DE102010046822B4

DE102010046822B4 - System zur Kalibrierung eines Motorsteuermoduls

Info

Publication number: DE102010046822B4
Application number: DE102010046822.3A
Authority: DE
Inventors: Shawn W. Midlam-Mohler; Sai S. V. Rajagopalan; Kenneth P. Dudek; Stephen Yurkovich; Yann G. Guezennec
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2017-12-14
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: CN102032057A; US20110082635A1; DE102010046822A1; CN102032057B; US8346458B2

Abstract

System zur Kalibrierung eines Motorsteuermoduls (32), umfassend: ein Katalysatorsimulationsmodul (84), das: ein erstes Signal von einem ersten Sauerstoffsensor (56), der stromaufwärts von einem Katalysator (54) angeordnet ist, abtastet, wobei das erste Signal einen Sauerstoffgehalt von durch einen Motor (20) erzeugtem Abgas angibt; und ein Ansprechen eines zweiten Sauerstoffsensors (58), der stromabwärts von dem Katalysator (54) angeordnet ist, unter Verwendung eines Modells des Katalysators (54) und des ersten Signals vorhersagt; ein Komponentenbestimmungsmodul, das ein zweites Signal von dem zweiten Sauerstoffsensor (58) abtastet und das eine Komponente des zweiten Signals auf Grundlage einer Differenz zwischen Abtastungen des zweiten Signals und dem vorhergesagten Ansprechen bestimmt, wobei die Komponente durch von Sauerstoff verschiedene Gase bedingt ist; und ein Kalibrierungsmodul (93), das das Motorsteuermodul (32) auf Grundlage der Komponente des zweiten Signals kalibriert, wobei das Motorsteuermodul (32) eine Menge an Kraftstoff, die in den Motor (20) injiziert wird, steuert.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System zur Kalibrierung eines Motorsteuermoduls und insbesondere eine Kalibrierung von Emissionssteuersystemen auf Grundlage eines zufälligen Katalysatorverhaltens.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren verbrennen ein Luft/Kraftstoff-(A/F)-Gemisch in Zylindern, um Kolben anzutreiben und Antriebsmoment zu erzeugen. Ein Verhältnis von Luft zu Kraftstoff in dem A/F-Gemisch kann als ein A/F-Verhältnis bezeichnet werden. Das A/F-Verhältnis kann durch Steuerung einer Drossel und/oder eines Kraftstoffsteuersystems reguliert werden. Beispielsweise kann das A/F-Verhältnis reguliert werden, um einen Drehmomentausgang des Motors zu steuern und/oder durch den Motor erzeugte Emissionen zu steuern.
Das Kraftstoffsteuersystem kann eine innere Rückkopplungsschleife und eine äußere Rückkopplungsschleife aufweisen. Genauer kann die innere Rückkopplungsschleife Daten von einem Abgassauerstoff-(EGO)-Sensor verwenden, der stromaufwärts von einem katalytischen Wandler in einem Abgassystem angeordnet ist (d. h. ein Vor-Katalysator-EGO-Sensor). Die innere Rückkopplungsschleife kann die Daten von dem Vor-Katalysator-EGO-Sensor dazu verwenden, eine gewünschte Menge an Kraftstoff, die an den Motor geliefert wird, (d. h. eine Kraftstoffanweisung) zu steuern.
Beispielsweise kann die innere Rückkopplungsschleife die Kraftstoffanweisung verringern, wenn der Vor-Katalysator-EGO-Sensor ein fettes A/F-Verhältnis in durch den Motor erzeugtem Abgas erfasst. Alternativ dazu kann die innere Rückkopplungsschleife beispielsweise die Kraftstoffanweisung erhöhen, wenn der Vor-Katalysator-EGO-Sensor ein mageres A/F-Verhältnis in dem Abgas erfasst. Mit anderen Worten kann die innere Rückkopplungsschleife das A/F-Verhältnis bei oder nahe zu einem idealen A/F-Verhältnis (beispielsweise 14,7:1 für Benzinmotoren) beibehalten.
Die äußere Rückkopplungsschleife kann Information von einem EGO-Sensor verwenden, der nach dem katalytischen Wandler angeordnet ist (d. h. ein Nach-Katalysator-EGO-Sensor). Bei einigen Implementierungen kann ein EGO-Sensor an anderen Stellen in dem Abgaskrümmer positioniert sein. Beispielsweise können EGO-Sensoren in dem katalytischen Wandler angeordnet sein (d. h. ein Mittel-Bett-EGO). Die äußere Rückkopplungsschleife kann Daten von dem Nach-Katalysator-EGO-Sensor verwenden, um eine unerwartete Ablesung von dem Vor-Katalysator-EGO-Sensor, dem Nach-Katalysator-EGO-Sensor und/oder dem katalytischen Wandler zu korrigieren (d. h. zu kalibrieren). Beispielsweise kann die äußere Rückkopplungsschleife die Daten von dem Nach-Katalysator-EGO-Sensor verwenden, um den Nach-Katalysator-EGO-Sensor bei einem gewünschten Spannungspegel zu halten. Mit anderen Worten kann die äußere Rückkopplungsschleife eine gewünschte Menge an Sauerstoff, die in dem katalytischen Wandler gespeichert ist, beibehalten, da der Nach-Katalysator-Sensor-Spannungspegel mit dem Katalysatorwirkungsgrad und einer Katalysatorsauerstoffspeichermasse in Beziehung steht. Diese äußere Rückkopplungsschleife verbessert somit die Leistungsfähigkeit des Motor- und Katalysatorsystems.
