DE102011008798B4 - Verfahren zum Überwachen einer Luftmassenströmungs-Messeinrichtung in einem Verbrennungsmotor - Google Patents

Verfahren zum Überwachen einer Luftmassenströmungs-Messeinrichtung in einem Verbrennungsmotor Download PDF

Info

Publication number
DE102011008798B4
DE102011008798B4 DE102011008798.2A DE102011008798A DE102011008798B4 DE 102011008798 B4 DE102011008798 B4 DE 102011008798B4 DE 102011008798 A DE102011008798 A DE 102011008798A DE 102011008798 B4 DE102011008798 B4 DE 102011008798B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
air flow
flow rate
intake
engine
mass air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102011008798.2A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102011008798A1 (de
Inventor
Chen-Fang Chang
Jun-Mo Kang
Man-Feng Chang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of DE102011008798A1 publication Critical patent/DE102011008798A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102011008798B4 publication Critical patent/DE102011008798B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0087—Selective cylinder activation, i.e. partial cylinder operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1015—Engines misfires
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, der ausgebildet ist, um in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung zu arbeiten, und mit einer Luftmassenströmungs-Messeinrichtung ausgestattet ist, wobei das Verfahren umfasst, dass:
ein Motor-Verbrennungszustand überwacht wird;
Zustande von Motorbetriebsparametern überwacht werden;
eine nominelle Einlass-Luftmassenströmungsrate berechnet wird, die den Zuständen der Motorbetriebsparameter entspricht;
eine Einlass-Luftmassenströmungsrate geschätzt wird, die der nominellen Einlass-Luftmassenströmungsrate und dem Motor-Verbrennungszustand entspricht;
eine Einlass-Luftmassenströmungsrate mit der Luftmassenströmungs-Messeinrichtung gemessen wird;
die geschätzte und die gemessene Einlass-Luftmassenströmungsrate verglichen werden; und
eine Störung detektiert wird, die sich auf die Luftmassenströmungs-Messeinrichtung bezieht, wenn eine Differenz zwischen der geschätzten und der gemessenen Einlass-Luftmassenströmungsrate einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft das Überwachen des Betriebs von Luftmassenströmungs-Messeinrichtungen in Verbrennungsmotoren.
  • Bewerkstelligt wird dies mit einem Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1, 8 und 9.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • HINTERGRUND
  • Bekannte Motoren mit Funkenzündung (SI-Motoren) leiten ein Luft/Kraftstoffgemisch in jeden Zylinder ein, das in einem Kompressionstakt komprimiert und durch eine Zündkerze gezündet wird. Bekannte Motoren mit Kompressionszündung spritzen unter Druck stehenden Kraftstoff in der Nähe eines oberen Totpunkts (TDC) des Kompressionstakts in einen Verbrennungszylinder ein, welcher Kraftstoff bei der Einspritzung zündet. Die Verbrennung umfasst sowohl für Benzinmotoren als auch für Dieselmotoren vorgemischte oder Diffusionsflammen, die durch die Fluidmechanik gesteuert werden.
  • SI-Motoren können in einer Vielzahl von verschiedenen Verbrennungsmodi arbeiten, die einen homogenen SI-Verbrennungsmodus und einen SI-Verbrennungsmodus mit geschichteter Ladung umfassen. SI-Motoren können ausgebildet sein, um unter vorbestimmten Drehzahl/Lastbetriebsbedingungen in einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu arbeiten, was auch austauschbar als Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennung) bezeichnet wird. Die Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennung) umfasst einen verteilten, flammenlosen Selbstzündungs-Verbrennungsprozess, der durch die Oxidationschemie gesteuert wird. Ein Motor, der in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) arbeitet, weist eine Zylinderladung auf, die zu der Schließzeit des Einlassventils vorzugsweise homogen bezüglich der Zusammensetzung, der Temperatur und der restlichen Abgase ist. Die Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennung) ist ein verteilter, kinetisch gesteuerter Verbrennungsprozess, bei dem der Motor mit einem verdünnten Luft/Kraftstoffgemisch, d. h. magerer als am Luft/Kraftstoff-Stöchiometriepunkt, mit relativ niedrigen Spitzen-Verbrennungstemperaturen arbeitet, was zu geringen Stickstoffoxid-Emissionen (NOx-Emissionen) führt. Das homogene Luft/Kraftstoffgemisch minimiert das Auftreten von fetten Zonen, die Rauch und Partikelemissionen bilden.
  • Die Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennung) hängt stark von Faktoren ab, wie beispielsweise der Zusammensetzung, der Temperatur und dem Druck der Zylinderladung bei dem Schließen des Einlassventils. Daher müssen die Steuereingaben für den Motor sorgfältig abgestimmt werden, um eine Selbstzündungsverbrennung sicherzustellen. Strategien für die Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennung) können die Verwendung einer Abgasrekompressions-Ventilstrategie umfassen. Die Abgasrekompressions-Ventilstrategie umfasst, dass eine Zylinderladungstemperatur durch ein Einschließen von heißem Restgas aus einem vorhergehenden Motorzyklus gesteuert wird, indem der Ventilschließzeitpunkt eingestellt wird. Gemäß der Abgasrekompressionsstrategie schließt das Auslassventil vor dem oberen Totpunkt (TDC), und das Einlassventil öffnet nach dem TDC, was eine Dauer mit negativer Ventilüberlappung (NVO-Dauer) erzeugt, in der sowohl die Auslass- als auch die Einlassventile geschlossen sind, wodurch das Abgas eingeschlossen wird. Die Öffnungszeitpunkte der Einlass- und der Auslassventile liegen vorzugsweise symmetrisch relativ zu dem TDC des Einlasstakts. Sowohl eine Zylinderladungszusammensetzung als auch eine Zylinderladungstemperatur werden durch den Schließzeitpunkt des Auslassventils stark beeinflusst. Insbesondere kann mehr heißes Restgas aus einem vorhergehenden Zyklus mit einem früheren Schließen des Auslassventils zurückgehalten werden, was weniger Raum für eine eintretende Frischluftmasse lässt, wodurch die Zylinderladungstemperatur zunimmt und die Zylindersauerstoffkonzentration abnimmt. Gemäß der Abgasrekompressionsstrategie werden der Schließzeitpunkt des Auslassventils und der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils durch die NVO-Dauer gemessen.
  • Während des Motorbetriebs wird die Motorluftströmung gesteuert, indem die Position des Drosselventils selektiv eingestellt wird und indem das Öffnen und Schließen von Einlassventilen und Auslassventilen eingestellt wird. Bei derart ausgestatteten Motorsystemen kann das Öffnen und Schließen der Einlassventile und der Auslassventile unter Verwendung eines Systems zur variablen Ventilbetätigung durchgeführt werden, das eine variable Nockenphaseneinstellung und einen auswählbaren mehrstufigen Ventilhub umfasst, z. B. mehrstufige Nocken, die zwei oder mehr Ventilhubpositionen liefern. Im Gegensatz zu der Drosselpositionsänderung ist die Änderung der Ventilposition des mehrstufigen Ventilhubmechanismus eine diskrete Änderung und nicht kontinuierlich.
  • Wenn ein Motor in einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus) arbeitet, umfasst die Motorsteuerung einen Betrieb mit magerem oder stöchiometrischem Luft/Kraftstoffverhältnis, bei dem die Drossel weit offen ist, um Motorpumpverluste zu minimieren. Wenn der Motor in dem SI-Verbrennungsmodus arbeitet, umfasst die Motorsteuerung einen Betrieb mit stöchiometrischem Luft/Kraftstoffverhältnis, bei dem das Drosselventil über einen Bereich von Positionen von 0% bis 100% der weit offenen Position gesteuert wird, um die Einlassluftströmung zum Erreichen des stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnisses zu steuern.
