verzögerungsperiode. Die erste Variable für dynamische Kompensation entspricht einer Periode zwischen einem ersten Zeitpunkt, wenn Kraftstoff für einen Zylinder eines Motors bereitgestellt wird, und einem zweiten Zeitpunkt, wenn aus der Verbrennung des Kraftstoffs und der Luft resultierendes Abgas von dem Zylinder ausgestoßen wird. Die SS-Verzögerungsperiode und vorhergesagte Verzögerungsperiode entsprechen einer Periode zwischen dem ersten Zeitpunkt und einem dritten Zeitpunkt, wenn das Abgas einen Abgassauerstoffsensor erreicht, der stromaufwärts eines Katalysators angeordnet ist. Ein End-Äquivalenzverhältnis-Modul stellt Kraftstoff, der an den Zylinder nach dem dritten Zeitpunkt geliefert wird, auf der Grundlage der vorhergesagten Verzögerungsperiode ein.
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Ein Verfahren umfasst, dass: eine Periode einer Verzögerung im stationären Zustand (SS) für SS-Betriebsbedingungen auf Grundlage einer Luft pro Zylinder (APC) bestimmt wird; eine vorhergesagte Verzögerungsperiode auf Grundlage einer ersten und zweiten Variablen für dynamische Kompensation für dynamische Betriebsbedingungen, der SS-Verzögerungsperiode, einer vorhergehenden vorhergesagten Verzögerungsperiode bestimmt wird. Die erste Variable für dynamische Kompensation entspricht einer Periode zwischen einem ersten Zeitpunkt, wenn Kraftstoff für einen Zylinder eines Motors bereitgestellt wird, und einem zweiten Zeitpunkt, wenn aus der Verbrennung eines Gemischs des Kraftstoffs und der Luft resultierendes Abgas von dem Zylinder ausgestoßen wird. Die SS-Verzögerungsperiode und vorhergesagte Verzögerungsperiode entsprechen einer Periode zwischen dem ersten Zeitpunkt und einem dritten Zeitpunkt, wenn das Abgas einen Abgassauerstoff-(EGO)-Sensor erreicht, der stromaufwärts eines Katalysators angeordnet ist. Das Verfahren umfasst ferner ein Einstellen einer Menge von Kraftstoff, der an den Zylinder nach dem dritten Zeitpunkt geliefert wird, auf Grundlage der vorhergesagten Verzögerungsperiode.
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Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Funktionsblockschaubild einer beispielhaften Implementierung eines Motorsystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist ein Funktionsblockschaubild einer beispielhaften Implementierung eines Motorsteuermoduls gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung;
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3 ist ein Funktionsblockschaubild einer beispielhaften Implementierung eines Innenschleifenmoduls gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung;
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4 ist ein Funktionsblockschaubild eines Moduls für erwarteten stromaufwärtigen Abgasausgang gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung; und
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5 ist ein Flussschaubild, das beispielhafte Schritte zeigt, die durch ein Verfahren gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die hier verwendete Formulierung ”zumindest eines aus A, B und C” sei so zu verstehen, dass ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder gemeint ist. Es sei zu verstehen, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in verschiedener Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
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Der hier verwendete Begriff ”Modul” betrifft eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Ein Motorsteuermodul (ECM) kann eine Menge an Kraftstoff, die an einen Motor geliefert wird, steuern, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen. Aus der Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemischs resultierendes Abgas wird von dem Motor an ein Abgassystem ausgestoßen. Das Abgas gelangt durch das Abgassystem an einen Katalysator. Ein Abgassauerstoff-(EGO)-Sensor misst Sauerstoff in dem Abgas stromaufwärts des Katalysators und erzeugt einen Ausgang auf Grundlage des gemessenen Sauerstoffs.
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Das ECM bestimmt einen erwarteten Ausgang des EGO-Sensors auf Grundlage eines Äquivalenzverhältnisses (EQR) des Luft/Kraftstoff-Gemischs, das zur Verbrennung vorgesehen ist. Das ECM stellt selektiv die Menge an Kraftstoff, die während zukünftiger Verbrennungsereignisse bereitgestellt wird, auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Ausgang des EGO-Sensors und dem erwarteten Ausgang ein. Das ECM der vorliegenden Offenbarung verzögert die Verwendung des erwarteten Ausgangs, um eine Periode zwischen dem Zeitpunkt, wenn das Kraftstoffgemisch bereitgestellt wird, und dem Zeitpunkt, wenn der Ausgang des EGO-Sensors die Messung des aus der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs resultierenden Abgases reflektiert, zu berücksichtigen.
