DE102011113502A1

DE102011113502A1 - Diagnosesystem und -verfahren für eine Kraftstoffsteuerung

Info

Publication number: DE102011113502A1
Application number: DE102011113502A
Authority: DE
Inventors: Scot A. Douglas; Jason Daniel Mullins
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2031-09-16
Also published as: CN102410934A; US20120072092A1; CN102410934B; US8504280B2; DE102011113502B4

Abstract

Ein Diagnosesystem für einen Motor umfasst ein Fehlerdetektionsmodul und ein Diagnosemodul. Das Fehlerdetektionsmodul detektiert selektiv einen Kraftstoffsteuerfehler basierend auf einer Änderung in einem Kraftstoffkorrekturwert, der verwendet wird, um eine Quantität von Kraftstoff zu ermitteln, die einem Abgassystem direkt zugeführt wird. Das Diagnosemodul identifiziert eine Ursache des Kraftstoffsteuerfehlers basierend auf einer Zeitdauer seit einem letzten Nachtankereignis. Das Diagnosemodul identifiziert die Ursache als eine Schwankung in einem Ist-Heizwert des Kraftstoffs oder als einen fehlerhaften Betrieb eines Kraftstoffeinspritzungssystems, das den Kraftstoff zuführt. Das Diagnosemodul identifiziert ferner die Ursache basierend auf einer ersten Menge des Kraftstoffs, die in einem Kraftstofftank bei einem Start des letzten Nachtankereignisses enthalten war, und basierend auf einer zweiten Menge des Kraftstoffs, die dem Kraftstofftank während des letzten Nachtankereignisses hinzugefügt wurde. Ein Steuersystem und -verfahren sind ebenso vorgesehen.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Steuersysteme und -verfahren für Verbrennungsmotoren und insbesondere Diagnosesysteme und -verfahren für Kraftstoffsteuersysteme.
HINTERGRUND
Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
Verbrennungsmotoren, die zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendet werden, verbrennen Kraftstoff in der Anwesenheit von Luft, um Leistung zu erzeugen. Die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt ein Abgas, das verschiedene Gase und Partikel (PM) enthält. Das Abgas kann in einem Abgassystem behandelt werden, um Konzentrationen von bestimmten Gasbestandteilen und der PM zu verringern. Beispielsweise kann ein katalytischer Wandler die Konzentration von Gasen in dem Abgas verringern, wie beispielsweise von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (He). Die PM können durch einen PM-Filter aus dem Abgas gefiltert werden.
Mit der Zeit sammeln sich die PM, die aus dem Abgas gefiltert werden, in dem PM-Filter an und beginnen, die Strömung des Abgases einzuschränken. Die PM, die sich in dem PM-Filter angesammelt haben, können durch einen Prozess entfernt werden, der als Regenerierung bezeichnet wird. Während der Regenerierung werden die PM in dem PM-Filter verbrannt. Die Regenerierung wird typischerweise ausgeführt, indem die Temperatur des PM-Filters über eine Regenerierungstemperatur erhöht wird. Bei Temperaturen oberhalb der Regenerierungstemperatur beginnen die PM zu verbrennen, die sich in dem PM-Filter angesammelt haben. Die Temperatur des PM-Filters wird für eine Zeitdauer oberhalb der Regenerierungstemperatur gehalten, bis eine gewünschte Menge der PM verbrannt ist.
Bei einigen Regenerierungsprozessen spritzt ein Kohlenwasserstoff-Einspritzungssystem (HCI-System) Kraftstoff in das Abgas ein, und der Kraftstoff wird in dem katalytischen Wandler verbrannt, um Wärme für das Erhöhen der Temperatur des PM-Filters über dessen Regenerierungstemperatur hinaus zu erzeugen. Es wurden Steuersysteme entwickelt, um die erzeugte Wärmemenge zu steuern, indem die dem Abgas zugeführte Kraftstoffmenge gesteuert wird. Es wurden Diagnosesysteme entwickelt, um Probleme mit dem Betrieb des HCI-Systems zu detektieren. Solche Systeme können beispielsweise Probleme mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung detektieren, die zum Einspritzen einer gewünschten Kraftstoffmenge verwendet wird, wie beispielsweise ein Verklebungsproblem oder ein Verstopfungsproblem.