Die DE 10 2005 044 335 A1 offenbart ein Verfahren für das Steuern eines Luft/Kraftstoffverhältnisses eines Motors, der einen von Abgas durchströmten Katalysator und eine stromabwärts des Abgaskatalysators angeordnete Lambdasonde aufweist. Hierbei gibt die Lambdasonde ein Signal des Luft/Kraftstoffverhältnisses des den Abgaskatalysator verlassenen Gases aus, wodurch das Luft/Kraftstoffverhältnis des Motors gesteuert wird. Über die Ermittlung von Änderungen eines Wasserstoffgehalts der den Abgaskatalysator verlassenden Abgase erfolgt eine Korrektur des Ausgangssignals der Lambdasonde und damit des Motorbetriebs. Die Änderung des Wasserstoffgehalts wird auch zur Ermittlung eines Austauschs des Abgaskatalysators verwendet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zu schaffen, mit dem es möglich ist, dass das Motorsteuermodul eine in die Zylinder zu injizierende Kraftstoffmenge selbst dann korrekt steuern kann, wenn der stromabwärts des Katalysators befindliche Sauerstoffsensor aufgrund von Querempfindlichkeiten gegenüber anderen Gasen verfälschte Signale erzeugt.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein beispielhaftes Verfahren, das mit dem erfindungsgemäßen System zur Kalibrierung eines Motorsteuermoduls ausgeführt werden kann, kann umfassen, dass ein erstes Signal von einem ersten Sauerstoffsensor, der stromaufwärts von einem Katalysator angeordnet ist, abgetastet wird. Das erste Signal gibt einen Sauerstoffgehalt von durch einen Motor erzeugtem Abgas an. Das Verfahren umfasst ferner, dass ein Ansprechen eines zweiten Sauerstoffsensors, der stromabwärts von dem Katalysator angeordnet ist, unter Verwendung eines Modells des Katalysators und des ersten Signals vorhergesagt wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass ein zweites Signal von dem zweiten Sauerstoffsensor abgetastet wird und eine Komponente des zweiten Signals auf Grundlage einer Differenz zwischen Abtastungen des zweiten Signals und dem vorhergesagten Ansprechen bestimmt wird. Die Komponente ist durch von Sauerstoff verschiedene Gase bedingt. Zusätzlich umfasst das Verfahren, dass das Motorsteuermodul auf Grundlage der Komponente des zweiten Signals kalibriert wird. Das Motorsteuermodul steuert eine Menge an Kraftstoff, die in den Motor injiziert wird.
Ein System zum Kalibrieren eines Motorsteuermoduls umfasst ein Katalysatorsimulationsmodul, ein Komponentenbestimmungsmodul sowie ein Kalibrierungsmodul. Das Katalysatorsimulationsmodul tastet ein erstes Signal von einem ersten Sauerstoffsensor ab, der stromaufwärts von einem Katalysator angeordnet ist. Das erste Signal gibt einen Sauerstoffgehalt des von einem Motor erzeugten Abgases an. Das Katalysatorsimulationsmodul sagt auch ein Ansprechen eines zweiten Sauerstoffsensors, der stromabwärts von dem Katalysator angeordnet ist, unter Verwendung eines Modells des Katalysators und des ersten Signals vorher. Das Komponentenbestimmungsmodul tastet ein zweites Signal von dem zweiten Sauerstoffsensor ab und bestimmt eine Komponente des zweiten Signals auf Grundlage einer Differenz zwischen Abtastungen des zweiten Signals und dem vorhergesagten Ansprechen. Die Komponente ist durch von Sauerstoff verschiedene Gase bedingt. Das Kalibrierungsmodul kalibriert das Motorsteuermodul auf Grundlage der Komponente des zweiten Signals. Das Motorsteuermodul steuert eine Menge an Kraftstoff, die in den Motor injiziert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen:
1 ein Funktionsblockschaubild eines Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockschaubild eines Motorsteuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Funktionsblockschaubild eines Täuschungsbestimmungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
4 ein Funktionsblockschaubild eines Täuschungsbestimmungsmoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
5 ein Schaubild, das einen Vergleich zwischen einem gemessenen Nach-Katalysator-Signal und einem simulierten Nach-Katalysator-Signal gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt ist;
6A eine Verteilung von Versatz- bzw. Offset-Werten auf Grundlage des Vergleichs zwischen dem gemessenen Nach-Katalysator-Signal und dem simulierten Nach-Katalysator-Signal gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
6B eine Verteilung von Abklingzeiten auf Grundlage des Vergleichs zwischen dem gemessenen Nach-Katalysator-Signal und dem simulierten Nach-Katalysator-Signal gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
7 ein Funktionsblockschaubild des Motorsteuermoduls, das die Kompensationsparameter aufweist, gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
8 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zur Steuerung des Motorsystems auf Grundlage eines Zufallskatalysatormodells gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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.
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.
Ein Motorsteuermodul kann eine Menge an Kraftstoff, die in die Zylinder eines Motors injiziert wird, auf Grundlage einer Rückkopplung von Sauerstoffsensoren steuern. Signale von den Sauerstoffsensoren geben einen Sauerstoffgehalt des Abgases an. Demgemäß kann das Motorsteuermodul die Menge an Kraftstoff, die in die Zylinder injiziert wird, auf Grundlage des Sauerstoffgehalts des Abgases steuern. Jedoch kann ein Sauerstoffsensor stromabwärts von einem Katalysator gegenüber von Sauerstoff verschiedenen Gasen (beispielsweise von dem Katalysator freigesetztem Wasserstoff) querempfindlich sein. Demgemäß kann der Sauerstoffsensor stromabwärts von dem Katalysator Signale erzeugen, die andere Gase als Sauerstoff angeben. Die Erzeugung von Signalen durch den Sauerstoffsensor auf Grundlage von anderen Gasen als Sauerstoff in dem Abgas kann als eine ”Sensortäuschung bzw. -irreführung” bezeichnet werden. Es kann sein, dass das Motorsteuermodul die Menge an Kraftstoff, die in die Zylinder injiziert wird, fehlerhaft steuert, wenn der Sauerstoffsensor stromabwärts von dem Katalysator Signale aufgrund von Sensortäuschung erzeugt.
Ein Täuschungsbestimmungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Sensortäuschung kompensieren. Das Täuschungsbestimmungssystem kann eine Sensortäuschung als einen zufälligen Effekt charakterisieren. Genauer kann das Täuschungsbestimmungssystem ein Katalysatormodell implementieren, das eine Sensortäuschung als einen zufälligen Effekt modelliert (d. h. ein Zufallskatalysatormodell). Das Täuschungsbestimmungssystem kann eine Steuer- bzw. Regelarchitektur des Motorsteuermoduls auf Grundlage des Zufallskatalysatormodells kalibrieren. Demgemäß kann das Motorsteuermodul, das auf Grundlage des Zufallskatalysatormodells kalibriert ist, die Menge an Kraftstoff, die in die Zylinder injiziert wird, korrekt steuern, wenn der Sauerstoffsensor stromabwärts von dem Katalysator Signale aufgrund von Sensortäuschung erzeugt.
