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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem ausgewählten Zylinder einer Brennkraftmaschine. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bestimmen eines individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem ausgewählten Zylinder einer Brennkraftmaschine. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Motorsteuerungfür ein eine Brennkraftmaschine aufweisendes Fahrzeug und ein Computerprogramm zum Bestimmen eines individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem ausgewählten Zylinder einer Brennkraftmaschine.
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Strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich einer zulässigen Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen die notwendige Antriebsenergie bereitstellen, machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen beim Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann beispielsweise mittels einer Verringerung der Schadstoffemissionen erfolgen, die während der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in der Brennkraftmaschine entstehen.
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Ein Verhältnis zwischen Luft und Kraftstoff kann beispielsweise durch den Lambdawert (λ) angegeben werden. Der Lambdawert bezeichnet das Verhältnis von Luft zu Kraftstoff im Vergleich zu einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis, bei dem gerade die Luftmenge vorhanden ist, die theoretisch benötigt wird, um den Kraftstoff vollständig zu verbrennen. Der Lambdawert λ = 1 entspricht einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis.
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Beispielsweise kann über eine sogenannte Lambdaregelung ein Luft/Kraftstoffverhältnis der gesamten Brennkraftmaschine auf ein vorgegebenes Verhältnis geregelt werden. Allerdings kann ein Luft/Kraftstoffverhältnis in den individuellen Zylindern der Brennkraftmaschine von dem vorgegebenen Luft/Kraftstoffverhältnis abweichen. Weichen die individuellen Zylinder der Brennkraftmaschine zu sehr von dem vorgegebenen Luft/Kraftstoffverhältnis ab, kann dies zu einem Erhöhen einer Schadstoffemission und/oder zu spürbaren Problemen bei einem Fahren des Kraftfahrzeugs führen. Ferner gibt es gesetzliche Vorschriften, welche vorschreiben ein unzulässiges hohes Abweichen in einem Luft/Kraftstoffverhältnis pro Abgasbank der Brennkraftmaschine zu detektieren.
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In der
DE 10 2005 009 101 B3 wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Korrekturwertes zum Beeinflussen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in einem jeweiligen Zylinder einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern beschrieben. Den Zylindern sind Einspritzventile zugeordnet, die Kraftstoff zumessen. Eine Abgassonde liefert ein Messsignal, welches charakteristisch für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder ist. Zu einem vorgegebenen Abtast-Kurbelwellenwinkel, bezogen auf eine Bezugsposition des Kolbens des jeweiligen Zylinders wird das Messsignal erfasst und dem jeweiligen Zylinder zugeordnet. Mittels jeweils eines Reglers wird ein Reglerwert zum Beeinflussen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem jeweiligen Zylinder abhängig von dem für den jeweiligen Zylinder erfassten Messsignal ermittelt.
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In dem Dokument
DE 10 2006 026 390 A1 wird eine elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit einer Laufunruheermittlungseinheit und mit einer Einspritzmengenkorrektureinheit beschrieben, wobei eine definierte Gruppe von Zylindern einer Lambdasonde zugeordnet ist. Die Steuereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzmengenkorrektureinheit derart ausgestaltet ist, dass die Einspritzmenge eines zu untersuchenden Zylinders der definierten Gruppe um einen einem Laufunruhedifferenzwert zugeordneten Differenzverstellwert in Richtung mager verstellbar ist und die Einspritzmenge mindestens eines der übrigen Zylinder, die derselben Lambdasonde zugeordnet sind, entsprechend in Richtung fett verstellbar ist, so dass insgesamt ein vorgegebener Lambdawert dieser Gruppe, vorzugsweise ein Lambdawert von zumindest nahezu 1, erreicht wird. Ferner ist die Steuereinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass auf diese Weise ein zylinderindividueller Differenzverstellwert für jeden Zylinder der definierten Gruppe einstellbar ist und dass zylinderindividuelle Korrekturwerte bestimmbar sind, indem die zylinderindividuellen Differenzverstellwerte zueinander in Verhältnis gesetzt werden.