Wenn ein Problem detektiert wird, kann ein Störungscode in einem Speicher gespeichert werden, und es kann eine Abhilfemaßnahme ausgelöst werden. Beispielsweise kann eine Fehlfunktions-Anzeigelampe (MIL) erleuchtet werden, um einen Fahrer vor dem Problem zu warnen. Die Regenerierung kann verzögert werden, und/oder es kann eine Abhilfe-Steuerstrategie zum Zuführen von Kraftstoff zu dem Abgas während der Regenerierung ausgelöst werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einer Ausbildungsform sieht die vorliegende Offenbarung ein Diagnosesystem für einen Motor vor, das ein Fehlerdetektionsmodul und ein Diagnosemodul umfasst. Das Fehlerdetektionsmodul detektiert selektiv einen Kraftstoffsteuerfehler basierend auf einer Änderung in einem Kraftstoffkorrekturwert, der verwendet wird, um eine Quantität von Kraftstoff zu ermitteln, die einem Abgassystem des Motors direkt zugeführt wird. Das Diagnosemodul identifiziert eine Ursache des Kraftstoffsteuerfehlers basierend auf einer ersten Zeitdauer seit einem letzten Nachtankereignis.
Gemäß einem Merkmal kann das Fehlerdetektionsmodul den Kraftstoffsteuerfehler detektieren, wenn eine Differenz zwischen einem derzeitigen Kraftstoffkorrekturwert und einem vorhergehenden Kraftstoffkorrekturwert innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer größer als eine vorbestimmte Differenz ist. Gemäß einem anderen Merkmal identifiziert das Diagnosemodul die Ursache als eine Schwankung in einem Ist-Heizwert des Kraftstoffs oder als einen fehlerhaften Betrieb eines Kraftstoffeinspritzungssystems, das verwendet wird, um dem Abgassystem den Kraftstoff zuzuführen.
Gemäß einem noch anderen Merkmal identifiziert das Diagnosemodul die Ursache ferner basierend auf einer ersten Menge des Kraftstoffs, die bei einem Start des letzten Nachtankereignisses in einem Kraftstofftank enthalten war, und basierend auf einer zweiten Menge des Kraftstoffs, die dem Kraftstofftank während des letzten Nachtankereignisses hinzugefügt wurde. Gemäß einem verwandten Merkmal kann das Diagnosemodul die Ursache ferner basierend auf einer ersten prozentualen Änderung in der Kraftstoffkorrektur und einem zweiten Prozentwert identifizieren, wobei der zweite Prozentwert auf der ersten und der zweiten Menge basiert. Gemäß einem anderen verwandten Merkmal kann das Diagnosemodul die Ursache als eine Schwankung in Heizwerten des Kraftstoffs identifizieren, wenn die erste prozentuale Änderung kleiner als der zweite Prozentwert ist. Gemäß einem noch anderen verwandten Merkmal kann das Diagnosemodul die Ursache als einen fehlerhaften Betrieb eines Kraftstoffeinspritzungssystems identifizieren, das verwendet wird, um dem Abgassystem den Kraftstoff zuzuführen, wenn die erste prozentuale Änderung größer als der zweite Prozentwert ist.
Gemäß einem noch anderen Merkmal kann das Diagnosemodul ferner die Ursache basierend auf einer zweiten Zeitdauer zwischen aufeinander folgenden Regenerierungsereignissen eines Partikelfilters identifizieren.
Die vorliegende Offenbarung sieht auch ein Steuersystem für einen Motor vor, das ein Kraftstoffsteuermodul, ein Kraftstoffkorrekturmodul, ein Fehlerdetektionsmodul und ein Diagnosemodul umfasst. Das Kraftstoffkorrekturmodul führt einem Abgassystem des Motors eine Quantität von Kraftstoff basierend auf einem Kraftstoffkorrekturwert direkt zu. Das Kraftstoffkorrekturmodul ermittelt einen gegenwärtigen Kraftstoffkorrekturwert basierend auf einem vorhergehenden Kraftstoffkorrekturwert und einer Differenz zwischen einer geschätzten Energie der Quantität und einer Wärmemenge, die durch das Verbrennen der Quantität erzeugt wird. Das Fehlerdetektionsmodul detektiert selektiv einen Kraftstoffsteuerfehler, wenn eine zweite Differenz zwischen dem derzeitigen Kraftstoffkorrekturwert und einem vorhergehenden Kraftstoffkorrekturwert innerhalb einer vorbestimmten ersten Zeitdauer größer als eine vorbestimmte Differenz ist. Das Diagnosemodul identifiziert eine Ursache des Kraftstoffsteuerfehlers basierend auf einer zweiten Zeitdauer seit einem letzten Nachtankereignis.