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Nun Bezug nehmend auf 1 ist ein Funktionsblockschaubild einer beispielhaften Implementierung eines Motorsystems 10 dargestellt. Das Motorsystem 10 weist einen Motor 12, ein Ansaugsystem 14, ein Kraftstoffsystem 16, ein Zündsystem 18 und ein Abgassystem 20 auf. Der Motor 12 kann beispielsweise einen Motor vom Benzintyp, einen Motor vom Dieseltyp, einen Motor vom Hybrid-Typ oder einen anderen geeigneten Typ von Motor umfassen.
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Das Ansaugsystem 14 umfasst eine Drossel 22 und einen Ansaugkrümmer 24. Die Drossel 22 steuert eine Luftströmung in den Ansaugkrümmer 24. Luft strömt von dem Ansaugkrümmer 24 in einen oder mehrere Zylinder in dem Motor 12, wie dem Zylinder 25. Während nur der Zylinder 25 gezeigt ist, kann der Motor 12 mehr Zylinder aufweisen.
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Das Kraftstoffsystem 16 steuert die Bereitstellung von Kraftstoff für den Motor 12. Das Zündsystem 18 zündet selektiv ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in den Zylindern des Motors 12. Die Luft des Luft/Kraftstoff-Gemischs wird über das Ansaugsystem 14 bereitgestellt, und der Kraftstoff des Luft/Kraftstoff-Gemischs wird durch das Kraftstoffsystem 16 bereitgestellt. Bei einigen Motorsystemen, wie Motorsystemen vom Dieseltyp, kann das Zündsystem 18 weggelassen sein.
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Aus der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs resultierendes Abgas wird von dem Motor 12 an das Abgassystem 20 ausgestoßen. Das Abgassystem 20 umfasst einen Abgaskrümmer 26 und einen Katalysator 28. Nur beispielhaft kann der Katalysator 28 einen katalytischen Wandler, einen Drei-Wege-Katalysator (TWC) und/oder einen anderen geeigneten Typ von Katalysator aufweisen. Der Katalysator 28 empfängt das von dem Motor 12 ausgegebene Abgas und reduziert die Mengen verschiedener Komponenten des Abgases.
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Das Motorsystem 10 weist auch ein Motorsteuermodul (ECM) 30 auf, das einen Betrieb des Motorsystems 10 reguliert. Das ECM 30 kommuniziert mit dem Ansaugsystem 14, dem Kraftstoffsystem 16 und dem Zündsystem 18. Das ECM 30 kommuniziert auch mit verschiedenen Sensoren. Nur beispielhaft kann das ECM 30 mit einem Luftmassenstrom-(MAF)-Sensor 32, einem Krümmerluftdruck-(MAP)-Sensor 34, einem Kurbelwellenpositionssensor 36 und anderen geeigneten Sensoren kommunizieren.
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Der MAF-Sensor 32 misst einen Massendurchfluss von Luft, die in den Ansaugkrümmer 24 strömt, und erzeugt ein MAF-Signal auf Grundlage des Massendurchflusses. Der MAP-Sensor 34 misst den Druck in dem Ansaugkrümmer 24 und erzeugt ein MAP-Signal auf Grundlage des Drucks. Bei einigen Implementierungen kann ein Motor unter Druck in Bezug auf Umgebungsdruck gemessen werden. Der Kurbelwellenpositionssensor 36 überwacht einer Rotation einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors 12 und erzeugt auf Grundlage der Rotation der Kurbelwelle ein Kurbelwellenpositionssignal. Das Kurbelwellenpositionssignal kann dazu verwendet werden, eine Motordrehzahl (beispielsweise in Umdrehungen pro Minute) zu bestimmen. Das Kurbelwellenpositionssignal kann auch zur Zylinderidentifizierung verwendet werden.
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Das ECM 30 kommuniziert auch mit Abgassauerstoff-(EGO)-Sensoren, die dem Abgassystem 20 zugeordnet sind. Nur beispielhaft kommuniziert das ECM 30 mit einem stromaufwärtigen EGO-Sensor (US-EGO-Sensor) 38 und einem stromabwärtigen EGO-Sensor (DS-EGO-Sensor) 40. Der US-EGO-Sensor 38 ist stromaufwärts des Katalysators 28 angeordnet, und der DS-EGO-Sensor 40 ist stromabwärts des Katalysators 28 angeordnet. Der US-EGO-Sensor 38 kann beispielsweise an einem Einmündungspunkt von Abgaskanälen (nicht gezeigt) des Abgaskrümmers 26 oder an einer anderen geeigneten Stelle angeordnet sein.