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Aus dem Dokument
DE 10 2006 019 894 B3 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, welche mehrere Zylinder und einen Abgastrakt aufweist, in dem eine Abgassonde angeordnet ist, deren Messsignal repräsentativ ist für ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in den jeweiligen Brennräumen der Zylinder. In einem ersten Betriebszustand wird das Zumessen von Kraftstoff in mehreren ersten Zumesspulsen mit gleicher Pulscharakteristik während je eines Arbeitsspiels in einen der Zylinder gesteuert und in die übrigen Zylinder wird das Zumessen von Kraftstoff mittels mindestens eines zweiten Zumesspulses unterschiedlicher Pulscharakteristik im Vergleich zu den ersten Zumesspulsen während je eines Arbeitsspiels gesteuert. Die Anzahl und die Pulscharakteristiken der beiden Arten von Zumesspulsen ist so vorgegeben, dass die gleiche Kraftstoffmasse zugemessen wird. Abhängig von dem Messsignal der Abgassonde wird für einen zweiten Betriebszustand ein Korrekturwert für den einen Zylinder ermittelt, in dem zum Zumessen des Kraftstoffs aufgrund der angenommenen Charakteristik der Einspritzventile ein einziger erster Zumesspuls während je eines Arbeitsspiels erzeugt würde. Der Korrekturwert für den einen Zylinder wird im weiteren Betrieb zum Anpassen des ersten Zumesspulses in dem zweiten Betriebszustand eingesetzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bestimmen eines individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem ausgewählten Zylinder einer Brennkraftmaschine zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Bestimmen eines individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem ausgewählten Zylinder einer Brennkraftmaschine mit n Zylindern, wobei n > 1 ist, und mit einer Abgassonde, die in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet ist und deren Messsignal indikativ für ein Luft/Kraftstoffverhältnis in allen n Zylindern der Brennkraftmaschine ist, beschrieben. Das Verfahren weist ein Bestimmen eines Abgaslambdawertes der Brennkraftmaschine und eines Regelsignals einer Lambdaregelung der Brennkraftmaschine und ein Speichern des bestimmten Abgaslambdawertes und des bestimmten Regelsignals auf. Ferner weist das Verfahren ein Auswählen des ausgewählten Zylinders und ein Aktivieren einer Vorschrift zum Untersuchen eines Betriebszustands des ausgewählten Zylinders auf, wobei die Vorschrift ein Abschalten von zumindest einem der n Zylinder, ein Bestimmen eines weiteren Abgaslambdawerts der Brennkraftmaschine und eines weiteren Regelsignals der Lambdaregelung der Brennkraftmaschine, und ein Speichern des bestimmten weiteren Abgaslambdawerts und des bestimmten weiteren Regelsignals, aufweist. Darüber hinaus weist das Verfahren ein Bestimmen des individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in dem ausgewählten Zylinder basierend auf dem gespeicherten Abgaslambdawert, dem gespeicherten Regelsignal, dem gespeicherten weiteren Abgaslambdawert, dem gespeicherten weiteren Regelsignal und einem Korrekturwert auf, wobei der Korrekturwert abhängig von der aktivierten Vorschrift ist.
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Insbesondere kann die Brennkraftmaschine eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug sein. Ferner kann die Brennkraftmaschine eingerichtet sein, dass ein oder mehrere individuelle Zylinder der Brennkraftmaschine deaktiviert werden können. Die Abgassonde kann beispielsweise eine Lambdasonde sein. Ferner kann ein Messsignal der Abgassonde ein Lambdawert λ des Abgases der Brennkraftmaschine sein. Ferner weist die Brennkraftmaschine eine Lambdaregelung auf, welche ein gesamtes Luft/Kraftstoffverhältnis der Brennkraftmaschine regelt.
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Unter dem Begriff „Regelsignal einer Lambdaregelung“ kann hierbei insbesondere ein Wert des Regelsignals der Lambdaregelung verstanden werden. Insbesondere können das Regelsignal der Lambdaregelung und der Abgaslambdawert in einem Speichermedium gespeichert werden.
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Ein Betriebszustand kann beispielsweise ein Betrieb des Zylinders mit einem bestimmten Luft/Kraftstoffverhältnis sein. Beispielsweise kann ein Luft/Kraftstoffverhältnis so sein, dass ein Luftüberschuss vorliegt. In einem solchen Fall spricht man von einem mageren Luft/Kraftstoffverhältnis.