Gemäß einem Merkmal identifiziert das Steuermodul die Ursache ferner basierend auf einer ersten Menge des Kraftstoffs, die bei einem Start des letzten Nachtankereignisses in dem Kraftstofftank enthalten war, und basierend auf einer zweiten Menge des Kraftstoffs, die dem Kraftstofftank während des letzten Nachtankereignisses hinzugefügt wurde. Gemäß einem verwandten Merkmal kann das Diagnosemodul die Ursache ferner basierend auf einer ersten prozentualen Änderung in der Kraftstoffkorrektur und einem zweiten Prozentwert identifizieren, wobei der zweite Prozentwert auf der ersten und der zweiten Menge basiert.
Gemäß einer anderen Ausbildungsform sieht die vorliegende Offenbarung ein Verfahren für einen Motor vor. Das Verfahren umfasst, dass ein Kraftstoffsteuerfehler basierend auf einer Änderung in einem Kraftstoffkorrekturwert selektiv detektiert wird, der verwendet wird, um eine Quantität von Kraftstoff zu ermitteln, die einem Abgassystem des Motors direkt zugeführt wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass eine Ursache des Kraftstoffsteuerfehlers basierend auf einer ersten Zeitdauer seit einem letzten Nachtankereignis identifiziert wird.
Gemäß einem Merkmal kann das selektive Detektieren umfassen, dass der Kraftstoffsteuerfehler detektiert wird, wenn eine Differenz zwischen einem derzeitigen Kraftstoffkorrekturwert und einem vorhergehenden Kraftstoffkorrekturwert innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer größer als eine vorbestimmte Differenz ist. Gemäß einem anderen Merkmal umfasst das Identifizieren, dass die Ursache als eine Schwankung in einem Ist-Heizwert des Kraftstoffs oder als ein fehlerhafter Betrieb eines Kraftstoffeinspritzungssystems identifiziert wird, das verwendet wird, um dem Abgassystem den Kraftstoff zuzuführen.
Gemäß einem noch anderen Merkmal umfasst das Identifizieren ferner, dass die Ursache basierend auf einer ersten Menge des Kraftstoffs, die bei einem Start des letzten Nachtankereignisses in einem Kraftstofftank enthalten war, und basierend auf einer zweiten Menge des Kraftstoffs identifiziert wird, die dem Kraftstofftank während des letzten Nachtankereignisses hinzugefügt wurde. Gemäß einem verwandten Merkmal kann das Identifizieren ferner umfassen, dass die Ursache basierend auf einer ersten prozentualen Änderung in der Kraftstoffkorrektur und einem zweiten Prozentwert identifiziert wird, wobei der zweite Prozentwert auf der ersten und der zweiten Menge basiert. Gemäß einem anderen verwandten Merkmal kann das Identifizieren ferner umfassen, dass die Ursache als eine Schwankung in Heizwerten des Kraftstoffs identifiziert wird, wenn die erste prozentuale Änderung kleiner als der zweite Prozentwert ist. Gemäß einem noch anderen verwandten Merkmal kann das Identifizieren ferner umfassen, dass die Ursache als ein fehlerhafter Betrieb eines Kraftstoffeinspritzungssystems, das verwendet wird, um dem Abgassystem den Kraftstoff zuzuführen, identifiziert wird, wenn die erste prozentuale Änderung größer als der zweite Prozentwert ist.
Gemäß noch anderen Merkmalen kann das Identifizieren ferner umfassen, dass die Ursache basierend auf einer zweiten Zeitdauer zwischen aufeinander folgenden Regenerierungsereignissen eines Partikelfilters identifiziert wird.