Nun Bezug nehmend auf 1 umfasst ein Motorsystem 20 einen Motor 22, der ein Getriebe 24 antreibt. Während ein funkengezündeter Motor dargestellt ist, sind auch kompressionsgezündete Motoren vorstellbar. Eine Drossel 26 kann eine Luftströmung in einen Ansaugkrümmer 28 regulieren. Die Luft in dem Ansaugkrümmer 28 wird in Zylinder 30 verteilt. Ein Motorsteuermodul 32 betätigt Kraftstoffinjektoren 34, um Kraftstoff in die Zylinder 30 zu injizieren. Jeder Zylinder 30 kann eine Zündkerze zum Zünden des Luft/Kraftstoff-(A/F)-Gemisches aufweisen. Alternativ dazu kann das A/F-Gemisch durch Kompression in einem Kompressionszündungsmotor gezündet werden. Obwohl 1 vier Zylinder 30 zeigt, kann der Motor 22 zusätzliche oder weniger Zylinder 30 aufweisen. Der Motor 22 kann auch für ein System für aktives Kraftstoffmanagement (nicht gezeigt) sorgen, das Ansaug- und Abgasventile 38, 40 deaktiviert.
Das Motorsteuermodul 32 kommuniziert mit Komponenten des Motorsystems 20. Die Komponenten des Motorsystems 20 umfassen den Motor 22, Sensoren und Aktoren, wie hier beschrieben ist.
Luft wird von einem Einlass 42 durch einen Luftmassenstrom-(MAF)-Sensor 44 geführt. Der MAF-Sensor 44 erzeugt ein MAF-Signal, das eine Luftmasse, die in den Ansaugkrümmer 28 strömt, angibt. Ein Krümmerdruck-(MAP)-Sensor 46 ist in dem Motoransaugkrümmer 28 zwischen der Drossel 26 und dem Motor 22 positioniert. Der MAP-Sensor 46 erzeugt ein MAP-Signal, das einen Krümmerabsolutluftdruck angibt. Ein Ansauglufttemperatur-(IAT)-Sensor 48, der in dem Ansaugkrümmer 28 angeordnet ist, erzeugt ein IAT-Signal, das eine Ansauglufttemperatur angibt. Eine Motorkurbelwelle (nicht gezeigt) rotiert mit Motordrehzahl oder einer Rate, die proportional zu der Motordrehzahl ist. Ein Kurbelwellensensor 50 erzeugt ein Kurbelwellenpositions-(CSP)-Signal, das die Drehzahl und Position der Kurbelwelle angeben kann.
Der Motor 22 kann ein Kühlsystem aufweisen, das ein Motorkühlmittel zirkuliert. Ein Motorkühlmitteltemperatur-(ECT)-Sensor 51 kann ein ECT-Signal erzeugen, das eine Motorkühlmitteltemperatur angibt. Der ECT-Sensor 51 kann in dem Motor 22 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Motorkühlmittel zirkuliert wird, wie einem Kühler (nicht gezeigt).
Das Ansaugventil 38 öffnet und schließt selektiv, um einen Eintritt von Luft in den Zylinder 30 zu ermöglichen. Eine Ansaugnockenwelle (nicht gezeigt) reguliert eine Position des Ansaugventils 38. Ein Kolben (nicht gezeigt) komprimiert das A/F-Gemisch in dem Zylinder 30. Der Kolben treibt die Kurbelwelle an, um Antriebsmoment zu erzeugen. Verbrennungsabgas in dem Zylinder 30 wird durch einen Abgaskrümmer 52 nach außen getrieben, wenn sich das Abgasventil 40 in einer offenen Position befindet. Eine Abgasnockenwelle (nicht gezeigt) reguliert eine Position des Abgasventils 40. Obwohl einzelne Ansaug- und Abgasventile 38, 40 gezeigt sind, kann der Motor 22 mehrere Ansaug- und Abgasventile 38, 40 pro Zylinder 30 aufweisen.
Das Motorsystem 20 weist einen Katalysator 54 (beispielsweise einen Drei-Wege-Katalysator) auf, der Abgas behandelt. Das Motorsystem 20 kann einen oder mehrere Sauerstoffsensoren 56, 58 aufweisen, die in dem Abgaskrümmer 52 angebracht sind. Der Sauerstoffsensor 56 stromaufwärts von dem Katalysator 54 kann nachfolgend als ein ”Vor-Kat-Sensor 56” bezeichnet werden. Der Sauerstoffsensor 58 stromabwärts von dem Katalysator 54 kann nachfolgend als ein ”Nach-Kat-Sensor 58” bezeichnet werden. Der Vor-Kat- und Nach-Kat-Sensor 56, 58 können jeweils ein Signal (beispielsweise eine Spannung), das eine Sauerstoffmenge in dem Abgas relativ zu einer Sauerstoffmenge in der Atmosphäre angibt, zusätzlich zu einer Signalkomponente erzeugen, die aus einer Täuschung von anderen Gasarten, die in dem Abgas vorhanden sind, stammt. Das durch den Vor-Kat-Sensor 56 erzeugte Signal kann nachfolgend als ein ”Vor-Kat-Signal” bezeichnet werden. Das durch den Nach-Kat-Sensor 58 erzeugte Signal kann nachfolgend als ein ”Nach-Kat-Signal” bezeichnet werden.
Während das Motorsystem 20 mit Vor-Kat- und Nach-Kat-Sensoren 56, 58 beschrieben ist, kann bei einigen Implementierungen das Motorsystem 20 EGO-Sensoren aufweisen, die an anderen Stellen in dem Abgaskrümmer 52 positioniert sind. Beispielsweise können die EGO-Sensoren in einem katalytischen Wandler des Abgaskrümmers 52 angeordnet sein (d. h. ein Mittel-Bett-EGO).
Das Motorsteuermodul 32 empfängt Eingangssignale von dem Motorsystem 20. Die Eingangssignale können umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, die MAF-, MAP-, IAT-, CSP-, ECT-, Vor-Kat- und Nach-Kat-Signale. Das Motorsteuermodul 32 verarbeitet die Eingangssignale und erzeugt zeitlich abgestimmte Motorsteueranweisungen, die an das Motorsystem 20 ausgegeben werden. Beispielsweise können die Motorsteueranweisungen die Drossel 26, die Kraftstoffinjektoren 34 und die Zündkerzen 36 betätigen.
Nun Bezug nehmend auf 2 ist eine beispielhafte Steuer- bzw. Regelarchitektur des Motorsteuermoduls 32 gezeigt. Das Motorsteuermodul 32 umfasst ein Vor-Katalysator-Korrekturmodul 70, ein Vor-Katalysator-Referenzmodul 71, ein Nach-Katalysator-Korrekturmodul 72, ein Kompensationsmodul 74, ein Nach-Katalysator-Referenzmodul 75 und ein Kraftstoffsteuermodul 76. Das Motorsteuermodul 32 kann eine Menge an Kraftstoff, die in die Zylinder 30 injiziert wird, auf Grundlage einer Rückkopplung von den Vor-Kat- und Nach-Kat-Sensoren 56, 58 steuern. Allgemein steuert das Motorsteuermodul 32 die Menge an Kraftstoff, die in die Zylinder 30 injiziert wird, um ein A/F-Verhältnis des in den Zylindern 30 verbrannten A/F-Gemisches zu steuern. Beispielsweise kann das Motorsteuermodul 32 das A/F-Verhältnis steuern, um Emissionen und Leistungsfähigkeit des Motorsystems 20 zu steuern.