  • Wenn ein Motor in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) arbeitet, der eine Rückführung von Abgas unter Verwendung eines Systems zur variablen Ventilbetätigung umfasst, hängt die selbstgezündete Verbrennung von der Temperatur, der Zusammensetzung und dem Druck der Zylinderladung bei dem Schließen des Einlassventils ab, was umfasst, dass ein großer Anteil der Zylinderladung Restgas ist. Beispielsweise wird die Temperatur der Zylinderladung bei der Abgasrekompressionsstrategie gesteuert, indem das heiße Restgas aus dem vorhergehenden Motorzyklus durch ein Schließen des Auslassventils früh während des Auslasstakts eingeschlossen wird, während das Einlassventil zu einem späten Zeitpunkt symmetrisch zu dem Schließzeitpunkt des Auslassventils geöffnet wird. Die Zusammensetzung und die Temperatur der Zylinderladung hängen davon ab, wie früh das Auslassventil während des Auslasstakts schließt. Wenn das Auslassventil früher während des Auslasstakts schließt, wird eine größere Menge des heißen Restgases aus dem vorhergehenden Motorzyklus in dem Zylinder eingeschlossen, wodurch die Temperatur der Zylinderladung zunimmt.
  • Die Menge des Restgases, die während des Betriebs in dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-Verbrennungsmodus) eingeschlossen wird, ist relativ klein, und daher ist die Wirkung der Restgastemperatur auf die Menge der Frischluftladung nicht signifikant. Wenn ein Motor in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) arbeitet, enthält die Zylinderladung eine signifikante Menge des heißen Restgases, welche die Menge der eintretenden Frischluftladung wesentlich beeinflussen kann. Dies liegt daran, dass dann, wenn die große Menge von heißem Restgas während der Rekompression komprimiert wird, eine signifikante Wärmemenge auf die Zylinderwand übertragen wird, wenn sich der Kolben in Richtung des oberen Totpunkts bewegt. Wenn das Einlassventil zu einem späten Zeitpunkt symmetrisch zu dem Schließzeitpunkt des Auslassventils öffnet, ist der Druck des Restgases daher signifikant niedriger als dann, wenn das Auslassventil schließt, was einen Unterdruck in dem Zylinder erzeugt, der unterstützt, dass zusätzliche Frischluft in den Zylinder eintritt. Wenn es jedoch eine unvollständige Verbrennung oder keine Verbrennung in einem oder mehreren Zylindern gibt, z. B. infolge einer Fehlzündung, einer Teilverbrennung oder einer Kraftstoffabschaltung (z. B. während eines Verlangsamungsereignisses), kann die Temperatur des Restgases signifikant niedriger sein. Bei einem solchen Motorbetrieb ist der Betrag der Wärmeübertragung minimal, und der Unterdruck ist geringer, der in dem Zylinder erzeugt wird, wenn das Einlassventil öffnet. Daher nimmt die Motor-Luftmassenströmung ab, wenn es eine unvollständige Verbrennung oder keine Verbrennung in einem oder mehreren der Zylinder gibt.
  • Bekannte Antriebsstrang-Steuerarchitekturen umfassen Luftmassenströmungs-Messeinrichtungen zum Überwachen einer Einlassluftströmung in den Motor. Eine Ausführungsform einer Luftmassenströmungs-Messeinrichtung verwendet die Anemometrie, um die Einlass-Luftmassenströmungsrate zu ermitteln. Bekannte anemometrische Messsysteme umfassen, dass eine Detektionseinrichtung mit elektrischen Widerstandseigenschaften, die mit der Luftmassenströmung korrelieren, in der Einlassluftströmung angeordnet wird. Die Detektionseinrichtung kann in eine bekannte elektrische Schaltung eingebunden werden, die eine Messung und eine Signalkonditionierung umfasst, um einen elektrischen Strom zu messen, der über diese fließt. Es besteht eine Korrelation zwischen dem elektrischen Strom, der über die Detektionseinrichtung fließt, und der Luftmassenströmung über die Detektionseinrichtung, die unter Verwendung der elektrischen Schaltung gemessen und kalibriert werden kann. Die elektrische Schaltung überträgt die Luftmassenströmung an ein Steuermodul. Ausführungsformen von anemometrischen Detektionssystemen können unterschiedliche Detektionssysteme, z. B. mit Hitzdraht und heißem Film, sowie unterschiedliche elektrische Schaltungen umfassen.
  • Bekannte Antriebsstrang-Steuerarchitekturen umfassen Systeme zum Überwachen des Betriebs der Luftmassenströmungs-Messeinrichtung, um eine korrekte Motorsteuerung und einen korrekten Motorbetrieb sicherzustellen und um Komponenten- und Systemstörungen zu identifizieren. Die Überwachungsanforderungen für eine Luftmassenströmungs-Messeinrichtung umfassen ein Überwachen, um elektrische Kurzschlüsse und offene Stromkreise zu detektieren. Die Überwachungsanforderungen für einen Luftmassenströmungssensor umfassen ein Überwachen, um eine Strömung bezüglich einer Bereichseinhaltungs-Plausibilität zu detektieren, wobei eine Signalausgabe von einer Luftmassenströmungs-Messeinrichtung bezüglich einer Signalverzerrung oder unerwarteten Schwankungen überwacht wird. Bekannte Störungen bezüglich der Bereichseinhaltung für eine Luftmassenströmungs-Messeinrichtung können durch Störungen, die den Widerstand bzw. die Widerstände von Elementen der elektrischen Schaltungen beeinflussen, durch Störungen, die den Widerstand der Detektionseinrichtung verändern, und durch Störungen verursacht werden, die Aspekte der Detektionseinrichtung verändern, die ihre Kapazität zum Messen der eintretenden Luft stören, wie beispielsweise ein Ansammeln von Staub an der Detektionseinrichtung und Änderungen, die sich auf deren Orientierung in der Luftströmung beziehen.
  • Bezüglich des druckschriftlichen Standes der Technik sei auf die DE 199 41 006 A1 verwiesen, die ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors beschreibt, der mit einer Luftmassenströmungs-Messeinrichtung ausgestattet ist, wobei Zustände von Motorbetriebsparametern überwacht werden; eine nominelle Einlass-Luftmassenströmungsrate berechnet wird, die den Zuständen der Motorbetriebsparameter entspricht; eine Einlass-Luftmassenströmungsrate geschätzt wird, die der nominellen Einlass-Luftmassenströmungsrate entspricht; eine Einlass-Luftmassenströmungsrate mit der Luftmassenströmungs-Messeinrichtung gemessen wird; die geschätzte und die gemessene Einlass-Luftmassenströmungsrate verglichen werden; und eine Störung detektiert wird, die sich auf die Luftmassenströmungs-Messeinrichtung bezieht, wenn eine Differenz zwischen der geschätzten und der gemessenen Einlass-Luftmassenströmungsrate einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
  • Die DE 199 63 638 A1 beschreibt ein Verfahren zur Überwachung der Funktionen zur zeitweiligen Abschaltung der Gaswechselventile einzelner Zylinder oder Zylindergruppen bei Verbrennungsmotoren, bei denen die Gaswechselventile der zeitweilig abzuschaltenden Zylinder für die Dauer der Abschaltung im geschlossenen Zustand deaktiviert werden, und bei dem zur Überwachung ein Vergleich zwischen zwei Signalen durchgeführt wird, die ein Maß für die in den Verbrennungsmotor strömende Luftmasse liefern und bei dem ein Missverhältnis zwischen beiden Signalen als Fehler in der genannten Wirkungskette gewertet wird.
  • Des Weiteren ist aus der DE 11 2007 000 998 T5 ein Verfahren zur ungefilterten Einlassluftdurchsatzermittlung in einem im Wesentlichen ungedrosselten Verbrennungsmotor bekannt geworden, das umfasst, dass ein Einlassluftdurchsatz unter Verwendung einer Differentialgleichung niedriger Ordnung modelliert wird, die einen Term für den geschätzten Luftdurchsatz und einen Term für den gewünschten Luftdurchsatz umfasst, wobei der tatsächliche Luftdurchsatz dem gewünschten Luftdurchsatz wie durch die Differentialgleichung niedriger Ordnung beschreiben folgt; und die Differentialgleichung niedriger Ordnung gemäß adaptiven Parametern abgestimmt wird, wobei die adaptiven Parameter auf den Term für den geschätzten Luftdurchsatz und den Term für den gewünschten Luftdurchsatz wirken; wobei die adaptiven Parameter adaptiert werden, um einen Fehler zwischen dem Term für den geschätzten Luftdurchsatz und dem tatsächlichen Luftdurchsatz zu minimieren.