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Unter dem Begriff „Vorschrift zum Untersuchen eines Betriebszustands des ausgewählten Zylinders“ kann hierbei insbesondere eine Vorschrift bzw. eine Anweisung verstanden werden, die angibt welche Schritte durchzuführen sind, um den Betriebszustand des ausgewählten Zylinders zu untersuchen. Die Vorschrift kann beispielsweise in einer Tabelle hinterlegt sein. Insbesondere kann die Vorschrift eine Anweisung aufweisen, welche angibt, welcher bzw. welche der n Zylinder zu welchem Zeitpunkt zur Durchführung des Verfahrens deaktiviert werden.
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Beispielsweise kann der weitere Abgaslambdawert ein Lambdawert sein, der das Luft/Kraftstoffverhältnis der Brennkraftmaschine angibt, welches vorliegt, wenn zumindest einer der n Zylinder der Brennkraftmaschine abgeschaltet ist. Ferner kann das weitere Regelsignal der Lambdaregelung ein Wert des Regelsignals der Lambdaregelung sein, welches vorliegt, wenn zumindest einer der n Zylinder der Brennkraftmaschine abgeschaltet ist.
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Beispielsweise kann basierend auf dem Abgaslambdawert, dem Regelsignal, dem weiteren Abgaslambdawert und dem weiteren Regelsignal eine Abweichung des Luft/Kraftstoffverhältnisses der Brennkraftmaschine von einem vorgegebenen Luft/Kraftstoffverhältnis bestimmt werden. Ein vorgegebenes Luft/Kraftstoffverhältnis kann beispielsweise ein Luft/Kraftstoffverhältnis sein, das einem Lambdawert λ = 1 entspricht.
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Insbesondere kann der Korrekturwert in einer Tabelle und/oder Speichermedium hinterlegt sein. Ferner kann der Korrekturwert zusammen mit der Vorschrift in einer Tabelle hinterlegt sein. Der Korrekturwert für eine bestimmte Vorschrift zum Untersuchen eines Betriebszustands eines Zylinders kann beispielsweise mittels einer Kalibration bestimmt werden. Insbesondere kann der Korrekturwert ein Korrekturfaktur sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zum Bestimmen eines individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem ausgewählten Zylinder einer Brennkraftmaschine mit n Zylindern, wobei n > 1 ist, und mit einer Abgassonde, die in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet ist und deren Messsignal indikativ für ein Luft/Kraftstoffverhältnis in allen n Zylindern der Brennkraftmaschine ist, beschrieben. Die Vorrichtung weist eine Bestimmungs- und Speichereinheit zum Bestimmen eines Abgaslambdawertes der Brennkraftmaschine und eines Regelsignals einer Lambdaregelung der Brennkraftmaschine und zum Speichern des bestimmten Abgaslambdawertes und des bestimmten Regelsignals auf. Ferner weist die Vorrichtung eine Steuereinheit zum Auswählen des ausgewählten Zylinders und zum Aktivieren einer Vorschrift zum Untersuchen eines Betriebszustands des ausgewählten Zylinders auf, wobei die Vorschrift ein Abschalten von zumindest einem der n Zylinder, ein Bestimmen eines weiteren Abgaslambdawerts der Brennkraftmaschine und eines weiteren Regelsignals der Lambdaregelung der Brennkraftmaschine, und ein Speichern des bestimmten weiteren Abgaslambdawerts und des bestimmten weiteren Regelsignals aufweist. Ferner weist die Vorrichtung eine Auswerteeinheit zum Bestimmen des individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in dem ausgewählten Zylinder basierend auf dem gespeicherten Abgaslambdawert, dem gespeicherten Regelsignal, dem gespeicherten weiteren Abgaslambdawert, dem gespeicherten weiteren Regelsignal und einem Korrekturwert auf, wobei der Korrekturwert abhängig von der aktivierten Vorschrift ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Motorsteuerung für ein eine Brennkraftmaschine aufweisendes Fahrzeug beschrieben, wobei die Motorsteuerung eingerichtet ist, das oben genannte Verfahren durchzuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm zum Bestimmen eines individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem ausgewählten Zylinder einer Brennkraftmaschine mit n Zylindern beschrieben, wobei das Computerprogramm, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zum Durchführen des oben genannten Verfahrens eingerichtet ist.
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Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Computerprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Programm-Elements, eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu erreichen.
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Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, Blue-ray Disk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, eingebauter Speicher/Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie insbesondere ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer herunter geladen werden kann.
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Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d.h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektronischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.