Das Kraftstoffsteuermodul 76 steuert eine Menge an Kraftstoff, die in die Zylinder 30 injiziert wird, auf Grundlage einer Kraftstoffanforderung. Die Kraftstoffanforderung kann eine Menge an Kraftstoff, die in die Zylinder 30 injiziert werden soll, angeben, um das Motorsteuersystem 20 zu steuern, um gewünschte Emissionen und/oder ein gewünschtes Leistungsniveau zu erfüllen.
Die Kraftstoffanforderung kann auf einer Vor-Katalysator-Kraftstoffanforderung und/oder einer Nach-Katalysator-Kraftstoffanforderung basieren. Die Vor-Katalysator-Kraftstoffanforderung kann eine Menge an Kraftstoff, die angefordert wird, um das A/F-Verhältnis einzustellen, auf Grundlage einer Rückkopplung von Vor-Kat-Signalen angeben. Die Nach-Katalysator-Kraftstoffanforderung kann eine Menge an Kraftstoff, die angefordert wird, um das A/F-Verhältnis einzustellen, auf Grundlage einer Rückkopplung von Nach-Kat-Signalen angeben. Das Kompensationsmodul 74 bestimmt die Kraftstoffanforderung auf Grundlage der Vor-Katalysator-Kraftstoffanforderung und der Nach-Katalysator-Kraftstoffanforderung.
Das Vor-Katalysator-Korrekturmodul 70 kann die Vor-Katalysator-Kraftstoffanforderung auf Grundlage der Vor-Kat-Signale bestimmen. Das Vor-Katalysator-Korrekturmodul 70 kann die Vor-Katalysator-Kraftstoffanforderung bestimmen, um ein gewünschtes A/F-Verhältnis beizubehalten. Das gewünschte bzw. Soll-A/F-Verhältnis kann ein A/F-Verhältnis sein, das gewünschte Emissionen und/oder gewünschte Leistungsniveaus des Motorsystems 20 erreicht. Nur beispielhaft kann das Soll-A/F-Verhältnis nahe einem stöchiometrischen Verhältnis liegen (beispielsweise 14,7:1 für Benzinmotoren). Das Vor-Katalysator-Referenzmodul 71 erzeugt das Soll-A/F-Verhältnis.
Das Vor-Katalysator-Korrekturmodul 70 kann ein gegenwärtiges A/F-Verhältnis (d. h. ein gemessenes A/F-Verhältnis) auf Grundlage der Vor-Kat-Signale bestimmen. Das Vor-Katalysator-Korrekturmodul 70 kann die Vor-Katalysator-Kraftstoffanforderung auf Grundlage einer Differenz zwischen dem gegenwärtigen A/F-Verhältnis und dem Soll-A/F-Verhältnis bestimmen. Die Vor-Katalysator-Kraftstoffanforderung kann eine Menge an Kraftstoff, die in die Zylinder 30 injiziert werden soll, repräsentieren, um das Soll-A/F-Verhältnis auf Grundlage der Vor-Kat-Signale zu erreichen. Wenn die Vor-Kat-Signale beispielsweise angeben, dass das A/F-Verhältnis fett ist und das Soll-A/F-Verhältnis mager ist, kann das Vor-Katalysator-Korrekturmodul 70 eine Vor-Katalysator-Kraftstoffanforderung bestimmen, die eine Menge an Kraftstoff, die injiziert wird, reduziert, um das magere Soll-A/F-Verhältnis zu erzeugen. Wenn das Soll-A/F-Verhältnis nahezu stöchiometrisch ist, kann das Vor-Katalysator-Korrekturmodul 70 eine Vor-Katalysator-Kraftstoffanforderung erzeugen, die zwischen einem mageren A/F-Verhältnis und einem fetten A/F-Verhältnis schaltet.
Die Vor-Kat-Signale können der Zusammensetzung des Abgases eng nachfolgen, da der Vor-Kat-Sensor 56 so positioniert ist, dass er das Abgas direkt von den Zylindern 30 über den Abgaskrümmer 52 aufnimmt.
Demgemäß kann das Vor-Katalysator-Korrekturmodul 70 schnelle Korrekturen an dem Kraftstoff mit A/F-Verhältnis über die Vor-Katalysator-Kraftstoffanforderung durchführen.
Das Nach-Katalysator-Korrekturmodul 72 kann die Nach-Katalysator-Kraftstoffanforderung auf Grundlage der Nach-Kat-Signale bestimmen. Das Nach-Katalysator-Korrekturmodul 72 kann die Nach-Katalysator-Kraftstoffanforderung erzeugen, um das Soll-A/F-Verhältnis beizubehalten. Beispielsweise kann das Nach-Katalysator-Korrekturmodul 72 die Nach-Katalysator-Kraftstoffanforderung erzeugen, um ein Soll-Nach-Kat-Signal beizubehalten (beispielsweise ein Signal, das angibt, dass das Abgas nahezu stöchiometrisch ist). Das Nach-Katalysator-Referenzmodul 75 kann das Soll-Nach-Kat-Signal erzeugen. Das Soll-Nach-Kat-Signal kann auch auf gewünschten Emissionen und/oder einem gewünschten Leistungsniveau basieren.
Die Nach-Kat-Signale brauchen der Zusammensetzung des von den Zylindern 30 ausgestoßenen Abgases nicht eng nachfolgen, da der Nach-Kat-Sensor 58 nach dem Katalysator 54 angeordnet ist. Mit anderen Worten kann der Katalysator 54 einen Puffereffekt auf das Abgas besitzen und kann eine Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, wenn das Abgas von den Zylindern 30 ausgestoßen wird, und dem Zeitpunkt einführen, wenn das Abgas an dem Nach-Kat-Sensor 58 gemessen wird. Demgemäß kann das Nach-Katalysator-Korrekturmodul 72 langsamere Korrekturen an dem A/F-Verhältnis durchführen.