  • Letztendlich beschreibt die US 2009/0 312 941 A1 ein Verfahren zum Unterscheiden zwischen Verbrennungsproblemen und Sensorfehlern innerhalb eines Motors, das das Überwachen von Drucksensordaten von einem Zylinder innerhalb des Motors, das Überwachen von Motordaten, die die Verbrennungsgesundheit beschreiben, von einer anderen Quelle als einem Drucksensor, das Analysieren der Drucksensordaten, um ein anomales Verbrennungsereignis zu diagnostizieren, das Vergleichen des anomalen Verbrennungsereignisses mit der Analyse der Motordaten und das Anzeigen einer Drucksensor-Fehlerwarnung umfasst, wenn der Vergleich einen Drucksensorfehler diagnostiziert.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, der ausgebildet ist, um in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung zu arbeiten, und mit einer Luftmassenströmungs-Messeinrichtung ausgestattet ist, umfasst, dass ein Motor-Verbrennungszustand überwacht wird, dass Zustände von Motorbetriebsparametern überwacht werden, dass eine nominelle Einlass-Luftmassenströmungsrate berechnet wird, die den Zuständen der Motorbetriebsparameter entspricht, dass eine Einlass-Luftmassenströmungsrate geschätzt wird, die der nominellen Einlass-Luftmassenströmungsrate und dem Motor-Verbrennungszustand entspricht, dass eine Einlass-Luftmassenströmungsrate mit der Luftmassenströmungs-Messeinrichtung gemessen wird, dass die geschätzte und die gemessene Einlass-Luftmassenströmungsrate verglichen werden und dass eine Störung bezogen auf die Luftmassenströmungs-Messeinrichtung detektiert wird, wenn eine Differenz zwischen der geschätzten und der gemessenen Einlass-Luftmassenströmungsrate einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, von denen:
  • 1 eine schematische Zeichnung eines beispielhaften Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 2 ein algorithmisches Flussdiagramm gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
  • 3 eine Datengraphik gemäß der vorliegenden Offenbarung ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, wobei das Gezeigte nur zu dem Zweck dient, bestimmte beispielhafte Ausführungsformen darzustellen, zeigt 1 schematisch einen Verbrennungsmotors 10 und ein begleitendes Steuermodul 5, die gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung konstruiert wurden. Der Motor 10 ist in mehreren Verbrennungsmodi selektiv betriebsfähig, die einen Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus), einen homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) und einen Zwischen-Verbrennungsmodus mit geschichteter Ladung und Funkenzündung umfassen. Der Motor 10 ist bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis und bei einem Luft/Kraftstoffverhältnis, das hauptsächlich überstöchiometrisch ist, selektiv betriebsfähig. Die Offenbarung kann auf verschiedene Verbrennungsmotorsysteme und Verbrennungszyklen angewendet werden.
  • Bei einer Ausführungsform kann der Motor 10 mit einer Getriebeeinrichtung gekoppelt sein, um eine Traktionsleistung auf einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs zu übertragen. Das Getriebe kann eine Hybridgetriebe umfassen, das Drehmomentmaschinen aufweist, die dazu dienen, die Traktionsleistung auf einen Antriebsstrang zu übertragen.
  • Der beispielhafte Motor 10 umfasst einen Mehrzylinder-Viertaktverbrennungsmotor mit Direkteinspritzung, der Hubkolben 14 aufweist, die in Zylindern 15 verschiebbar sind, die Verbrennungskammern 16 mit variablem Volumen definieren. Jeder Kolben 14 ist mit einer rotierenden Kurbelwelle 12 verbunden, durch welche die lineare Hubbewegung in eine Drehbewegung übersetzt wird. Ein Lufteinlasssystem liefert Einlassluft an einen Einlasskrümmer 29, der die Luft in Einlasskanäle der Verbrennungskammern 16 leitet und verteilt. Das Lufteinlasssystem umfasst ein Luftströmungs-Kanalsystem und Einrichtungen, um die Luftströmung zu überwachen und zu steuern. Die Lufteinlasseinrichtungen umfassen vorzugsweise eine Luftmassenströmungs-Messeinrichtung, die einen Luftmassenströmungssensor 32 aufweist, um bei einer Ausführungsform die Einlass-Luftmassenströmungsrate des Motors zu überwachen. Der Luftmassenströmungssensor 32 ist ferner vorzugsweise ausgebildet, um eine entsprechende Temperatur der Einlassluft zu überwachen. Ein Drosselventil 34 umfasst vorzugsweise eine elektronisch gesteuerte Einrichtung, die verwendet wird, um die Luftströmung zu dem Motor 10 in Ansprechen auf ein Steuersignal (ETC) von dem Steuermodul 5 zu steuern. Ein Drucksensor 36 in dem Einlasskrümmer 29 ist ausgebildet, um den Krümmerabsolutdruck und den barometrischen Druck zu überwachen. Ein äußerer Strömungsdurchgang führt Abgase aus dem Motorauslass zu dem Einlasskrümmer 29 zurück und weist ein Strömungssteuerventil auf, das als ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 38 bezeichnet wird. Das Steuermodul 5 dient dazu, die Massenströmung des Abgases zu dem Einlasskrümmer 29 zu steuern, indem das Öffnen des AGR-Ventils 38 gesteuert wird.
  • Die Luftströmung aus dem Einlasskrümmer 29 in die Verbrennungskammer 16 wird durch ein oder mehrere Einlassventil(e) 20 gesteuert. Die Abgasströmung aus der Verbrennungskammer 16 wird durch ein oder mehrere Auslassventil(e) 18 zu einem Auslasskrümmer 39 gesteuert. Der Motor 10 ist mit Systemen ausgestattet, um das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 zu steuern und einzustellen. Bei einer Ausführungsform kann das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 gesteuert und eingestellt werden, indem eine Einlass- und eine Auslasseinrichtung 22 bzw. 24 für eine variable Nockenphaseneinstellung/variable Hubsteuerung (VCP/VLC-Einrichtung) gesteuert werden. Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 sind ausgebildet, um eine Einlassnockenwelle 21 bzw. eine Auslassnockenwelle 23 zu steuern und zu betreiben. Die Drehungen der Einlass- und der Auslassnockenwelle 21 und 23 sind mit der Drehung der Kurbelwelle 12 verknüpft und mit dieser indiziert, wodurch das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 mit den Positionen der Kurbelwelle 12 und der Kolben 14 verbunden ist.
  • Die Einlass-VCP/VLC-Einrichtung 22 umfasst vorzugsweise einen Mechanismus, der dazu dient, für jeden Zylinder 15 in Ansprechen auf ein Steuersignal (EINLASS) von dem Steuermodul 5 einen Ventilhub des Einlassventils bzw. der Einlassventile 20 umzuschalten und zu steuern sowie eine Phaseneinstellung der Einlassnockenwelle 21 variabel anzupassen und zu steuern. Die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 24 umfasst vorzugsweise einen steuerbaren Mechanismus, der dazu dient, für jeden Zylinder 15 in Ansprechen auf ein Steuersignal (AUSLASS) von dem Steuermodul 5 den Ventilhub des Auslassventils bzw. der Auslassventile 18 variabel umzuschalten und zu steuern sowie die Phaseneinstellung der Auslassnockenwelle 23 variabel anzupassen und zu steuern.
  • Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 weisen vorzugsweise jeweils einen steuerbaren zweistufigen Mechanismus zur variablen Hubsteuerung (VLC-Mechanismus) auf, der dazu dient, das Ausmaß des Ventilhubs oder des Öffnens des Einlass- und des Auslassventils bzw. der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 auf eine von zwei diskreten Stufen zu steuern. Die zwei diskreten Stufen umfassen vorzugsweise eine Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (ungefähr 4–6 mm bei einer Ausführungsform), vorzugsweise für einen Betrieb bei niedriger Drehzahl und niedriger Last, sowie eine Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (ungefähr 8–13 mm bei einer Ausführungsform), vorzugsweise für einen Betrieb bei hoher Drehzahl und hoher Last. Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 weisen vorzugsweise jeweils einen Mechanismus zur variablen Nockenphaseneinstellung (VCP-Mechanismus) auf, um die Phaseneinstellung (d. h. ein relatives Timing) des Öffnens und Schließens des Einlassventils (der Einlassventile) 20 bzw. des Auslassventils (der Auslassventile) 18 zu steuern und anzupassen. Das Anpassen der Phaseneinstellung bezieht sich auf eine Verschiebung der Öffnungszeiten des Einlass- und des Auslassventils bzw. der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 relativ zu den Positionen der Kurbelwelle 12 und des Kolbens 14 in dem jeweiligen Zylinder 15. Die VCP-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 weisen vorzugsweise jeweils einen Autoritätsbereich auf die Phaseneinstellung von ungefähr 60°–90° der Kurbelwellendrehung auf, wodurch zugelassen wird, dass das Steuermodul 5 das Öffnen und Schließen des Einlass- oder des Auslassventils bzw. der Einlass- oder der Auslassventile 20 oder 18 relativ zu der Position des Kolbens 14 für jeden Zylinder 15 nach früh oder nach spät verstellt. Der Autoritätsbereich auf die Phaseneinstellung ist durch die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 definiert und begrenzt. Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 weisen Nockenwellen-Positionssensoren auf, um Drehpositionen der Einlass- und der Auslassnockenwelle 21 und 23 zu ermitteln. Die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 werden unter Verwendung einer elektrohydraulischen, hydraulischen oder elektrischen Steuerkraft betätigt, die durch das Steuermodul 5 gesteuert wird.