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In modernen Brennkraftmaschinen können beispielsweise als Maßnahme für eine zusätzlichen Kraftstoffersparnis einzelne Zylinder deaktivieren werden. Im Falle einer vollständigen Zylinderdeaktivierung nimmt der deaktivierte Zylinder nicht mehr an der Verbrennung teil. Zusätzlich können die Ventile des deaktivierten Zylinders geschlossen gehalten werden, um Gaswechselverluste zwischen den Zylindern zu vermeiden. Beobachtet man nun wie sich ein Luft/Kraftstoffverhältnis der Brennkraftmaschine mit zumindest einem deaktivierten Zylinder verändert, so kann auf ein Luft/Kraftstoffverhältnis in einem individuellen Zylinder der Brennkraftmaschine geschlossen werden.
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Ein Vorteil des Verfahrens kann insbesondere sein, dass lediglich mittels einer einfachen Beobachtung des Abgaslambdawerts und/oder des Regelsignals einer Lambdaregelung auf einen Betriebszustand eines individuellen Zylinders der Brennkraftmaschine geschlossen werden kann.
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen beschrieben.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Korrekturwert abhängig von einer Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine und einer Anzahl der abgeschalteten Zylinder.
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Insbesondere kann der Korrekturwert mittels einer Kalibration bestimmt werden. Ferner kann es ein Vorteil sein, dass der Korrekturwert lediglich einmal bestimmt werden braucht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorschrift zum Untersuchen des Betriebszustands des ausgewählten Zylinders ein Abschalten des ausgewählten Zylinders auf. Dies kann insbesondere den Vorteil haben, dass der Betriebszustand des ausgewählten Zylinders auf eine einfache und schnelle Art und Weise bestimmt werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Korrekturwert ein negativer Faktor, dessen Betrag sich aus der Anzahl n der Zylinder minus 1 ergibt. Auf diese Weise kann ein Korrekturwert leicht aus bekannten Größen ermittelt werden. Ferner kann über den Faktor ein Betriebszustand des ausgewählten Zylinders leicht bestimmt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorschrift zum Untersuchen des Betriebszustands des ausgewählten Zylinders (a) ein Deaktivieren eines Zylinders der Brennkraftmaschine, wobei der deaktivierte Zylinder nicht der ausgewählte Zylinder ist, (b) ein Bestimmen eines ersten Abgaslambdawerts der Brennkraftmaschine und eines ersten Regelsignals der Lambdaregelung der Brennkraftmaschine, (c) ein Speichern des bestimmten ersten Abgaslambdawerts und des bestimmten ersten Regelsignals und (d) ein Aktivieren des zuvor deaktivierten Zylinders der Brennkraftmaschine auf. Ferner weist die Vorschrift (e) ein Wiederholen der Schritte (a) bis (d) auf, bis nacheinander alle Zylinder der Brennkraftmaschine außer dem ausgewählten Zylinder der Brennkraftmaschine einmal deaktiviert und in den Schritten (b) und (c) entsprechende Abgaslambdawerte und Regelsignale bestimmt und gespeichert wurden.
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Insbesondere kann es ein Vorteil sein, dass eine Ungenauigkeit bei einem Bestimmen des Betriebszustands des ausgewählten Zylinders reduziert werden kann, da der Betriebszustand aus mehreren nacheinander bestimmten Werten bestimmt wird. Ferner kann es ein Vorteil sein, dass der Betriebszustand des ausgewählten Zylinders mittels einer Vorschrift bestimmt wird, welche vorsieht, dass der ausgewählte Zylinder immer aktiviert ist. Dies kann möglicherweise eine besonders genaue Bestimmung des Betriebszustands erlauben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Korrekturwert ein Faktor, welcher sich aus der Anzahl n der Zylinder minus 1 ergibt. Auf diese Weise kann über den Faktor ein Betriebszustand des ausgewählten Zylinders leicht bestimmt werden. Ferner kann ein Korrekturwert leicht aus bekannten Größen ermittelt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorschrift zum Untersuchen des Betriebszustands des ausgewählten Zylinders auf (a) ein Deaktivieren von zumindest zwei Zylindern der Brennkraftmaschine, wobei keiner der zumindest zwei Zylinder der ausgewählte Zylinder ist, (b) ein Bestimmen eines ersten Abgaslambdawerts der Brennkraftmaschine und eines ersten Regelsignals der Lambdaregelung der Brennkraftmaschine, (c) ein Speichern des bestimmten ersten Abgaslambdawerts und des bestimmten ersten Regelsignals und (d) ein Aktivieren von zumindest einem der beiden zuvor deaktivierten Zylinder der Brennkraftmaschine. Ferner weist die Vorschrift (e) ein Wiederholen der Schritte (a) bis (d) auf bis nacheinander alle Permutationen durchgeführt wurden, wobei bei einer Permutation jeweils zumindest zwei Zylinder der Brennkraftmaschine außer dem ausgewählten Zylinder der Brennkraftmaschine deaktiviert sind, und in den Schritten (b) und (c) entsprechende Abgaslambdawerte und Regelsignale bestimmt und gespeichert wurden.