Der Nach-Kat-Sensor 58 kann sensitiv gegenüber von Sauerstoff verschiedenen Gasen sein. Beispielsweise kann der Nach-Kat-Sensor 58 sensitiv gegenüber Wasserstoffgas sein, das von dem Katalysator 54 freigesetzt wird. Demgemäß kann der Nach-Kat-Sensor 58 die Nach-Kat-Signale auf Grundlage einer Menge an Wasserstoff in dem Abgas erzeugen. Die Erzeugung von Nach-Kat-Signalen auf Grundlage von von Sauerstoff verschiedenen Gasen in dem Abgas kann als eine ”Sensortäuschung” bezeichnet werden. Sauerstoffsensoren, entweder Weitbereich oder Schalten, können Signale aufgrund von Sensortäuschungen erzeugen. Das Nach-Kat-Signal (d. h. Spannung) kann aufgrund von Sensortäuschung ansteigen. Demgemäß kann das Motorsteuermodul 32 bestimmen, dass das A/F fetter oder magerer wird, wenn die Sensortäuschung auftritt.
Das Motorsteuermodul 32 kann eine Steuer- bzw. Regelarchitektur aufweisen, wie eine Proportional-Integral-Differential-(PID)-Regelung, die Verstärkungswerte aufweist. Nur beispielhaft können das Vor-Katalysator-Korrekturmodul 70 und das Nach-Katalysator-Korrekturmodul 72 die Steuer- bzw. Regelarchitektur implementieren und können die Verstärkungswerte aufweisen. Als ein weiteres Beispiel kann die Regelarchitektur eines oder mehrere aus einer gain-scheduled PID-Regelung, H∞-(”H-Unendlich”)-Regelung, Gleitzustands- bzw. Sliding-Mode-Regelung (engl.: ”sliding mode control”) (SMC) und Fuzzy-Logic-Regelung aufweisen. Zusätzlich oder alternativ dazu können andere Steuer- bzw. Regelarchitekturen implementiert sein.
Die in dem Motorsteuermodul 32 enthaltenen Verstärkungswerte können auf Grundlage einer modellbasierten Kalibrierung des Motorsystems 20 bestimmt werden. Die modellbasierte Kalibrierung kann umfassen, dass die Verstärkungswerte der Regelarchitektur auf Grundlage gemessener Sensorwerte des Motorsystems 20 bestimmt werden, während der Motor 22 über einen Bereich von Betriebsbedingungen betrieben wird. Beispielsweise kann die modellbasierte Kalibrierung umfassen, dass die Verstärkungswerte auf Grundlage von Vor-Kat-Signalen, Nach-Kat-Signalen und einem Katalysatormodell bestimmt werden. Die modellbasierte Kalibrierung kann einen Kalibrierungsaufwand durch Verringerung des Bedarfs nach experimenteller Arbeit und Reduzierung menschlicher Interaktion in dem Kalibrierungsprozess reduzieren.
Das Katalysatormodell, das dazu verwendet wird, die Steuerung des A/F-Verhältnisses zu kalibrieren, kann ein vorhergesagtes Nach-Kat-Signal auf Grundlage eines Vor-Kat-Signals, einer Abgasströmung, einer Temperatur des Abgases, etc. ausgeben. Jedoch kann das Katalysatormodell die Sensortäuschung nicht modellieren, da das Modellieren einer Sensortäuschung ein rechenintensives Modell betreffen würde, das in dem Motorsteuermodul 32 nicht effizient implementiert werden kann. Demgemäß kann, wenn das Motorsteuermodul 32 auf Grundlage des Katalysatormodells kalibriert wird, das keine Sensortäuschung berücksichtigt, das Motorsteuermodul 32 die Kraftstoffinjektion nicht korrekt steuern, wenn eine Sensortäuschung vorhanden ist.
Kalibrierungssysteme gemäß der vorliegenden Offenbarung charakterisieren eine Sensortäuschung des Nach-Kat-Sensors 58 und kalibrieren das Motorsteuermodul 32 auf Grundlage der Charakterisierung der Sensortäuschung. Das Kalibrierungssystem charakterisiert die Sensortäuschung als ein zufälliges Phänomen. Demgemäß kalibriert das Kalibrierungssystem das Motorsteuermodul 32 zur Steuerung des A/F-Verhältnisses auf Grundlage einer Charakterisierung der Sensortäuschung als einem zufälligen Phänomen.
Nun Bezug nehmend auf 3 bestimmt ein Täuschungsbestimmungssystem 80 Kompensationsparameter, die in dem Motorsteuermodul 32 verwendet werden, um Sensortäuschung zu kompensieren. Die Kompensationsparameter können Verstärkungswerte aufweisen, die beispielsweise in dem Nach-Katalysator-Korrekturmodul 72 verwendet werden. Mit anderen Worten kann das Motorsteuermodul 32 auf Grundlage der Kompensationsparameter kalibriert werden, um eine Kraftstoffinjektion in der Anwesenheit von Sensortäuschung korrekt zu steuern.
Das Täuschungsbestimmungssystem 80 umfasst ein Täuschungsbestimmungsmodul 82. Das Täuschungsbestimmungsmodul 82 kann das Täuschungsbestimmungssystem 80 auf eine ähnliche Weise wie das Motorsteuermodul 32 betreiben. Beispielsweise kann das Täuschungsbestimmungsmodul 82 Aktoren des Täuschungsbestimmungssystems 80 auf Grundlage von Signalen steuern, die von Sensoren des Täuschungsbestimmungssystems 80 empfangen werden. Das Täuschungsbestimmungsmodul 82 kann die Kompensationsparameter auf Grundlage von Vor-Kat-Signalen, Nach-Kat-Signalen und dem Katalysatormodell bestimmen. Das Täuschungsbestimmungsmodul 82 kann auch die Kompensationsparameter auf Grundlage zusätzlicher Signale, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, MAF-, MAP-, IAT-, CSP- und ECT-Signalen bestimmen. Das Täuschungsbestimmungsmodul 82 kann den Motor 22 und zugeordnete Komponenten beispielsweise in einer Prüfstandeinrichtung und/oder während Fahrzyklen (beispielsweise Fahrzyklen der Federal Test Procedure (FTP)) betreiben. Demgemäß kann das Täuschungsbestimmungsmodul 82 die Kompensationsparameter auf Grundlage von Daten bestimmen, die in dem Prüfstand und/oder einem Fahrtest gesammelt wurden.
Das Täuschungsbestimmungsmodul 82 kann die Kraftstoffinjektoren 34 auf Grundlage des Katalysatormodells steuern. Das Täuschungsbestimmungsmodul 82 kann die Kompensationsparameter auf Grundlage eines Vergleichs eines simulierten Nach-Kat-Signals, auf Grundlage des Katalysatormodells und des gemessenen Nach-Kat-Signals bestimmen.