  • Der Motor 10 weist ein Kraftstoffeinspritzungssystem auf, das mehrere Hochdruck-Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28 umfasst, die jeweils ausgebildet sind, um eine Kraftstoffmasse in Ansprechen auf ein Signal von dem Steuermodul 5 in eine der Verbrennungskammerm 16 direkt einzuspritzen. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28 werden von einem Kraftstoffverteilsystem mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgt.
  • Der Motor 10 weist ein Funkenzündungssystem auf, durch das Zündfunkenenergie an eine Zündkerze 26 geliefert werden kann, um Zylinderladungen in jeder der Verbrennungskammern 16 in Ansprechen auf ein Signal (IGN) von dem Steuermodul 5 zu zünden oder bei dem Zünden zu unterstützen.
  • Der Motor 10 ist mit verschiedenen Detektionseinrichtungen zum Überwachen von Motorbetriebsparametern ausgestattet, welche einen Kurbelsensor 42, der eine Ausgabe RPM aufweist und dazu dient, die Kurbelwellen-Drehposition zu überwachen, d. h. den Kurbelwinkel und die Kurbeldrehzahl, bei einer Ausführungsform einen Verbrennungssensor 30, der ausgebildet ist, um die Verbrennung zu überwachen, und einen Abgassensor 40 umfassen, der ausgebildet ist, um Abgase zu überwachen, typischerweise ein Sensor für das Luft/Kraftstoffverhältnis. Der Verbrennungssensor 30 umfasst eine Sensoreinrichtung, die dazu dient, einen Zustand eines Verbrennungsparameters zu überwachen, und er ist als ein Zylinderdrucksensor dargestellt, der dazu dient, den Verbrennungsdruck in dem Zylinder zu überwachen. Die Signalausgabe des Verbrennungssensors 30 und des Kurbelsensors 42 wird durch das Steuermodul 5 überwacht, das die Verbrennungsphaseneinstellung ermittelt, d. h. den zeitlichen Verlauf des Verbrennungsdrucks relativ zu dem Kurbelwinkel der Kurbelwelle 12 für jeden Zylinder 15 für jeden Verbrennungszyklus. Der Verbrennungssensor 30 kann auch durch das Steuermodul 5 überwacht werden, um einen mittleren effektiven Druck (IMEP) für jeden Zylinder 15 für jeden Verbrennungszyklus zu ermitteln. Der Motor 10 und das Steuermodul 5 sind vorzugsweise mechanisiert, um Zustände des IMEP für jeden der Zylinder 15 des Motors während jedes Zylinder-Zündungsereignisses zu überwachen und zu ermitteln. Alternativ können andere Detektionssysteme verwendet werden, um innerhalb des Umfangs der Offenbarung Zustände anderer Verbrennungsparameter zu überwachen, z. B. Zündungssysteme mit Ionendetektion und nicht eingreifende Zylinderdrucksensoren. Die Signalausgabe von dem Verbrennungssensor 30 wird durch das Steuermodul 5 überwacht, um das Vorhandensein einer unvollständigen Verbrennung oder keiner Verbrennung zu ermitteln, z. B. aufgrund eines Fehlzündungsereignisses eines Zylinders oder einer Teilverbrennung einer Verbrennungsladung, was durch einen verringerten Verbrennungsdruck des Zylinders angegeben wird.
  • Das Steuermodul 5 kann eine beliebige geeignete Form annehmen, einschließlich beliebiger Kombinationen eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC) oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise, eines elektronischen Schaltkreises oder mehrerer elektronischer Schaltkreise, einer zentrale Verarbeitungseinheit oder mehrerer zentraler Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise ein Mikroprozessor bzw. Mikroprozessoren) und eines zugeordneten Speichers und einer zugeordneten Archivierung (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Arbeitsspeicher, Festplatte usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eines Schaltkreises der Schaltungslogik oder mehrerer Schaltkreise der Schaltungslogik, einer oder mehrerer Eingabe/Ausgabe-Schaltung(en) und -Einrichtungen, geeigneter Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen sowie anderer geeigneter Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Das Steuermodul weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, die residente Software-Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die in dem Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen zu schaffen. Die Algorithmen werden vorzugsweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt. Die Algorithmen werden beispielsweise von einer zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt und dienen dazu, Eingaben von den Detektionseinrichtungen und anderen Steuermodulen im Netzwerk zu überwachen sowie Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Aktuatoren zu steuern. Die Schleifenzyklen können während des laufenden Motor- und Fahrzeugbetriebs in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, beispielsweise jede 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf ein Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
  • Im Betrieb überwacht das Steuermodul 5 Eingaben von den zuvor erwähnten Sensoren, um Zustände von Motorbetriebsparametern zu ermitteln. Das Steuermodul 5 ist ausgebildet, um Eingabesignale von einem Betreiber zu empfangen (z. B. mittels eines Gaspedals und eines Bremspedals), um eine Drehmomentanforderung eines Betreibers zu ermitteln. Das Steuermodul 5 überwacht die Sensoren, welche die Motordrehzahl und die Einlasslufttemperatur sowie die Kühlmitteltemperatur und andere Umgebungsbedingungen angeben.
  • Das Steuermodul 5 führt einen darin gespeicherten algorithmischen Code aus, um die zuvor erwähnten Aktuatoren zum Bilden der Zylinderladung zu steuern, was das Steuern der Drosselposition, des Funkenzündungszeitpunkts, der Masse und des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung, der AGR-Ventilposition, um die Strömung zurückgeführter Abgase zu steuern, und des Zeitpunkts sowie der Phaseneinstellung der Einlass- und/oder Auslassventile bei derart ausgestatteten Motoren umfasst. Der Zeitpunkt und die Phaseneinstellung des Ventils können bei einer Ausführungsform eine NVO und einen Hub einer Auslassventil-Wiederöffnung umfassen (bei einer Abgas-Rückatmungsstrategie). Das Steuermodul 5 kann betrieben werden, um den Motor 10 während des laufenden Fahrzeugbetriebs ein- und auszuschalten, und es kann betrieben werden, um einen Teil der Verbrennungskammern 15 oder einen Teil der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 durch eine Steuerung einer Kraftstoff- und Zündfunken- sowie Ventildeaktivierung selektiv zu deaktivieren. Das Steuermodul 5 kann das Luft/Kraftstoffverhältnis basierend auf einer Rückkopplung von einem Abgassensor 40 steuern.
  • Während des Motorbetriebs ist das Drosselventil 34 in den Verbrennungsmodi mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodi), z. B. dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) mit einzelner und doppelter Einspritzung, vorzugsweise im Wesentlichen weit offen, wobei der Motor 10 bei einem mageren Luft/Kraftstoffverhältnis gesteuert wird. Die im Wesentlichen weit offene Drossel kann einen völlig ungedrosselten Betrieb oder einen leicht gedrosselten Betrieb umfassen, um einen Unterdruck in dem Einlasskrümmer 29 zu erzeugen, um eine AGR-Strömung zu bewirken. Bei einer Ausführungsform wird die AGR-Masse in dem Zylinder auf eine hohe Verdünnungsrate gesteuert, z. B. auf mehr als 40% der Zylinderluftladung. Die Einlass- und Auslassventile 20 und 18 befinden sich in der Position mit niedrigem Hub, und die Einlass- und Auslasshubzeitpunkte arbeiten mit NVO. Ein oder mehrere Kraftstoffeinspritzungsereignisse können während eines Motorzyklus ausgeführt werden, was zumindest eine Einspritzung während einer Kompressionsphase umfasst.