Gemäß weiteren Merkmalen kann das Verfahren ferner umfassen, dass ein derzeitiger Kraftstoffkorrekturwert basierend auf einem vorhergehenden Kraftstoffkorrekturwert und einer Differenz zwischen einer geschätzten Energie der Quantität und einer Wärmemenge ermittelt wird, die durch das Verbrennen der Quantität erzeugt wird.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Diagnose- und Steuersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung für das in 1 gezeigte HCI-System ist; und
3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Diagnostizieren eines Kraftstoffsteuerfehlers eines HCI-Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); einen elektronischen Schaltkreis; einen Schaltkreis der Schaltungslogik; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller von den vorstehenden, wie beispielsweise bei einem Ein-Chip-System, ist ein Teil von diesen oder umfasst diese. Der Ausdruck Modul kann einen Speicher umfassen (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code speichert, der durch den Prozessor ausgeführt wird.
Der Ausdruck Code, wie er vorstehend verwendet wird, kann eine Software, eine Firmware und/oder einen Mikrocode umfassen, und er kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck gemeinsam genutzt, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzelnen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code mehrerer Module durch einen einzelnen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Ausdruck Gruppe, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
Die hierin beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme umfassen durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen. Nicht einschränkende Beispiele des nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Mediums sind ein nicht flüchtiger Speicher, ein magnetischer Speicher und ein optischer Speicher.
Während einer Regenerierung eines PM-Filters eines Motors kann ein Steuermodul die Temperatur des PM-Filters über dessen Regenerierungstemperatur hinaus erhöhen, indem eine Quantität von Kraftstoff in das Abgas eingespritzt wird, die in einem katalytischen Wandler verbrannt wird, der stromaufwärts des PM-Filters angeordnet ist. Die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt Wärme, welche die Temperatur des Abgases erhöht, das in den PM-Filter eintritt. Das Steuermodul kann eine Soll-Quantität des Kraftstoffs, die durch ein HCI-System eingespritzt werden soll, basierend auf einer Soll-Wärmemenge, die erzeugt werden soll, und einem Heizwert des Kraftstoffs ermitteln.
Eine eingespritzte Ist-Quantität des Kraftstoffs kann sich aufgrund einer Schwankung in dem Verhalten des HCI-Systems von der Soll-Quantität unterscheiden. Zusätzlich kann sich eine Ist-Wärmemenge, die durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt wird, aufgrund einer Schwankung in dem Ist-Heizwert des Kraftstoffs von der Soll-Menge unterscheiden. Der Ist-Heizwert kann aufgrund einer Chargenschwankung in der Zusammensetzung des Kraftstoffs und/oder aufgrund von jahreszeitlichen Wechseln zwischen Wintersorten und Sommersorten von Kraftstoffen variieren.
Ein Steuermodul des HCI-Systems kann die Unterschiede kompensieren, indem eine Regelung der Soll-Quantität des Kraftstoffs mittels einer erlernten Kraftstoffkorrektur implementiert wird, die dem Heizwert zugeordnet ist. Das Steuermodul kann die Kraftstoffkorrektur basierend auf einem oder mehreren gemessenen Motorbetriebsparametern periodisch anpassen.
Das Steuermodul kann ein Problem mit dem HCI-System basierend auf einem oder mehreren Diagnosekriterien detektieren. Beispielsweise kann das Steuermodul ein Problem detektieren, wenn die Kraftstoffkorrektur einen vorbestimmten Wert überschreitet und/oder wenn Änderungen einer Rate größer als eine vorbestimmte Rate sind. Das Steuermodul kann einen Diagnosefehlercode (DTC), der dem HCI-System zugeordnet ist, basierend auf dem detektierten Problem festlegen.