Nun Bezug nehmend auf 4 umfasst das Täuschungsbestimmungsmodul 82 ein Katalysatorsimulationsmodul 84, ein Periodenbestimmungsmodul 86, ein Offsetkomponentenbestimmungsmodul 88 (nachfolgend ”ein Offsetbestimmungsmodul 88), ein Abklingkomponentenbestimmungsmodul 90 (nachfolgend ”ein Abklingbestimmungsmodul 90”), ein Verteilungsbestimmungsmodul 92 und ein Kalibrierungsmodul 93.
Das Katalysatorsimulationsmodul 84 kann das Katalysatormodell aufweisen, das einen Betrieb des Katalysators 54 modelliert. Demgemäß kann das Katalysatorsimulationsmodul 84 das Nach-Kat-Signal simulieren. Das Nach-Kat-Signal, das durch das Katalysatormodell simuliert ist, kann nachfolgend als ein ”simuliertes Nach-Kat-Signal” bezeichnet werden. Das simulierte Nach-Kat-Signal kann die tatsächliche Abgaszusammensetzung an dem Nach-Kat-Sensor 58 angeben.
Das Periodenbestimmungsmodul 86 kann die Nach-Kat-Signale von dem Nach-Kat-Sensor 58 (d. h. gemessenen Nach-Kat-Signale) empfangen, die eine Sensortäuschungskomponente aufweisen können. Das Periodenbestimmungsmodul 86 bestimmt Zeitperioden, während denen der Nach-Kat-Sensor 58 Signale aufgrund von Sensortäuschung erzeugt, und zwar auf Grundlage eines Vergleichs des gemessenen Nach-Kat-Signals und des simulierten Nach-Kat-Signals. Die Perioden, während denen der Nach-Kat-Sensor 58 Signale aufgrund von Sensortäuschung erzeugt, können als ”Relaxationsperioden” bezeichnet werden. Das Offsetbestimmungsmodul 88 und das Abklingbestimmungsmodul 90 charakterisieren die Größe der Sensortäuschung während der Relaxationsperioden.
Nun Bezug nehmend auf 5 sind das gemessene Nach-Kat-Signal, das simulierte Nach-Kat-Signal und die Relaxationsperioden gezeigt. Das Periodenbestimmungsmodul 86 detektiert Relaxationsperioden auf Grundlage eines Vergleichs des simulierten Nach-Kat-Signals und des gemessenen Nach-Kat-Signals. Die Relaxationsperioden in 5 sind mit R₁–R₄ bezeichnet. Während einer Relaxationsperiode ist das gemessene Nach-Kat-Signal größer als das simulierte Nach-Kat-Signal. Beispielsweise ist während der Relaxationsperiode R₁ das gemessene Nach-Kat-Signal größer als das simulierte Nach-Kat-Signal. Nach dem Start der Relaxationsperiode R1 besitzen das gemessene Nach-Kat-Signal und das simulierte Nach-Kat-Signal nahezu denselben Wert. Der Start der Relaxationsperiode R₁ wird als ”Scheitel” bezeichnet. Das gemessene Nach-Kat-Signal braucht dem simulierten Nach-Kat-Signal nicht folgen, wenn das simulierte Nach-Kat-Signal von dem Scheitel abnimmt. Demgemäß kann eine Kalibrierung des Motorsystems 20 unter Verwendung des Katalysatormodells, das das simulierte Nach-Kat-Signal erzeugt, eine unkorrekte Steuerung der Kraftstoffinjektion zur Folge haben, da das Katalysatormodell kein korrektes Nach-Kat-Signal vorhersagen kann, wenn eine Sensortäuschung vorhanden ist.
Das Periodenbestimmungsmodul 86 kann eine Relaxationsperiode detektieren, wenn das gemessene Nach-Kat-Signal nach einem Scheitel mit einer geringeren Rate abklingt, als das simulierte Nach-Kat-Signal. Das Abklingbestimmungsmodul 90 und das Offsetbestimmungsmodul 88 können die Größe der Sensortäuschung auf Grundlage des Abklingens nach dem Scheitel charakterisieren.
Die Sensortäuschung kann durch eine zeitbasierte Komponente und einen Offsetwert charakterisiert sein. Das Abklingbestimmungsmodul 90 kann die zeitbasierte Komponente der Sensortäuschung während jeder Relaxationsperiode bestimmen. Beispielsweise kann die zeitbasierte Komponente der Sensortäuschung eine Rate des Abklingens des gemessenen Nach-Kat-Signals während der Relaxationsperiode angeben. Die zeitbasierte Komponente kann nachfolgend als eine ”Abklingzeit” bezeichnet werden. Das Offsetbestimmungsmodul 88 kann den Offsetwert der Sensortäuschung während jeder Relaxationsperiode bestimmen. Der Offsetwert kann derjenige Wert sein, in dessen Richtung das gemessene Nach-Kat-Signal während der Relaxationsperiode abklingt.
Während eine Sensortäuschung durch eine zeitbasierte Komponente und einen Offsetwert charakterisiert ist, sind andere Charakterisierungen (d. h. dynamische Darstellungen) der Sensortäuschung vorstellbar. Beispielsweise können Filter höherer Ordnung, mehrfach zeitbasierte Komponenten und/oder Mehrfachoffsetwerte verwendet werden, um eine Sensortäuschung zu charakterisieren.
Eine beispielhafte Berechnung einer Abklingzeit und eines Offsetwerts werden nun in Bezug auf eine Relaxationsperiode R₂ diskutiert. Die Relaxationsperiode R₂ erstreckt sich von einem Scheitel P₁ zu einem Punkt P₂. Das Offsetbestimmungsmodul 88 kann den Offsetwert auf Grundlage eines Stellwertes des gemessenen Nach-Kat-Signals bestimmen. Beispielsweise kann der Offsetwert gleich dem Stellwert sein. Mit anderen Worten kann der Offsetwert als ein asymptotischer Wert beschrieben werden, auf den das gemessene Nach-Kat-Signal abklingt, wenn der Nach-Kat-Sensor 58 einer Sensortäuschung ausgesetzt ist.