  • Während des Motorbetriebs in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) wird das Drosselventil 34 gesteuert, um die Luftströmung zu regeln. Der Motor 10 wird auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis gesteuert, und die Einlass- und Auslassventile 20 und 18 befinden sich in der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub, und der Einlass- und der Auslasshubzeitpunkt arbeiten mit einer positiven Ventilüberlappung. Ein Kraftstoffeinspritzungsereignis wird vorzugsweise während einer Kompressionsphase eines Motorzyklus ausgeführt, vorzugsweise wesentlich vor dem TDC. Die Funkenzündung wird vorzugsweise zu einer vorbestimmten Zeit nach der Kraftstoffeinspritzung entladen, wenn die Luftladung in dem Zylinder im Wesentlichen homogen ist.
  • Der Zwischen-Verbrennungsmodus mit geschichteter Ladung und Funkenzündung umfasst einen im Wesentlichen überstöchiometrischen Betrieb. Der Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt befindet sich vorzugsweise bezüglich der Zeit in der Nähe des Funkenzündungszeitpunkts, um zu verhindern, dass das Luft/Kraftstoffgemisch in ein gleichmäßig verteiltes Gemisch homogenisiert. Die eingespritzte Kraftstoffmasse wird in die Verbrennungskammer 15 eingespritzt, wobei sich zu der Zeit der Funkenzündung fette Lagen um die Zündkerze herum und Gebiete mit magererem Luft/Kraftstoffverhältnis weiter außerhalb befinden. Ein Kraftstoffeinspritzungspuls kann dann, wenn das Zündfunkenereignis beginnt, oder unmittelbar vor diesem enden.
  • 2 zeigt ein algorithmisches Flussdiagramm 200 zum Ausführen einer Plausibilitätsprüfung bezüglich einer Bereichseinhaltung an dem Luftmassenströmungssensor 32, die vorzugsweise während des Motorbetriebs in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung ausgeführt wird. Die Plausibilitätsprüfung bezüglich der Bereichseinhaltung an dem Luftmassenströmungssensors 32 umfasst, dass ein Motor-Verbrennungszustand überwacht wird, dass der Motorbetrieb überwacht wird und dass Zustände von Motorbetriebsparametern, die sich auf die Luftströmung beziehen, ermittelt werden, wenn in dem Modus mit gesteuerter Selbstzündung gearbeitet wird. Es wird eine nominelle Einlass-Luftmassenströmungsrate berechnet, die dem überwachten Motor-Verbrennungszustand und den Zuständen der Motorbetriebsparameter zugeordnet ist. Eine Einlass-Luftmassenströmungsrate des Motors kann geschätzt werden, die der nominellen Einlass-Luftmassenströmungsrate und dem Motor-Verbrennungszustand entspricht. Gleichzeitig wird die Einlass-Luftmassenströmungsrate des Motors unter Verwendung des Luftmassenströmungssensors 32 gemessen und mit der geschätzten Einlass-Luftmassenströmungsrate verglichen, um zu ermitteln, ob eine Störung bezüglich der Bereichseinhaltung vorliegt.
  • Während des Betriebs in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) wird die Motorverbrennung überwacht (205), und es wird eine Drehmomentanforderung eines Betreibers überwacht (210). Wenn die Ergebnisse des Überwachens des Motor-Verbrennungszustands eine unvollständige Verbrennung oder keine Verbrennung angeben, z. B. aufgrund des Vorhandenseins eines oder mehrerer Fehlzündungsereignisse oder Teilverbrennungen eines Zylinders (215), oder wenn die Drehmomentanforderung des Betreibers angibt, dass der Betreiber eine geschlossene Drossel angewiesen hat, was zu einem Kraftstoffabschaltereignis führt (220), z. B. indem er seinen Fuß von einem Gaspedal entfernt, wird ein Algorithmus ausgeführt, um eine Plausibilitätsprüfung bezüglich einer Bereichseinhaltung auszuführen, um das Vorhandensein einer Störung in dem Luftmassenströmungssensor 32 zu detektieren (225). Die Fehlzündungsereignisse und Teilverbrennungen eines Zylinders können detektiert werden, indem die Signalausgaben von dem Verbrennungssensor 30 überwacht werden.
  • 3 zeigt graphisch eine gemessene Einlass-Luftmassenströmungsrate über der Zeit für einen beispielhaften Vierzylindermotor, der in dem Modus mit gesteuerter Selbstzündung arbeitet, wobei vier der vier Zylinder zünden, drei der vier Zylinder zünden, zwei der vier Zylinder zünden und kein Zylinder zündet (Kraftstoffabschaltung). Die Wirkung einer unvollständigen Verbrennung oder keiner Verbrennung, wie sie beispielsweise mit einer Fehlzündung und einer teilweisen/unvollständigen Verbrennung eines Zylinders verbunden ist, wird verwendet, wie nachstehend unter Bezugnahme auf Gleichung 1 beschrieben ist.
  • Die Plausibilitätsprüfung bezüglich der Bereichseinhaltung umfasst, dass Zustände von Motorbetriebsparametern überwacht werden, die beispielsweise die Motordrehzahl (RPM), die Position der Drossel 34 (Drossel), den Krümmerdruck (MAP), die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Einlass- und Auslassventile 20 und 18, die Größe des Hubs der Einlass- und Auslassventile 20 und 18, die Einlasslufttemperatur, den barometrischen Druck und andere verwandte Motorbetriebsparameter umfassen (230). Es kann eine nominelle Einlass-Luftmassenströmungsrate (MAFnorm) berechnet werden, die den speziellen Motorparametern und überwachten Zuständen der Motorbetriebsparameter entspricht (235). Ein Fachmann kann bekannte Verfahren verwenden, um die nominelle Einlass-Luftmassenströmungsrate basierend auf einem effektiven volumetrischen Zylinderhubraum zu berechnen, der einem Einlassventil-Schließzeitpunkt (IVC) und einem Auslassventil-Schließzeitpunkt (EVC), der Motordrehzahl (RPM) sowie dem Krümmerdruck (MAP) entspricht.
  • Die geschätzte Einlass-Luftmassenströmungsrate MAFest entspricht der nominellen Einlass-Luftmassenströmungsrate und dem Motor-Verbrennungszustand (245). Dies umfasst, dass eine Anzahl von zündenden Zylindern k und eine Verringerungsverhältnis α ermittelt werden. Das Verringerungsverhältnis α umfasst eine Verringerung in der Luftströmung aufgrund einer unvollständigen Verbrennung oder keiner Verbrennung, und es ist basierend auf den Motorbetriebszuständen kalibrierbar (240). Die geschätzte Einlass-Luftmassenströmungsrate MAFest wird basierend auf der nominellen Einlass-Luftmassenströmungsrate wie folgt berechnet: MAFest = k / nMAFnorm + n – k / nαMAFnorm, 0 < α < 1 [1] wobei n die Anzahl der Motorzylinder ist.
  • Gleichzeitig wird die Einlass-Luftmassenströmungsrate MAFmeas des Motors unter Verwendung des Luftmassenströmungssensors 32 gemessen (250). Die gemessene Einlass-Luftmassenströmungsrate MAFmeas des Motors wird mit der geschätzten Einlass-Luftmassenströmungsrate MAFest verglichen, um eine Differenz zwischen diesen zu ermitteln, und die Differenz wird mit einem vorbestimmten Schwellenwert (Schwellenwert) verglichen (255). Wenn die Differenz zwischen der gemessenen Einlass-Luftmassenströmungsrate MAFmeas des Motors und der geschätzten Einlass-Luftmassenströmungsrate MAFest den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wird eine Störung bezüglich der Bereichseinhaltung für den Luftmassenströmungssensor 32 identifiziert (260). Folglich können während des Betriebs in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung Störungen bezüglich der Bereichseinhaltung detektiert werden, die sich auf den Betrieb des Luftmassenströmungssensors 32 beziehen. Der vorbestimmte Schwellenwert für eine Differenz zwischen der gemessenen Einlass-Luftmassenströmungsrate MAFmeas des Motors und der geschätzten Einlass-Luftmassenströmungsrate MAFest entspricht einem Fehler in der Einlass-Luftmassenströmungsrate, der ausreicht, um das Luft/Kraftstoffverhältnis des Motors und die Emissionen aus dem Motor um einen vorbestimmten Betrag zu beeinträchtigen.
  • Bezugszeichenliste
  • ZU Fig. 2
    • 205
    Überwache Motorverbrennung
    210
    Überwache Drehmomentanforderung eines Betreibers
    215
    Fehlzündung oder Teilverbrennung?
    220
    Kraftstoffabschaltung?
    225
    Führe Plausibilitätsprüfung des MAF bezüglich einer Bereichseinhaltung und Störungsdetektion aus
    230
    Überwache Motorzustände (z. B. RPM, Drossel, MAP, IVC, EVC)
    235
    Berechne MAFnorm als Funktion von Motorzuständen
    240
    Ermittle k, α
    245
    Schätze MAF (MAFest)
    250
    Messe MAF (MAFmeas)
    255
    |MAFmeas – MAFest| > Schwellenwert?
    260
    Störung des Sensors bezüglich der Bereichseinhaltung