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Die US- und DS-EGO-Sensoren 38 und 40 messen die Sauerstoffkonzentration des Abgases an ihren jeweiligen Stellen und erzeugen ein EGO-Signal auf Grundlage der Sauerstoffkonzentration. Nur beispielhaft erzeugt der US-EGO-Sensor 38 ein Signal für stromaufwärtigen EGO (US-EGO) auf Grundlage der Sauerstoffkonzentration stromaufwärts des Katalysators 28, und der DS-EGO-Sensor 40 erzeugt ein Signal für stromabwärtigen EGO (DS-EGO) auf Grundlage einer Sauerstoffkonzentration stromabwärts des Katalysators 28.
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Die US- und DS-EGO-Sensoren 38 und 40 können jeweils einen schaltenden EGO-Sensor, einen Universal-EGO-(UEGO)-Sensor (d. h. einen Weitbereichs-EGO-Sensor) oder einen anderen geeigneten Typ von EGO-Sensor aufweisen. Ein schaltender EGO-Sensor erzeugt ein EGO-Signal in Spannungseinheiten und schaltet das EGO-Signal zwischen einer niedrigen Spannung (beispielsweise etwa 0,2 V) und einer hohen Spannung (beispielsweise etwa 0,8 V), wenn die Sauerstoffkonzentration mager bzw. fett ist. Ein UEGO-Sensor erzeugt ein EGO-Signal, das einem Äquivalenzverhältnis (EQR) des Abgases entspricht, und liefert Messungen zwischen fett und mager.
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Nun Bezug nehmend auf 2 ist ein Funktionsblockschaubild einer beispielhaften Implementierung des ECM 30 gezeigt. Das ECM 30 weist ein Anweisungsgeneratormodul 102, ein Außenschleifenmodul 104, ein Innenschleifenmodul 106 und ein Referenzerzeugungsmodul 108 auf. Das Anweisungsgeneratormodul 102 kann Motorbetriebsbedingungen bestimmen. Nur beispielhaft können die Motorbetriebsbedingungen umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, die Motordrehzahl, Luft pro Zylinder (APC), Motorlast und/oder andere geeignete Parameter. Die APC kann für ein oder mehrere zukünftige Verbrennungsereignisse in einigen Motorsystemen vorhergesagt werden. Die Motorlast kann beispielsweise durch ein Verhältnis der APC zu einer maximalen APC des Motors 12 angegeben werden.
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Das Anweisungsgeneratormodul 102 erzeugt eine Basis-Äquivalenzverhältnis-(EQR)-Anforderung. Die Basis-EQR-Anforderung kann einem Soll-Äquivalenzverhältnis (EQR) des Luft/Kraftstoff-Gemischs zur Verbrennung in einem oder mehreren Zylindern des Motors 12 entsprechen. Nur beispielhaft kann das Soll-EQR ein stöchiometrisches EQR (d. h. 1,0) aufweisen. Das Anweisungsgeneratormodul 102 bestimmt auch einen gewünschten stromabwärtigen Abgasausgang (ein Soll-DS-EGO). Das Anweisungsgeneratormodul 102 kann den Soll-DS-EGO beispielsweise auf Grundlage der Motorbetriebsbedingungen bestimmen.
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Das Anweisungsgeneratormodul 102 kann auch eine oder mehrere Steuerungs-Kraftstoffbelieferungskorrekturen für die Basis-EQR-Anforderung erzeugen. Die Kraftstoffbelieferungskorrekturen können beispielsweise eine Sensorkorrektur und eine Fehlerkorrektur aufweisen. Nur beispielhaft kann die Sensorkorrektur einer Korrektur an der Basis-EQR-Anforderung entsprechen, um die Messungen des US-EGO-Sensors 38 anzupassen. Die Fehlerkorrektur kann einer Korrektur der Basis-EQR-Anforderung entsprechen, um Fehler, die auftreten können, wie Fehler bei der Bestimmung der APC und Fehler, die auf eine Bereitstellung von Kraftstoffdampf zu dem Motor 12 (d. h. Kraftstoffdampfspülung) zurückführbar sind, zu berücksichtigen.