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Insbesondere kann ein Vorteil sein, dass eine Bestimmung des Betriebszustands des ausgewählten Zylinders schneller durchgeführt werden kann.
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Insbesondere können mehrere Zylinder gleichzeitig deaktiviert werden. Werden beispielsweise alle Zylinder außer dem ausgewählten Zylinder deaktiviert, so kann das individuelle Luft/Kraftstoffverhältnis des ausgewählten Zylinders direkt bestimmt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in Schritt (a) genau zwei Zylinder der Brennkraftmaschine deaktiviert. Insbesondere kann es ein Vorteil sein, dass das Verfahren bei genau zwei deaktivierten Zylindern der Brennkraftmaschine sicher steuerbar ist und somit zu zuverlässigen Ergebnissen führt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Bestimmen des individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in dem ausgewählten Zylinder ein Bestimmen einer jeweiligen Abweichung des Luft/Kraftstoffverhältnisses der Brennkraftmaschine von einem vorgegebenen Luft/Kraftstoffverhältnis basierend auf dem gespeicherten Abgaslambdawert, dem gespeicherten Regelsignal, und den in Schritt (b) bestimmten ersten Abgaslambdawert und ersten Regelsignal und den in Schritt (e) bestimmten und gespeicherten entsprechenden Abgaslambdawerten und Regelsignalen auf. Ferner weist das Bestimmen des individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in dem ausgewählten Zylinder Aufsummieren der bestimmten jeweiligen Abweichungen des Luft/Kraftstoffverhältnisses der Brennkraftmaschine von einem vorgegebenen Luft/Kraftstoffverhältnis auf.
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Insbesondere kann es ein Vorteil sein, dass das Bestimmen des individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in dem ausgewählten Zylinder lediglich auf einem einfachen Aufsummieren einer Abweichung des Luft/Kraftstoffverhältnisses eines individuellen Zylinders von einem vorgegebenen Luft/Kraftstoffverhältnis basiert.
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Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.
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1 zeigt eine Vorrichtung zum Bestimmen eines individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem ausgewählten Zylinder einer Brennkraftmaschine mit n Zylindern.
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2 zeigt ein Verfahren zum Bestimmen eines individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem ausgewählten Zylinder einer Brennkraftmaschine mit n Zylindern.
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Ferner wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. Insbesondere ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier explizit dargestellten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.
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1 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Bestimmen eines individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem ausgewählten Zylinder einer Brennkraftmaschine mit n Zylindern, wobei n > 1 ist. Die Brennkraftmaschine hat ferner eine Abgassonde, die in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet ist und deren Messsignal indikativ für ein Luft/Kraftstoffverhältnis in allen n Zylindern der Brennkraftmaschine ist. Die Vorrichtung 100 weist eine Bestimmungs- und Speichereinheit 102 zum Bestimmen eines Abgaslambdawertes der Brennkraftmaschine und eines Regelsignals einer Lambdaregelung der Brennkraftmaschine und zum Speichern des bestimmten Abgaslambdawertes und des bestimmten Regelsignals auf. Darüber hinaus weist die Vorrichtung 100 eine Steuereinheit 104 zum Auswählen des ausgewählten Zylinders und zum Aktivieren einer Vorschrift zum Untersuchen eines Betriebszustands des ausgewählten Zylinders auf. Insbesondere weist die Vorschrift ein Abschalten von zumindest einem der n Zylinder, ein Bestimmen eines weiteren Abgaslambdawerts der Brennkraftmaschine und eines weiteren Regelsignals der Lambdaregelung der Brennkraftmaschine, und ein Speichern des bestimmten weiteren Abgaslambdawerts und des bestimmten weiteren Regelsignals auf. Die Vorrichtung weist auch eine Auswerteeinheit 106 zum Bestimmen des individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in dem ausgewählten Zylinder basierend auf dem gespeicherten Abgaslambdawert, dem gespeicherten Regelsignal, dem gespeicherten weiteren Abgaslambdawert, dem gespeicherten weiteren Regelsignal und einem Korrekturwert, wobei der Korrekturwert abhängig von der aktivierten Vorschrift ist.