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, der ausgebildet ist, um in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung zu arbeiten, und mit einer Luftmassenströmungs-Messeinrichtung ausgestattet ist, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Motor-Verbrennungszustand überwacht wird; Zustande von Motorbetriebsparametern überwacht werden; eine nominelle Einlass-Luftmassenströmungsrate berechnet wird, die den Zuständen der Motorbetriebsparameter entspricht; eine Einlass-Luftmassenströmungsrate geschätzt wird, die der nominellen Einlass-Luftmassenströmungsrate und dem Motor-Verbrennungszustand entspricht; eine Einlass-Luftmassenströmungsrate mit der Luftmassenströmungs-Messeinrichtung gemessen wird; die geschätzte und die gemessene Einlass-Luftmassenströmungsrate verglichen werden; und eine Störung detektiert wird, die sich auf die Luftmassenströmungs-Messeinrichtung bezieht, wenn eine Differenz zwischen der geschätzten und der gemessenen Einlass-Luftmassenströmungsrate einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Überwachen des Motor-Verbrennungszustands umfasst, dass Einzelzylinder-Verbrennungszustände überwacht werden; und wobei das Schätzen der Einlass-Luftmassenströmungsrate umfasst, dass eine Einlass-Luftmassenströmungsrate geschätzt wird, die der nominellen Einlass-Luftmassenströmungsrate und den Einzelzylinder-Verbrennungszuständen zugeordnet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass: eine unvollständige Verbrennung in einem einzelnen Zylinder detektiert wird; und wobei das Schätzen der Einlass-Luftmassenströmungsrate ferner umfasst, dass die Einlass-Luftmassenströmungsrate, die der unvollständigen Verbrennung in dem einzelnen Zylinder zugeordnet ist, geschätzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass: eine unvollständige Verbrennung in mehreren Zylindern detektiert wird; und wobei das Schätzen der Einlass-Luftmassenströmungsrate ferner umfasst, dass die Einlass-Luftmassenströmungsrate, die der unvollständigen Verbrennung in den mehreren Zylindern zugeordnet ist, geschätzt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass: ein Kraftstoffabschaltereignis detektiert wird; und wobei das Schätzen der Einlass-Luftmassenströmungsrate ferner umfasst, dass die Einlass-Luftmassenströmungsrate, die dem Kraftstoffabschaltereignis zugeordnet ist, geschätzt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein Kraftstoffabschaltereignis des Motors befohlen wird; die Motorverbrennung überwacht wird, was Einzelzylinder-Verbrennungszustände umfasst, die dem Kraftstoffabschaltereignis des Motors zugeordnet sind; und eine Einlass-Luftmassenströmungsrate geschätzt wird, die der nominellen Einlass-Luftmassenströmungsrate und den Einzelzylinder-Verbrennungszuständen zugeordnet ist, die dem Kraftstoffabschaltereignis des Motors zugeordnet sind.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein Kraftstoffabschaltereignis des Motors befohlen wird; und eine Einlass-Luftmassenströmungsrate geschätzt wird, die der nominellen Einlass-Luftmassenströmungsrate und einer Motorverbrennung zugeordnet ist, die dem Kraftstoffabschaltereignis des Motors zugeordnet ist.
  8. Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Luftmassenströmungs-Messeinrichtung, die ausgebildet ist, um eine Einlass-Luftmassenströmungsrate zu einem Mehrzylinder-Verbrennungsmotor zu überwachen, der in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung arbeitet, umfassend, dass: Verbrennungszustände für jeden Zylinder überwacht werden; Zustände von Motorbetriebsparametern überwacht werden; eine nominelle Einlass-Luftmassenströmungsrate berechnet wird, die den Zuständen der Motorbetriebsparameter entspricht; eine Einlass-Luftmassenströmungsrate geschätzt wird, die der nominellen Einlass-Luftmassenströmungsrate und den Verbrennungszuständen für jeden Zylinder entspricht; eine Einlass-Luftmassenströmungsrate mit der Luftmassenströmungs-Messeinrichtung gemessen wird; die geschätzte und die gemessene Einlass-Luftmassenströmungsrate verglichen werden; und eine Störung detektiert wird, die sich auf die Luftmassenströmungs-Messeinrichtung bezieht, wenn sich die gemessene Einlass-Luftmassenströmungsrate von der geschätzten Einlass-Luftmassenströmungsrate um einen Betrag größer als ein Schwellenwertbetrag unterscheidet.
  9. Verfahren zum Ausführen einer Plausibilitätsprüfung bezüglich einer Bereichseinhaltung an einer Luftmassenströmungs-Messeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend, dass: der Motor in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung betrieben wird; Motor-Verbrennungszustände überwacht werden; Motorbetriebsparameter überwacht werden; eine nominelle Einlass-Luftmassenströmungsrate berechnet wird, die den überwachten Motorbetriebsparametern entspricht; eine Einlass-Luftmassenströmungsrate geschätzt wird, die der nominellen Einlass-Luftmassenströmungsrate und den Motor-Verbrennungszuständen entspricht; eine Einlass-Luftmassenströmungsrate mit der Luftmassenströmungs-Messeinrichtung gemessen wird; und die geschätzte und die gemessene Einlass-Luftmassenströmungsrate verglichen werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, das ferner umfasst, dass eine Störung bezüglich der Bereichseinhaltung bezogen auf die Luftmassenströmungs-Messeinrichtung detektiert wird, wenn sich die gemessene Einlass-Luftmassenströmungsrate von der geschätzten Einlass-Luftmassenströmungsrate um einen Betrag größer als ein Schwellenwertbetrag unterscheidet.
DE102011008798.2A 2010-01-21 2011-01-18 Verfahren zum Überwachen einer Luftmassenströmungs-Messeinrichtung in einem Verbrennungsmotor Active DE102011008798B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/691,056 US8224559B2 (en) 2010-01-21 2010-01-21 Method and apparatus to monitor a mass airflow metering device in an internal combustion engine
US12/691,056 2010-01-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011008798A1 DE102011008798A1 (de) 2011-09-01
DE102011008798B4 true DE102011008798B4 (de) 2017-11-09