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Das Außenschleifenmodul 104 kann auch eine oder mehrere Steuerungs-Kraftstofflieferkorrekturen für die Basis-EQR-Anforderung erzeugen. Das Außenschleifenmodul 104 kann beispielsweise eine Sauerstoffspeicherkorrektur sowie eine Sauerstoffspeicherbeibehaltungskorrektur erzeugen. Nur beispielhaft kann die Sauerstoffspeicherkorrektur einer Korrektur in der Basis-EQR-Anforderung entsprechen, um die Sauerstoffspeicherung des Katalysators 28 auf eine gewünschte Sauerstoffspeicherung innerhalb einer vorbestimmten Periode einzustellen. Die Sauerstoffspeicherungsbeibehaltungskorrektur kann einer Korrektur in der Basis-EQR-Anforderung entsprechen, um die Sauerstoffspeicherung des Katalysators 28 bei ungefähr der gewünschten Sauerstoffspeicherung zu modulieren.
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Das Außenschleifenmodul 104 schätzt die Sauerstoffspeicherung des Katalysators 28 auf Grundlage des US-EGO-Signals und des DS-EGO-Signals. Das Außenschleifenmodul 104 kann die Kraftstofflieferkorrekturen erzeugen, um die Sauerstoffspeicherung des Katalysators 28 auf die gewünschte Sauerstoffspeicherung einzustellen und/oder die Sauerstoffspeicherung bei ungefähr der gewünschten Sauerstoffspeicherung beizubehalten. Das Außenschleifenmodul 104 kann auch die Kraftstofflieferkorrekturen erzeugen, um eine Differenz zwischen dem DS-EGO-Signal und dem gewünschten DS-EGO zu minimieren.
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Das Innenschleifenmodul 106 bestimmt eine Korrektur von stromaufwärtigem EGO (US-EGO-Korrektur) auf Grundlage einer Differenz zwischen dem US-EGO-Signal und einem erwarteten US-EGO (siehe 3). Die US-EGO-Korrektur kann beispielsweise einer Korrektur in der Basis-EQR-Anforderung entsprechen, um die Differenz zwischen dem US-EGO-Signal und dem erwarteten US-EGO zu minimieren.
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Das Referenzerzeugungsmodul 108 erzeugt ein Referenzsignal. Nur beispielhaft kann das Referenzsignal eine Sinuswelle, eine Dreieckwelle oder einen anderen geeigneten Typ von periodischem Signal aufweisen. Das Referenzerzeugungsmodul 108 kann die Amplitude und Frequenz des Referenzsignals selektiv variieren. Nur beispielhaft kann das Referenzerzeugungsmodul 108 die Frequenz und Amplitude erhöhen, wenn die Motorlast zunimmt, und kann die Frequenz und Amplitude verringern, wenn die Motorlast abnimmt. Das Referenzsignal kann an das Innenschleifenmodul 106 und ein oder mehrere andere Module geliefert werden.
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Das Innenschleifenmodul 106 bestimmt eine End-EQR-Anforderung auf Grundlage der Basis-EQR-Anforderung und der US-EGO-Korrektur. Das Innenschleifenmodul 106 bestimmt die End-EQR-Anforderung ferner basierend auf der Sensorkorrektur, der Fehlerkorrektur, der Sauerstoffspeicherkorrektur und der Sauerstoffspeicherungsbeibehaltungskorrektur und dem Referenzsignal. Nur beispielhaft bestimmt das Innenschleifenmodul 106 die End-EQR-Anforderung auf Grundlage einer Summe der Basiskraftstoffanweisung, der US-EGO-Korrektur, der Sensorkorrektur, der Fehlerkorrektur, der Sauerstoffspeicherkorrektur und der Sauerstoffspeicherbeibehaltungskorrektur und dem Referenzsignal. Das ECM 30 steuert das Kraftstoffsystem 16 auf Grundlage der End-EQR-Anforderung.
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Nun Bezug nehmend auf 3 ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Innenschleifenmoduls 106 dargestellt. Das Innenschleifenmodul 106 kann ein Modul 202 für erwarteten US-EGO, ein Fehlermodul 204, ein Skaliermodul 206, ein Kompensatormodul 208 und ein End-EQR-Modul 210 aufweisen.
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Das Modul 202 für erwarteten US-EGO bestimmt den erwarteten US-EGO. Das Modul 202 für erwarteten US-EGO bestimmt den erwarteten US-EGO auf Grundlage der End-EQR-Anforderung. Jedoch verhindern Verzögerungen des Motorsystems 10, dass das aus der Verbrennung resultierende Abgas unmittelbar in dem US-EGO-Signal reflektiert wird. Die Verzögerungen des Motorsystems 10 können beispielsweise eine Motorverzögerung, eine Transportverzögerung und eine Sensorverzögerung aufweisen.