Das Abklingbestimmungsmodul 90 kann die Abklingzeit in der Relaxationsperiode R₂ auf Grundlage einer Abklingfunktion bestimmen, die den Scheitel P₁ mit Punkt P₂ verbindet. Das Abklingbestimmungsmodul 90 kann die Abklingzeit auf Grundlage verschiedener Abklingfunktionen bestimmen. Nur beispielhaft kann das Abklingbestimmungsmodul 90 eine Abklingfunktion erster Ordnung an das gemessene Nach-Kat-Signal zwischen Scheitel P₁ und Punkt P₂ anpassen. Das Abklingbestimmungsmodul 90 kann die Abklingzeit auf Grundlage einer Zeitkonstante der Abklingfunktion erster Ordnung bestimmen. Nur beispielhaft kann das Abklingbestimmungsmodul 90 bestimmen, dass die Abklingzeit gleich der Zeitkonstante der Abklingfunktion erster Ordnung ist. Während das Abklingbestimmungsmodul 90 so beschrieben ist, dass es die Abklingzeit der Relaxationsperiode R₂ auf Grundlage einer Abklingfunktion erster Ordnung bestimmt, kann das Abklingbestimmungsmodul 90 die Abklingzeit auf Grundlage anderer Funktionen bestimmen (beispielsweise Abklingfunktionen zweiter Ordnung).
Das Täuschungsbestimmungsmodul 82 kann den Motor 22 über einen Fahrzyklus betreiben, um die Kompensationsparameter zu bestimmen. Beispielsweise kann der Fahrzyklus einen FTP-Fahrzyklus aufweisen. Das Periodenbestimmungsmodul 86 kann eine Mehrzahl von Relaxationsperioden während des Fahrzyklus bestimmen. Das Abklingbestimmungsmodul 90 kann eine Mehrzahl von Abklingzeiten entsprechend der Mehrzahl von Relaxationsperioden, die während des Fahrzyklus bestimmt sind, bestimmen. Das Offsetbestimmungsmodul 88 kann eine Mehrzahl von Offsetwerten entsprechend der Mehrzahl von Relaxationsperioden, die während des Fahrzyklus bestimmt sind, bestimmen. Das Verteilungsbestimmungsmodul 92 kann die Offsetwerte und Abklingzeiten, die während der Mehrzahl von Relaxationsperioden bestimmt sind, speichern.
Die Abklingzeiten und die Offsetwerte können über die Relaxationsperioden abhängig von den Motorbetriebsbedingungen variieren. Die Abklingzeiten und die Offsetwerte brauchen nicht auf Grundlage der Betriebsbedingungen genau vorhergesagt werden. Demgemäß kann die Sensortäuschung als ein zufälliges Phänomen modelliert werden.
Nun Bezug nehmend auf die 6A–6B kann das Verteilungsbestimmungsmodul 92 eine Verteilung der Offsetwerte und der Abklingzeiten bestimmen. Eine beispielhafte Offsetverteilungsfunktion (nachfolgend ”Offsetfunktion”) ist in 6A gezeigt. Die Offsetfunktion kann auf einer Anzahl eines Vorkommens eines bestimmten Offsetwerts basieren. Beispielsweise kann in 6A der Offsetwert ein Verhältnis des gemessenen Nach-Kat-Signals zu dem simulierten Nach-Kat-Signal sein, nachdem das gemessene Nach-Kat-Signal einen asymptotischen Wert erreicht hat. Die Offsetfunktion kann eine an ein Histogramm angepasste Kurve sein, die die Anzahl eines Vorkommens entsprechend verschiedener Offsetwerte umfasst.
Eine beispielhafte Abklingverteilungsfunktion (nachfolgend ”Abklingfunktion”) kann auf einer Anzahl eines Vorkommens einer bestimmten Abklingzeit basieren. Beispielsweise kann in 6B die Abklingzeit eine Zeitkonstante sein, die einer Abklingfunktion erster Ordnung entspricht, die das Abklingen des gemessenen Nach-Kat-Signals während einer entsprechenden Relaxationsperiode charakterisiert. Nur beispielhaft kann ein größerer Zeitkonstantenwert einer längeren Abklingzeit entsprechen. Die Abklingfunktion von 6B kann eine an ein Histogramm angepasste Kurve sein, die die Anzahl eines Vorkommens entsprechend verschiedener Abklingzeiten umfasst.
Nun zurück Bezug nehmend auf 4 umfasst das Kalibrierungsmodul 93 ein Modul 94 für modellbasierte Kalibrierung, ein Katalysatormodell 95 und ein Parameterauswahlmodul 96. Das Kalibrierungsmodul 93 kann die Kompensationsparameter auf Grundlage der Verteilungen der Abklingzeiten und der Offsetwerte bestimmen. Die Kompensationsparameter können Verstärkungswerte sein, die in der Steuer- bzw. Regelarchitektur des Motorsteuermoduls 32 (beispielsweise dem Nach-Katalysator-Korrekturmodul 72) implementiert sind. Das Kalibrierungsmodul 93 kann eine Kalibrierung der Steuer- bzw. Regelarchitektur des Motorsteuermoduls 32 auf Grundlage von Daten, die während eines Fahrzyklus gesammelt werden (beispielsweise MAF, MAP, ECT, etc.), und eines Katalysatormodells ausführen, das durch die Verteilung der Abklingzeiten und der Offsetwerte modifiziert ist. Das Katalysatormodell, das durch die Verteilung der Abklingzeiten und der Offsetwerte modifiziert worden ist, kann nachfolgend als ein ”Zufallskatalysatormodell” bezeichnet werden.
Das Parameterauswahlmodul 96 kann den Ausgang (d. h. das simulierte Nach-Kat-Signal) des Katalysatormodells 95 unter Verwendung der Verteilungen modifizieren. Das Katalysatormodell 95 kann dasselbe Katalysatormodell sein, das in dem Katalysatorsimulationsmodul 84 (d. h. dem Katalysatormodell, das keine Sensortäuschung modelliert) verwendet ist. Beispielsweise kann das Parameterauswahlmodul 96 das simulierte Nach-Kat-Signal auf Grundlage einer Auswahl von Abklingzeiten und Offsetwerten einstellen, um das gemessene Nach-Kat-Signal zu simulieren, das eine Sensortäuschung umfasst. Mit anderen Worten kann das Parameterauswahlmodul 96 bewirken, dass ein simuliertes Nach-Kat-Signal von dem Katalysatormodell 95 auf verschiedene Offsetwerte bei verschiedenen Raten auf Grundlage der Abklingzeit und des Offsetwerts, die gewählt sind, abklingt.
Das Parameterauswahlmodul 96 kann die Abklingzeiten und die Offsetwerte zur Implementierung auf Grundlage der Abklingfunktion bzw. der Offsetfunktion wählen. Beispielsweise kann das Parameterauswahlmodul 96 die Abklingzeiten und die Offsetwerte zur Implementierung zufällig wählen. Das Parameterauswahlmodul 96 kann die Abklingzeiten und die Offsetwerte auf Grundlage einer Anzahl eines Vorkommens der Abklingzeiten bzw. der Offsetwerte wählen. Beispielsweise kann das Parameterauswahlmodul 96 eine Abklingzeit öfter wählen, wenn die Anzahl des Vorkommens, die dieser Abklingzeit zugeordnet ist, größer ist.