Family

ID=44278134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011008798.2A Active DE102011008798B4 (de) 2010-01-21 2011-01-18 Verfahren zum Überwachen einer Luftmassenströmungs-Messeinrichtung in einem Verbrennungsmotor

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8224559B2 (de)
CN (1) CN102135043B (de)
DE (1) DE102011008798B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112018003851B4 (de) 2017-07-28 2023-07-27 Denso Corporation Steuersystem einer Maschine mit interner Verbrennung

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130046453A1 (en) * 2011-08-15 2013-02-21 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling multiple fuel systems
US9097224B2 (en) 2011-08-15 2015-08-04 GM Global Technology Operations LLC Multi-fuel vehicle fuel control systems and methods
US9169789B2 (en) 2011-08-15 2015-10-27 GM Global Technology Operations LLC System and method for adjusting fuel mass for minimum fuel injector pulse widths in multiple fuel system engines
US8443655B2 (en) 2011-09-06 2013-05-21 Honda Motor Co., Ltd. Method of controlling fuel composition learning
CN103133165A (zh) * 2011-11-25 2013-06-05 上海汽车集团股份有限公司 基于线性氧传感器判断发动机故障的方法和装置
KR101284345B1 (ko) * 2011-12-08 2013-07-08 기아자동차주식회사 하이브리드 차량의 엔진 토크 제어 방법
DE102012002030B3 (de) 2012-02-03 2013-08-08 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren zur Bestimmung des Anteils an gasförmigem Arbeitsmedium im Zylinder einer Brennkraftmaschine
MX2014011269A (es) * 2012-03-21 2014-10-15 Toyota Motor Co Ltd Controlador de motor de combustion interna con sobrealimentador.
US9638121B2 (en) 2012-08-24 2017-05-02 GM Global Technology Operations LLC System and method for deactivating a cylinder of an engine and reactivating the cylinder based on an estimated trapped air mass
US9650978B2 (en) 2013-01-07 2017-05-16 GM Global Technology Operations LLC System and method for randomly adjusting a firing frequency of an engine to reduce vibration when cylinders of the engine are deactivated
US9458778B2 (en) 2012-08-24 2016-10-04 GM Global Technology Operations LLC Cylinder activation and deactivation control systems and methods
US10227939B2 (en) 2012-08-24 2019-03-12 GM Global Technology Operations LLC Cylinder deactivation pattern matching
US9416743B2 (en) 2012-10-03 2016-08-16 GM Global Technology Operations LLC Cylinder activation/deactivation sequence control systems and methods
US9458780B2 (en) 2012-09-10 2016-10-04 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for controlling cylinder deactivation periods and patterns
US9719439B2 (en) 2012-08-24 2017-08-01 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling spark timing when cylinders of an engine are deactivated to reduce noise and vibration
US9534550B2 (en) 2012-09-10 2017-01-03 GM Global Technology Operations LLC Air per cylinder determination systems and methods
US9458779B2 (en) 2013-01-07 2016-10-04 GM Global Technology Operations LLC Intake runner temperature determination systems and methods
US9726139B2 (en) 2012-09-10 2017-08-08 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling a firing sequence of an engine to reduce vibration when cylinders of the engine are deactivated
CN103940554B (zh) * 2013-01-22 2016-06-22 上海汽车集团股份有限公司 发动机故障诊断方法和设备
US9494092B2 (en) * 2013-03-13 2016-11-15 GM Global Technology Operations LLC System and method for predicting parameters associated with airflow through an engine
US9441550B2 (en) 2014-06-10 2016-09-13 GM Global Technology Operations LLC Cylinder firing fraction determination and control systems and methods
US9556811B2 (en) 2014-06-20 2017-01-31 GM Global Technology Operations LLC Firing pattern management for improved transient vibration in variable cylinder deactivation mode
US9599047B2 (en) 2014-11-20 2017-03-21 GM Global Technology Operations LLC Combination cylinder state and transmission gear control systems and methods
JP6147289B2 (ja) * 2015-04-08 2017-06-14 三菱電機株式会社 自動二輪車の吸入空気量推定装置
US10337441B2 (en) 2015-06-09 2019-07-02 GM Global Technology Operations LLC Air per cylinder determination systems and methods
CN106500783B (zh) * 2016-12-08 2023-04-21 深圳市锐能微科技有限公司 一种水热表及其水流量检测装置
DE102017209559A1 (de) * 2017-06-07 2018-12-13 Robert Bosch Gmbh Plausibilisierung eines Luftmassenmessers
US10436138B2 (en) * 2017-07-24 2019-10-08 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for diagnosing a vehicle engine intake manifold and exhaust system
JP6558405B2 (ja) * 2017-08-24 2019-08-14 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置
US10641214B2 (en) * 2018-02-15 2020-05-05 Ford Global Technologies, Llc System and method for diagnosing an EGR system
CN112145325B (zh) * 2019-06-28 2022-04-05 联合汽车电子有限公司 发动机进气系统管路诊断方法
CN112523886A (zh) * 2020-12-31 2021-03-19 潍柴动力扬州柴油机有限责任公司 保证进气流量精度的控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19941006A1 (de) * 1999-08-28 2001-03-01 Volkswagen Ag Funktionsüberwachung eines Luftmassenregelsystems
DE19963638A1 (de) * 1999-12-29 2001-07-12 Bosch Gmbh Robert Überwachung der Funktion einer Zylinderabschaltung bei mehrzylindrigen Verbrennungsmotoren
DE112007000998T5 (de) * 2006-04-24 2009-03-05 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Luftdurchsatzschätzverfahren und -vorrichtung für einen Verbrennungsmotor
US20090312941A1 (en) * 2008-06-17 2009-12-17 Gm Global Technology Operations, Inc. Fuel system diagnostics by analyzing engine cylinder pressure signal and crankshaft speed signal