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Die Motorverzögerung kann einer Zeitdauer beispielsweise zwischen dem Zeitpunkt, wenn Kraftstoff für einen Zylinder des Motors 12 bereitgestellt wird, und dem Zeitpunkt entsprechen, wenn das resultierende verbrannte Luft/Kraftstoff-(Abgas-)Gemisch von dem Zylinder ausgestoßen wird. Die Transportverzögerung kann einer Periode zwischen dem Zeitpunkt, wenn das resultierende Abgas von dem Zylinder ausgestoßen wird, und dem Zeitpunkt entsprechen, wenn das resultierende Abgas die Stelle des US-EGO-Sensors 38 erreicht. Die Sensorverzögerung kann der Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, wenn das resultierende Abgas die Stelle des US-EGO-Sensors 38 erreicht, und dem Zeitpunkt entsprechen, wenn das resultierende Abgas in dem US-EGO-Signal reflektiert wird.
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Das Modul 202 für erwarteten US-EGO speichert das EQR der End-EQR-Anforderung. Das Modul 202 für erwarteten US-EGO bestimmt eine Verzögerung auf Grundlage der Motor-, Transport- und Sensorverzögerungen. Das Modul 202 für erwarteten US-EGO verzögert den Gebrauch des gespeicherten EQR solange, bis die Verzögerung verstrichen ist. Sobald die Verzögerung verstrichen ist, sollte das gespeicherte EQR demjenigen EQR entsprechen, das durch den US-EGO-Sensor 38 gemessen wird.
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Das Fehlermodul 204 bestimmt einen Fehler von stromaufwärtigem EGO (US-EGO-Fehler) auf Grundlage des US-EGO-Signals, das durch den US-EGO-Sensor 38 vorgesehen wird, und des erwarteten US-EGO, der durch das Modul 202 für erwarteten US-EGO bereitgestellt wird. Genauer bestimmt das Fehlermodul 204 den US-EGO-Fehler auf Grundlage einer Differenz zwischen dem US-EGO-Signal und dem erwarteten US-EGO.
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Das Skaliermodul 206 bestimmt einen Kraftstofffehler auf Grundlage des US-EGO-Fehlers. Das Skaliermodul 206 kann eine oder mehrere Verstärkungen oder andere geeignete Steuerfaktoren bei der Bestimmung des Kraftstofffehlers auf Grundlage des US-EGO-Fehlers anwenden. Nur beispielhaft kann das Skaliermodul 206 den Kraftstofffehler unter Verwendung der Gleichung bestimmen: Kraftstofffehler = MAF / 14,7·US – EGO – Fehler (1).
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Bei einer anderen Implementierung kann das Skaliermodul 206 den Kraftstofffehler unter Verwendung der Gleichung bestimmen: Kraftstofffehler = k(MAP, RPM) * US-EGO-Fehler (2), wobei RPM die Motordrehzahl ist und k auf einer Funktion des MAP und der Motordrehzahl basiert. Bei einigen Implementierungen kann k auf einer Funktion der Motorlast basieren.
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Das Kompensatormodul 208 bestimmt die US-EGO-Korrektur auf Grundlage des Kraftstofffehlers. Nur beispielhaft kann das Kompensatormodul 208 ein Proportional-Integral-(PI)-Regelschema, ein Proportional-(P)-Regelschema, ein Proportional-Integral-Differential-(PID)-Regelschema oder ein anderes geeignetes Regel- bzw. Steuerschema bei der Bestimmung der US-EGO-Korrektur auf Grundlage des Kraftstofffehlers anwenden.
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Das End-EQR-Modul 210 bestimmt die End-EQR-Anforderung auf Grundlage der Basis-EQR-Anforderung, des Referenzsignals, der US-EGO-Korrektur und der einen oder mehreren Steuerungs-Kraftstofflieferkorrekturen. Nur beispielhaft kann das End-EQR-Modul 210 die End-EQR-Anforderung auf Grundlage der Summe der Basis-EQR-Anforderung, des Referenzsignals, der US-EGO-Korrektur und der Steuerungs-Kraftstofflieferkorrekturen bestimmen. Das Kraftstoffsystem 16 steuert die Bereitstellung von Kraftstoff an den Motor 12 auf Grundlage der End-EQR-Anforderung. Die Verwendung des Referenzsignals bei der Bestimmung der End-EQR-Anforderung kann implementiert sein, um beispielsweise den Wirkungsgrad des Katalysators 28 zu verbessern. Zusätzlich kann der Gebrauch des Referenzsignals bei der Diagnose von Fehlern in dem US-EGO-Sensor 38 anwendbar sein.