Eine Schwankung in dem Ist-Heizwert des Kraftstoffs kann fälschlicherweise einen DTC auslösen, der einem fehlerhaften Betrieb des HCI-Systems zugeordnet ist. Das Steuersystem und -verfahren der vorliegenden Offenbarung verhindern falsche DTCs, indem ermittelt wird, ob dem Kraftstofftank kürzlich Kraftstoff hinzugefügt wurde. Wenn Kraftstoff hinzugefügt wurde, sehen das Steuersystem und -verfahren eine zusätzliche Überprüfung vor, bevor der DTC ausgelöst wird. Die zusätzliche Überprüfung unterscheidet zwischen Änderungen in der Kraftstoffkorrektur, die durch eine Schwankung in dem Kraftstoff verursacht werden, und Änderungen, die durch einen fehlerhaften Betrieb des HCI-Systems verursacht werden. Die zusätzliche Überprüfung unterscheidet die Änderungen basierend auf einer möglichen Differenz in dem Ist-Heizwert aufgrund des zusätzlichen Kraftstoffs, der dem Tank hinzugefügt wurde, und sie vermeidet dadurch, dass der DTC fälschlicherweise ausgelöst wird. Die zusätzliche Überprüfung kann mit existierenden Diagnosekriterien implementiert werden.
Unter spezieller Bezugnahme auf 1 ist ein beispielhaftes Fahrzeugsystem 10 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Das Fahrzeugsystem 10 umfasst einen Antriebsstrang 12, ein Steuermodul 14 und Fahrer-Schnittstelleneinrichtungen 16. Im Allgemeinen erzeugt der Antriebsstrang 12 ein Antriebsdrehmoment und treibt das Fahrzeug an. Das Steuermodul 14 steuert den Betrieb des Antriebsstrangs 12, einschließlich des erzeugten Antriebsdrehmoments. Das Steuermodul 14 steuert den Betrieb gemäß der vorliegenden Offenbarung basierend auf verschiedenen Eingaben, die Fahrersignale 18, die durch die Fahrer-Schnittstelleneinrichtungen 16 ausgegeben werden, und verschiedene andere Fahrzeugsystemsignale und -steuerwerte umfassen. Die Fahrer-Schnittstelleneinrichtungen 16 geben die Fahrersignale 18 in Ansprechen auf Fahrereingaben 20 aus, die durch den Fahrer ausgeführt werden. Die Fahrerangaben 20 können das Beeinflussen eines Gaspedals, eines Bremspedals und eines Lenkrads umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Fahrzeugsystemsignale umfassen Signale, die durch Sensoren ausgegeben werden, die verschiedene Fahrzeugbetriebsparameter detektieren, und Steuersignale, die durch verschiedene Module des Fahrzeugsystems 10 erzeugt werden, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Der Antriebsstrang 12 umfasst ein Motorsystem 22, ein Getriebe 24 und einen Endantrieb 26. Das Motorsystem 22 erzeugt das Antriebsdrehmoment, das auf das Getriebe 24 übertragen wird. Das Antriebsdrehmoment, das an das Getriebe 24 abgegeben wird, wird bei einem oder mehreren Übersetzungsverhältnissen auf den Endantrieb 26 übertragen, der ein oder mehrere Räder 28 antreibt. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf Getriebe oder Endantriebe eines speziellen Typs beschränkt. Beispielsweise kann das Getriebe 24 ein Automatikgetriebe oder ein Handschaltgetriebe sein. Der Endantrieb 26 kann ausgebildet sein, um ein oder mehrere Vorder- und/oder Hinterräder 28 anzutreiben.
Das Motorsystem 22 umfasst einen Verbrennungsmotor (ICE) 30 und ein Motorsteuermodul (ECM) 32. Das Motorsystem 22 kann ein Hybridmotorsystem sein, das einen Elektromotor (nicht gezeigt) umfasst, der ein Antriebsdrehmoment erzeugt, das alleine oder in Kombination mit dem Antriebsdrehmoment verwendet wird, das durch den ICE 30 erzeugt wird, um das Fahrzeug anzutreiben. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf Verbrennungsmotoren eines speziellen Typs oder einer speziellen Ausbildung beschränkt. Beispielsweise kann der ICE 30 ein Motor mit Funkenzündung (SI-Motor) oder ein Motor mit Kompressionszündung (CI-Motor) sein. Der ICE 30 kann ein Viertaktmotor oder ein Zweitaktmotor sein. Zu beispielhaften Zwecken ist der ICE 30 als ein Viertakt-Hubkolben-CI-Dieselmotor mit Direkteinspritzung und einem einzelnen Zylinder 40 dargestellt. Obgleich ein einzelner Zylinder 40 der Einfachheit halber dargestellt ist, ist einzusehen, dass der ICE 30 mehrere Zylinder aufweisen kann.