Das Modul 94 für modellbasierte Kalibrierung kann Verstärkungswerte für die Steuer- bzw. Regelarchitektur (d. h. Kompensationsparameter) des Motorsteuermoduls 32, die eine Sensortäuschung kompensieren, auf Grundlage einer Kalibrierung der Verstärkungswerte unter Verwendung des Zufallskatalysatormodells bestimmen. Demgemäß kann das Motorsteuermodul 32 das Motorsystem 20 auf Grundlage der Kompensationsparameter steuern, die unter Verwendung des Zufallskatalysatormodells bestimmt sind, um eine robuste Steuerung des Motorsystems 20 in der Anwesenheit einer Sensortäuschung vorzusehen.
Die Kompensationsparameter sind von Komponenten des Motorsystems 20 abhängig. Beispielsweise kann eine Änderung in dem Getriebe 24 (beispielsweise automatisch oder handgeschaltet) und/oder eine Änderung in dem Motor 22 (beispielsweise Hubraum, Typ von Kraftstoffinjektion) einen anderen Satz von Kompensationsparametern zur Folge haben, die während der modellbasierten Kalibrierung bestimmt werden. Demgemäß können die für ein bestimmtes Motorsystem bestimmten Kompensationsparameter zugeschnitten sein, um dieses bestimmte Motorsystem anzupassen.
Nun Bezug nehmend auf 7 kann das Motorsteuermodul 32 das Motorsystem 20 auf Grundlage der unter Verwendung des Zufallskatalysatormodells bestimmten Kompensationsparameter steuern. Beispielsweise können die Kompensationsparameter in der Steuer- bzw. Regelarchitektur des Nach-Katalysator-Korrekturmoduls 72 als Verstärkungen in einer Proportional-Integral-Differential-Regelarchitektur implementiert sein. Mit anderen Worten werden die Kompensationsparameter als Verstärkungen in einer Regelarchitektur (beispielsweise Proportional-Integral-Differential-Regelarchitektur) verwendet, um auf die Differenz zwischen dem gemessenen Nach-Kat-Signal von dem Nach-Kat-Sensor 58 und dem Soll-Nach-Kat-Signal einzuwirken.
Nun Bezug nehmend auf 8 startet ein beispielhaftes Verfahren zur Steuerung eines Motorsystems auf Grundlage eines Zufallskatalysatormodells bei 100. Bei 100 betreibt das Täuschungsbestimmungsmodul 82 den Motor 22 über einen Fahrzyklus auf Grundlage eines Katalysatormodells. Bei 102 vergleicht das Periodenbestimmungsmodul 86 das gemessene Nach-Kat-Signal mit dem simulierten Nach-Kat-Signal während des Fahrzyklus. Bei 104 bestimmt das Periodenbestimmungsmodul 86 Perioden einer Relaxation entsprechend des Fahrzyklus. Bei 106 bestimmt das Abklingbestimmungsmodul 90 eine Abklingzeit für jede der Relaxationsperioden. Bei 108 bestimmt das Offsetbestimmungsmodul 88 einen Offsetwert für jede der Relaxationsperioden. Bei 110 bestimmt das Verteilungsbestimmungsmodul 92 eine Abklingfunktion auf Grundlage der Abklingzeiten. Bei 112 bestimmt das Verteilungsbestimmungsmodul 92 eine Offsetfunktion auf Grundlage der Offsetwerte. Bei 114 erzeugt das Modul 94 für modellbasierte Kalibrierung ein Zufallskatalysatormodell auf Grundlage der Offset- und Abklingfunktionen. Bei 116 bestimmt das Modul 94 für modellbasierte Kalibrierung Kompensationsparameter auf Grundlage einer Kalibrierung unter Verwendung des Zufallskatalysatormodells. Bei 118 steuert das Motorsteuermodul 32 das Motorsystem 20 auf Grundlage der Kompensationsparameter.

Claims

System zur Kalibrierung eines Motorsteuermoduls (32), umfassend: ein Katalysatorsimulationsmodul (84), das: ein erstes Signal von einem ersten Sauerstoffsensor (56), der stromaufwärts von einem Katalysator (54) angeordnet ist, abtastet, wobei das erste Signal einen Sauerstoffgehalt von durch einen Motor (20) erzeugtem Abgas angibt; und ein Ansprechen eines zweiten Sauerstoffsensors (58), der stromabwärts von dem Katalysator (54) angeordnet ist, unter Verwendung eines Modells des Katalysators (54) und des ersten Signals vorhersagt; ein Komponentenbestimmungsmodul, das ein zweites Signal von dem zweiten Sauerstoffsensor (58) abtastet und das eine Komponente des zweiten Signals auf Grundlage einer Differenz zwischen Abtastungen des zweiten Signals und dem vorhergesagten Ansprechen bestimmt, wobei die Komponente durch von Sauerstoff verschiedene Gase bedingt ist; und ein Kalibrierungsmodul (93), das das Motorsteuermodul (32) auf Grundlage der Komponente des zweiten Signals kalibriert, wobei das Motorsteuermodul (32) eine Menge an Kraftstoff, die in den Motor (20) injiziert wird, steuert.
System nach Anspruch 1, wobei die von Sauerstoff verschiedenen Gase Wasserstoffgas umfassen.
System nach Anspruch 2, wobei das Wasserstoffgas von dem Katalysator (54) freigesetzt wird.
System nach Anspruch 1, wobei das Kalibrierungsmodul (93) eine Steuer- bzw. Regelarchitektur des Motorsteuermoduls (32) kalibriert, und wobei die Steuer- bzw. Regelarchitektur eine Proportional-Integral-Differential-(PID)-Regelung, eine gain scheduled PID-Regelung, eine H-Unendlich-Regelung, eine Sliding-Mode-Regelung (SMC) und eine Fuzzy-Logic-Regelung umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei das Komponentenbestimmungsmodul eine Abklingrate der Differenz bestimmt und das Kalibrierungsmodul (93) das Motorsteuermodul (32) auf Grundlage der Abklingrate kalibriert.
System nach Anspruch 1, wobei das Motorsteuermodul (32) die Menge an Kraftstoff auf Grundlage einer Differenz zwischen einer Soll-Zusammensetzung des Abgases bei dem zweiten Sauerstoffsensor (58) und Signalen steuert, die von dem zweiten Sauerstoffsensor (58) während des Betriebs des Motors (20) empfangen werden.