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Nun Bezug nehmend auf 4 ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Moduls 202 für erwarteten US-EGO dargestellt. Das Modul 202 für erwarteten US-EGO kann ein Speichermodul 314, ein Rückgewinnungsmodul 316, ein Modul 320 für Verzögerung im stationären Zustand (SS-Verzögerung) und ein Modul 322 für dynamische Kompensation aufweisen. Das Modul 202 für erwarteten US-EGO kann auch ein Abrundungsmodul 324, ein Sensorverzögerungsmodul 326 und ein Sensorausgangsmodul 328 aufweisen.
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Das Speichermodul 314 speichert das EQR der End-EQR-Anforderung in einem Puffer. Nur beispielhaft kann das Speichermodul 314 einen Ring- oder Kreis-Puffer aufweisen. Wenn die End-EQR-Anforderung empfangen ist, speichert das Speichermodul 314 das gegenwärtige EQR der End-EQR-Anforderung an einer nächsten Stelle in dem Puffer. Die nächste Stelle kann beispielsweise einer Stelle in dem Puffer entsprechen, wo ein ältestes EQR gespeichert ist.
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Der Puffer kann eine vorbestimmte Zahl von Stellen aufweisen. Auf diese Art und Weise kann der Puffer das gegenwärtige EQR und N Zahlen von gespeicherten EQRs aufweisen, wobei N eine ganze Zahl größer als Null und kleiner als die vorbestimmte Zahl ist. Die vorbestimmte Zahl kann kalibrierbar sein und kann beispielsweise auf größer als eine maximale Zahl von Ereignissen zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Kraftstoff der End-EQR-Anforderung vorgesehen wird, und dem Zeitpunkt, wenn das resultierende verbrannte Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem US-EGO-Signal reflektiert wird, eingestellt werden. Ein Ereignis kann beispielsweise jedes Mal stattfinden, wenn ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in einem Zylinder des Motors 12 gezündet wird (beispielsweise ein Verbrennungsereignis). Rein beispielhaft kann die maximale Zahl zwischen dem etwa 3- und 4-fachen der Zahl von Zylindern des Motors 12 variieren, und die vorbestimmte Zahl kann etwa das 5-fache der Zahl an Zylindern des Motors 12 sein.
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Das Rückgewinnungsmodul 316 gewinnt selektiv eines oder mehrere der N gespeicherten EQRs von dem Speichermodul 314 zurück und bestimmt ein rückgewonnenes EQR auf Grundlage des einen oder der mehreren der N gespeicherten EQRs. Nur beispielhaft kann das Rückgewinnungsmodul 316 das rückgewonnene EQR auf Grundlage von zwei der N gespeicherten EQRs bestimmen. Das Rückgewinnungsmodul 316 bestimmt das rückgewonnene EQR ferner auf Grundlage einer vorhergesagten Verzögerung und einer ganzzahligen Verzögerung. Die ganzzahlige Verzögerung kann der Zahl von Stellen in dem Puffer zwischen dem gegenwärtigen EQR der End-EQR-Anforderung und einem der N gespeicherten EQRs entsprechen. Das Abgas, das wahrscheinlich an der Stelle des US-EGO-Sensors 38 vorhanden ist, ist das Ergebnis der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches, das auf Grundlage des rückgewonnenen EQR bereitgestellt wird.
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Nur beispielhaft kann das Rückgewinnungsmodul 316 das rückgewonnene EQR bei einem gegebenen Ereignis (k) unter der Verwendung der Gleichung bestimmen: Rückgewonnenes EQR(k) = (1 + ID(k) – PD(k))·Gespeichertes EQR(k – ID(k)) + (PD(k) – (ID(k))·Gespeichertes EQR(k – ID(k) – 1) (3), wobei ID(k) die ganzzahlige Verzögerung bei dem Ereignis k ist, PD(k) die vorhergesagte Verzögerung bei dem Ereignis k ist, gespeichertes EQR(k – ID(k)) das gespeicherte EQR in dem Puffer nach einer Zahl von Ereignissen von k – ID(k) ist, und gespeichertes EQR(k – ID(k) – 1) das gespeicherte EQR in dem Puffer nach einer Zahl von Ereignissen von k – ID(k) – 1 ist. Die Bestimmung der ganzzahligen Verzögerung und der vorhergesagten Verzögerung sind nachfolgend weiter diskutiert.