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2 zeigt das Verfahren 200 zum Bestimmen eines individuellen Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem ausgewählten Zylinder einer Brennkraftmaschine mit n Zylindern, wobei n > 1 ist, und mit einer Abgassonde, die in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet ist und deren Messsignal indikativ für ein Luft/Kraftstoffverhältnis in allen n Zylindern der Brennkraftmaschine ist. In einem Schritt 201 wird das Verfahren 200 aktiviert. In dem Schritt 202 werden ein Abgaslambdawert der Brennkraftmaschine und ein Regelsignals einer Lambdaregelung der Brennkraftmaschine bestimmt. Der bestimmte Abgaslambdawert und das bestimmte Regelsignal werden in einem Schritt 203 in einem Speicher gespeichert. Der zu untersuchende Zylinder wird ausgewählt und eine Vorschrift zum Untersuchen eines Betriebszustands des ausgewählten Zylinders wird aktiviert. Die Vorschrift weist insbesondere einen Schritt 204 eines Abschaltens von zumindest einem der n Zylinder auf. Ferner weist die Vorschrift einen Schritt 205 eines Bestimmens eines weiteren Abgaslambdawerts der Brennkraftmaschine und eines weiteren Regelsignals der Lambdaregelung der Brennkraftmaschine, und einen Schritt 206 eines Speichern des bestimmten weiteren Abgaslambdawerts und des bestimmten weiteren Regelsignals auf. In einem Schritt 207 wird überprüft ob die Vorschrift vollständig durchgeführt wurde. Wurde die Vorschrift vollständig durchgeführt, wird in einem Schritt 208 der gespeicherten Abgaslambdawert, das gespeicherte Regelsignal, der gespeicherte weitere Abgaslambdawert, das gespeicherte weitere Regelsignal aus dem Speicher ausgelesen. In einem Schritt 209 wird basierend auf den ausgelesenen Daten und einem Korrekturwert das individuelle Luft/Kraftstoffverhältnisses in dem ausgewählten Zylinder bestimmt, wobei der Korrekturwert abhängig von der aktivierten Vorschrift ist.
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Das oben beschriebene Verfahren soll im Folgenden mittels eines Beispiels verdeutlich werden. Bei diesem Beispiel ist eine Brennkraftmaschine mit 4 Zylindern auf einen Abgaslambdawert λ = 1 geregelt. Die individuellen Zylinder zeigen dabei folgende Abweichungen in Prozent von einem Abgaslambdawert λ = 1:
| Zylinder 1 | Zylinder 2 | Zylinder 3 | Zylinder 4 |
| 5 | 3 | –3 | –5 |
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Zur Bestimmung des Betriebszustand des Zylinders 1 werden nun nacheinander die Zylinder 2, 3 und 4 deaktiviert und die Abweichung der gesamten Brennkraftmaschine von einem Abgaslambdawert λ = 1 bestimmt. Es ergeben sich die folgenden Abweichungen:
| Zylinder 1 | Zylinder 2 | Zylinder 3 | Zylinder 4 | Gesamtabweichung |
| 5 | x | –3 | –5 | 1 |
| 5 | 3 | x | –5 | –1 |
| 5 | 3 | –3 | x | 1,667 |
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Die Gesamtabweichung kann aus der Summe der Einzelabweichungen der aktiven Zylinder geteilt durch die Anzahl der aktiven Zylinder bestimmt werden. Um nun die Abweichung des Zylinder 1 von einem Abgaslambdawert λ = 1 zuverlässig zu bestimmen, wird die jeweils ermittelte Gesamtabweichung aufsummiert und das Ergebnis mit einem Korrekturwert multipliziert. Falls nur ein Zylinder der Brennkraftmaschine deaktiviert wird ist der Korrekturwert gegeben durch die Anzahl der Zylinder minus 1. Für das konkrete Beispiel ergibt sich dann eine Abweichung des Zylinder 1 von 1% + (–1%) + 1,667%·(4 – 1) = 1,667%·3 = 5%.