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02267342A (ja) * 1989-04-07 1990-11-01 Mitsubishi Motors Corp エンジン吸気系における故障診断装置
JPH09158775A (ja) * 1995-12-06 1997-06-17 Toyota Motor Corp 内燃機関の吸気圧センサ異常検出装置
US6370935B1 (en) * 1998-10-16 2002-04-16 Cummins, Inc. On-line self-calibration of mass airflow sensors in reciprocating engines
JP3680599B2 (ja) * 1998-11-25 2005-08-10 日産自動車株式会社 可変動弁エンジンの故障検出装置
US6752128B2 (en) * 2002-06-12 2004-06-22 Denso Corporation Intake system failure detecting device and method for engines
US8447456B2 (en) * 2008-01-17 2013-05-21 GM Global Technology Operations LLC Detection of engine intake manifold air-leaks
GB2461301B (en) * 2008-06-27 2012-08-22 Gm Global Tech Operations Inc A method for detecting faults in the air system of internal combustion engines

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19941006A1 (de) * 1999-08-28 2001-03-01 Volkswagen Ag Funktionsüberwachung eines Luftmassenregelsystems
DE19963638A1 (de) * 1999-12-29 2001-07-12 Bosch Gmbh Robert Überwachung der Funktion einer Zylinderabschaltung bei mehrzylindrigen Verbrennungsmotoren
DE112007000998T5 (de) * 2006-04-24 2009-03-05 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Luftdurchsatzschätzverfahren und -vorrichtung für einen Verbrennungsmotor
US20090312941A1 (en) * 2008-06-17 2009-12-17 Gm Global Technology Operations, Inc. Fuel system diagnostics by analyzing engine cylinder pressure signal and crankshaft speed signal

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112018003851B4 (de) 2017-07-28 2023-07-27 Denso Corporation Steuersystem einer Maschine mit interner Verbrennung

Also Published As

Publication number Publication date
CN102135043B (zh) 2014-07-09
US20110178693A1 (en) 2011-07-21
US8224559B2 (en) 2012-07-17
CN102135043A (zh) 2011-07-27
DE102011008798A1 (de) 2011-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011008798B4 (de) Verfahren zum Überwachen einer Luftmassenströmungs-Messeinrichtung in einem Verbrennungsmotor
DE102011101926B4 (de) Steuerstrategie für Wechsel zwischen Verbrennungsmodi mit homogener Kompressionszündung und mit Funkenzündung
DE112009000572B4 (de) Steuerverfahren für Übergänge eines Verbrennungsmotors zwischen einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung und einem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung
DE102010054599B4 (de) AGR-Steuerung in HCCI-Motoren
DE102011116971B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Verbrennung in einem Mehrzylinder-Verbrennungsmotor
DE102011008209B4 (de) Verfahren zum Steuern von Verbrennungsmodusübergängen in einem Verbrennungsmotor
DE102013200495B4 (de) Verfahren zum Steuern des Betriebs eines in einem HCCI-Verbrennungsmodus arbeitenden Verbrennungsmotors
DE102011118269B4 (de) Verfahren zum steuern der verbrennung in einem mehrzylinder-verbrennungsmotor mit zündfunkenunterstützung und direkteinspritzung
DE102012212413B4 (de) Methodik zum Kompensieren der Auswirkung von Feuchtigkeit und Meereshöhe auf eine HCCI-Verbrennung
DE112008001170B4 (de) Verfahren zum Steuern eines Wechsels zwischen HCCI- und SI-Verbrennung in einem Benzinmotor mit Direkteinspritzung
DE112015006304B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE102012217159A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Verbrennungsgeräusches in einem Verbrennungsmotor
DE102012209382B4 (de) Verfahren zur Steuerung der Verbrennungsphasenlage bei einerHCCI-Verbrennung
DE102014116040B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Betriebs eines in einem HCCI-Verbrennungsmodus arbeitenden Verbrennungsmotors
DE112009000607B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mittels einer Steuerstrategie für das Überführen zwischen Verbrennungsmodi
DE112009000256T5 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Moduswechsels in einem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Direkteinspritzung
DE102015111521A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Betriebs eines Verbrennungsmotors
DE112008002610T5 (de) Verfahren und Vorrichtung für eine kontinuierlich variable differentielle Phaseneinstellung eines Motor-Ventilbetriebs
DE102011018926A1 (de) Steuerung eines Übergangs-Verbrennungsgeräuschs in einem Hybridantriebsstrang mit einer HCCI-Brennkraftmaschine
DE102013217641A1 (de) Katalysatorerwärmung mit abgasgegendruck
DE102015109350B4 (de) Verfahren und Mehrzylinder-Viertaktverbrennungsmotor zum Steuern des Betriebs eines in einem HCCI-Verbrennungsmodus arbeitenden Verbrennungsmotors
DE102011109482A1 (de) Modellbasierte Methodik zur Steuerung einer Übergangs-Zeiteinstellung der Kraftstoffeinspritzung
DE102008037641A1 (de) Verfahren zum Steuern von Übergängen zwischen Verbrennungsmodi in einem Verbrennungsmotor
DE102011101911A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines mit einem Nachbehandlungssystem zur passiven selektiven katalytischen Reduktion gekoppelten Verbrennungsmotor
DE102011102017A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Betriebs eines in einem HCCI-Verbrennungsmodus arbeitenden Verbrennungsmotors

Legal Events

Date Code Title Description
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final