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Das SS-Verzögerungsmodul 320 kann eine Verzögerung im stationären Zustand (SS-Verzögerung) auf Grundlage der APC bestimmen. Nur beispielhaft kann das SS-Verzögerungsmodul 320 die SS-Verzögerung auf Grundlage eines Modells der Verzögerung im stationären Zustand (SS-Verzögerungsmodul) bestimmen, dass eine Zuordnung von durch APC indexierten SS-Verzögerungen aufweist. Bei anderen Implementierungen kann das SS-Verzögerungsmodul 320 die SS-Verzögerung auf Grundlage des MAF, der Motorlast und anderer geeigneter Parameter bestimmen. Die Länge der SS-Verzögerung kann einer Summe der Motor- und Transportverzögerungen während stationärer Betriebsbedingungen entsprechen.
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Das Modul 322 für dynamische Kompensation bestimmt die vorhergesagte Verzögerung auf Grundlage der SS-Verzögerung. Genauer bestimmt das Modul 322 für dynamische Kompensation die vorhergesagte Verzögerung, um Transienten in dem APC (d. h. Systemdynamik) zu berücksichtigen, die bewirken, dass die SS-Verzögerung von einer tatsächlichen Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, wenn das Luft/Kraftstoff-Gemisch für einen Zylinder bereitgestellt wird, und dem Zeitpunkt abweicht, wenn das resultierende verbrannte Luft/Kraftstoff-Gemisch die Stelle des US-EGO-Sensors 38 erreicht. Nur beispielhaft kann eine zunehmende APC-Transiente bewirken, dass die tatsächliche Verzögerung kleiner als die SS-Verzögerung ist. Das Gegenteil kann zutreffen (d. h. die tatsächliche Verzögerung kann größer als die SS-Verzögerung sein), wenn eine abnehmende APC-Transiente auftritt.
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Das Modul 322 für dynamische Kompensation berücksichtigt APC-Transienten und Ausgänge der vorhergesagten Verzögerung dementsprechend. Nur beispielhaft kann das Modul 322 für dynamische Kompensation die vorhergesagte Verzögerung bei einem gegebenen Verbrennungsereignis (k) unter Verwendung der Gleichung bestimmen: Vorhergesagte Verzögerung(k) = (K)·SS-Verzögerung(k – n) + (1 – K)·PD(k – 1) (4), wobei SS-Verzögerung(k – n) die SS-Verzögerung nach einer Zahl von Verbrennungsereignissen von n ist und PD(k – 1) ein Ausgang einer letzten vorhergesagten Verzögerung durch das Modul 322 für die dynamische Kompensation ist. n und K können als Variablen für dynamische Kompensation bezeichnet werden. Die Variablen für dynamische Kompensation berücksichtigen APC-Transienten. Nur beispielhaft kann der Wert von K auf Grundlage dessen eingestellt werden, ob die APC zunimmt oder abnimmt. Der Wert von n kann einer Zahl von Ereignissen zwischen dem Kraftstoffinjektionsereignis und dem Abgasereignis eines Zylinders entsprechen. Nur beispielhaft kann der Wert von n gleich 4 in Vier-Zylinder-Motoren sein und kann zwischen 6 und 8 in Acht-Zylinder-Motoren variieren.
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Das Abrundungsmodul 324 empfängt die vorhergesagte Verzögerung und bestimmt die ganzzahlige Verzögerung auf Grundlage der vorhergesagten Verzögerung. Genauer kann das Abrundungsmodul 324 eine Abrundungsfunktion an die vorhergesagte Verzögerung anlegen, um die ganzzahlige Verzögerung zu bestimmen. Mit anderen Worten kann das Abrundungsmodul 324 die vorhergesagte Verzögerung auf eine nächste ganze Zahl abrunden. Das Abrundungsmodul 324 liefert die ganzzahlige Verzögerung an das Rückgewinnungsmodul 316. Das Rückgewinnungsmodul 316 bestimmt das rückgewonnene EQR auf Grundlage der vorhergesagten Verzögerung, der ganzzahligen Verzögerung und eines oder mehrerer der gespeicherten EQRs, wie oben diskutiert ist.