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Alternativ kann die Abweichung eines Zylinders vom Abgaslambdawert λ = 1 auch darüber bestimmt werden, dass der zu bestimmende Zylinder deaktiviert wird und die Gesamtabweichung der Brennkraftmaschine bestimmt wird. Die Abweichung des ausgewählten Zylinders ist dann gegeben durch das Produkt der ermittelten Gesamtabweichung und einem Korrekturwert, wobei der Korrekturwert durch –1·(Anzahl Zylinder –1) gegeben ist. Im Fall der oben beschriebenen Brennkraftmaschine ergibt sich dann die Abweichung des Zylinders 2 von einem Abgaslambdawert λ = 1 zu –1·(4 – 1)·(–1) = 3.
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Ferner können zum Bestimmen des Betriebszustands eines Zylinders einer Brennkraftmaschine auch mehrere Zylinder deaktiviert werden. Im Folgenden soll der Betriebszustand des Zylinders 3 ermittelt werden. Dazu werden bei diesem Beispiel nacheinander jeweils zwei Zylinder der Brennkraftmaschine deaktiviert und die Gesamtabweichung der Brennkraftmaschine von einem Abgaslambdawert λ = 1 bestimmt.
| Zylinder 1 | Zylinder 2 | Zylinder 3 | Zylinder 4 | Gesamtabweichung |
| x | 3 | –3 | –x | 0 |
| x | x | –3 | –5 | –4 |
| 5 | x | –3 | x | 1 |
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Zur Bestimmung des Betriebszustands des Zylinder 3 werden die Gesamtabweichungen aufsummiert und das Ergebnis mit einem Korrekturwert multipliziert, welcher im Fall einer Brennkraftmaschine mit 4 Zylindern und zwei deaktivierten Zylindern 1 ist. D. h. die Abweichung des Zylinders 3 von einem Abgaslambdawert λ = 1 ist gegeben durch 1·(0 + (–4) + 1) = 3.
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Das Verfahren kann auch bei Brennkraftmaschinen mit mehr als 4 Zylindern angewendet werden. Das folgende Beispiel betrifft demzufolge eine Brennkraftmaschine mit 6 Zylindern. Zur Bestimmung eines Betriebszustands eines ausgewählten Zylinders wird eine Vorschrift gewählt, bei der jeweils 3 Zylinder deaktiviert werden.
| Zylinder 1 | Zylinder 2 | Zylinder 3 | Zylinder 4 | Zylinder 5 | Zylinder 6 | Gesamt abweichung |
| 5 | x | x | x | –1 | 1 | 1,667 |
| 5 | x | x | –5 | x | 1 | 0,33 |
| 5 | x | x | –5 | –1 | x | –0,33 |
| 5 | x | –3 | x | x | 1 | 1 |
| 5 | x | –3 | x | –1 | x | 0,33 |
| 5 | x | –3 | –5 | x | x | –1 |
| 5 | 3 | x | x | x | 1 | 3 |
| 5 | 3 | x | –5 | x | x | 1 |
| 5 | 3 | –3 | x | x | x | 1,667 |
| 5 | 3 | x | x | –1 | x | 2,33 |
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Der Korrekturwert für eine Brennkraftmaschine mit 6 Zylindern und jeweils 3 deaktivierten Zylinder ist 0,5. Daraus folgt für eine Abweichung von Zylinder 1: 10%·0,5 = 5%.
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Ferner wird in diesem Dokument noch ein Beispiel gezeigt, bei dem mehr als eine Hälfte der Zylinder deaktiviert werden.
| Zylinder 1 | Zylinder 2 | Zylinder 3 | Zylinder 4 | Zylinder 5 | Gesamt abweichung |
| 5 | x | x | x | 0 | 2,5 |
| 5 | x | x | –5 | x | 0 |
| 5 | x | –3 | x | x | 1 |
| 5 | 3 | x | x | x | 4 |
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Der Korrekturwert für eine Brennkraftmaschine mit 5 Zylindern und jeweils 3 deaktivierten Zylinder ist 0,667. Daraus folgt für eine Abweichung von Zylinder 1: 7,5%·0,667 = 5%.
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Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung
- 102
- Bestimmungs- und Speichereinheit
- 104
- Steuereinheit
- 106
- Auswerteeinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005009101 B3 [0005]
- DE 102006026390 A1 [0006]
- DE 102006019894 B3 [0007]