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Das Sensorverzögerungsmodul 326 empfängt das rückgewonnene EQR von dem Rückgewinnungsmodul 316, berücksichtigt die Sensorverzögerung und bestimmt ein erwartetes EQR auf Grundlage einer oder mehrerer Charakteristiken des US-EGO-Sensors 38. Die Charakteristiken des US-EGO-Sensors 38 können beispielsweise eine Zeitkonstante, Porosität und andere geeignete Charakteristiken aufweisen. Nur beispielhaft kann das Sensorverzögerungsmodul 326 das erwartete EQR bei einem gegebenen Verbrennungsereignis (k) unter Verwendung der Gleichung bestimmen: Erwartetes EQR(k) = τ·N / τ·N+30·Erwartetes EQR(k – 1) + 3 0 / τ·N+30·Rückgewonnenes EQR(k) (5), wobei τ eine Zeitkonstante des US-EGO-Sensors 38 (beispielsweise Sekunden) ist, N die Motordrehzahl ist, erwartetes EQR(k – 1) ein Ausgang des letzten erwarteten EQR durch das Sensorverzögerungsmodul 326 ist und rückgewonnenes EQR(k) das rückgewonnene EQR ist, das von dem Rückgewinnungsmodul 316 für das Ereignis k empfangen ist.
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Das Sensorausgangsmodul 328 empfängt das erwartete EQR von dem Sensorverzögerungsmodul 326 und bestimmt den erwarteten US-EGO auf Grundlage des erwarteten EQR. Nur beispielhaft kann das Sensorausgangsmodul 328 das erwartete EQR in die Einheiten des US-EGO-Signals umsetzen (beispielsweise eine Spannung, wenn der US-EGO-Sensor 38 einen schaltenden EGO-Sensor aufweist). Bei einigen Implementierungen, wie beispielsweise, wenn der US-EGO-Sensor 38 einen Weitbereichs-EGO-Sensor aufweist, kann das Sensorausgangsmodul 328 weggelassen werden und das erwartete EQR kann mit dem US-EGO-Signal verglichen werden. Das Sensorausgangsmodul 328 liefert den erwarteten US-EGO an das Fehlermodul 204 zum Vergleich mit dem US-EGO-Signal, das durch den US-EGO-Sensor 38 vorgesehen wird.
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Nun Bezug nehmend auf 5 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren 500 zeigt. Die Steuerung kann bei Schritt 501 beginnen, bei dem die Steuerung das EQR der End-EQR-Anforderung speichert. Mit anderen Worten speichert die Steuerung das gegenwärtige End-EQR bei Schritt 501. Bei Schritt 502 bestimmt die Steuerung die SS-Verzögerung. Die Steuerung kann die SS-Verzögerung beispielsweise auf Grundlage der APC bestimmen. Die Steuerung bestimmt die vorhergesagte Verzögerung bei Schritt 506. Nur beispielhaft kann die Steuerung die vorhergesagte Verzögerung unter Verwendung der Gleichung (4) bestimmen, wie oben diskutiert ist.
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Bei Schritt 510 bestimmt die Steuerung die ganzzahlige Verzögerung. Die Steuerung kann die ganzzahlige Verzögerung auf Grundlage der Anwendung einer Abrundungsfunktion auf die vorhergesagte Verzögerung bestimmen. Mit anderen Worten kann die Steuerung die vorhergesagte Verzögerung auf die nächste ganze Zahl abrunden, um bei Schritt 510 die ganzzahlige Verzögerung zu bestimmen. Die Steuerung bestimmt bei Schritt 514 das rückgewonnene EQR. Die Steuerung kann das rückgewonnene EQR auf Grundlage der vorhergesagten Verzögerung, der ganzzahligen Verzögerung und einer oder mehreren der N gespeicherten EQRs bestimmen. Nur beispielhaft kann die Steuerung das rückgewonnene EQR unter Verwendung der Gleichung (3) bestimmen, wie oben diskutiert ist.
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Die Steuerung bestimmt bei Schritt 518 das erwartete EQR. Die Steuerung kann das erwartete EQR auf Grundlage des gespeicherten EQRs und der Charakteristiken des US-EGO-Sensors 38 bestimmen. Nur beispielhaft kann die Steuerung das erwartete EQR unter Verwendung der Gleichung (5) bestimmen, wie oben diskutiert ist. Die Steuerung bestimmt bei Schritt 522 das erwartete US-EGO. Nur beispielhaft kann die Steuerung den erwarteten US-EGO durch Umsetzen des erwarteten EQR in die Einheiten des US-EGO-Signals bestimmen. Die Steuerung kehrt dann zu Schritt 501 zurück.