Der ICE 30 umfasst den Zylinder 40, ein Einlasssystem 42, ein Kraftstoffsystem 44 und ein Auslasssystem 46. Bei verschiedenen Implementierungen kann der ICE 30 einen Turbolader 48 aufweisen, wie es gezeigt ist. Das Einlasssystem 42 umfasst eine Drossel 50 und einen Einlasskrümmer 52. Die Drossel 50 steuert eine Luftmassenströmung (MAF) der Einlassluft, die in den ICE 30 eintritt. Das Kraftstoffsystem 44 umfasst eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 54 und eine Kraftstofftankbaugruppe 56. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 54 empfängt unter Druck stehenden Kraftstoff von der Kraftstofftankbaugruppe 56 und steuert eine Kraftstoffmenge, die an den Zylinder 40 geliefert wird. Die Kraftstofftankbaugruppe 56 enthält ein Kraftstoffvolumen, das verwendet wird, um die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 54 zu versorgen.
Während des Betriebs des ICE 30 wird Luft durch die Drossel 50 und den Einlasskrümmer 52 in den Zylinder 40 eingelassen, und sie vermischt sich mit Kraftstoff, welcher durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 54 zugeführt wird. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch (A/F-Gemisch) wird durch einen Kolben (nicht gezeigt) komprimiert und in dem Zylinder 40 verbrannt. Die Verbrennung des A/F-Gemischs treibt den Kolben in dem Zylinder 40 an und erzeugt dadurch das Antriebsdrehmoment. Ein Abgas, das durch die Verbrennung erzeugt wird, wird durch den Kolben in das Auslasssystem 46 ausgestoßen.
Das Auslasssystem 46 empfängt das Abgas, das durch den ICE 30 erzeugt wird, und behandelt das Abgas, um die Konzentrationen verschiedener Gase in dem Abgas zu verringern. Das Abgassystem 46 behandelt das Abgas ferner, um die PM in dem Abgas zu verringern. Das Abgassystem 46 umfasst einen Auslasskrümmer 60, einen katalytischen Wandler vom Dieseloxidationstyp (DOC) 62, einen katalytischen Wandler zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) 64 und einen PM-Filter 66, die durch Abgas-Rohrleitungen verbunden sind. Das Auslasssystem 46 umfasst ferner eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 und eine Harnstoffeinspritzeinrichtung 72.
Während des Betriebs des ICE 30 verringert der DOC 62 die Konzentration von CO und HC in dem Abgas, indem das CO und das HC oxidiert werden, um Kohlendioxid (CO₂) bzw. Wasser (H₂O) zu bilden. Der DOC 62 verringert ferner die Konzentration von Stickstoffmonoxid (NO) in dem Abgas, indem das NO oxidiert wird, um Stickstoffdioxid zu bilden (NO₂). Während der Regenerierung des PM-Filters 66 wird der DOC 62 als ein katalytischer Brenner verwendet, um die Temperatur des Abgases zu erhöhen, indem zusätzliches HC in einer Quantität von Kraftstoff, die durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 in das Abgas eingespritzt wird, verbrannt wird.
Der SCR 64 verringert die Konzentration von Stickstoffoxiden (NO_x) in dem Abgas, die das NO und das NO₂ umfassen, indem das NO_x in der Anwesenheit von Sauerstoff (O₂) reduziert wird, um Stickstoff (N₂) und H₂O zu bilden. Der SCR 64 reduziert das NO_x unter Verwendung eines Reduktionsmittels, wie beispielsweise von Harnstoff, der durch die Harnstoffeinspritzeinrichtung 72 in das Abgas eingespritzt wird.
Der PM-Filter 66 filtert die PM aus dem Abgas, die in den DOC 62 eintreten, und er ist im Allgemeinen von dem Wall-Flow-Typ. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf Wall-Flow-PM-Filter einer speziellen Konstruktion oder auf Wall-Flow-PM-Filter beschränkt, die aus einem speziellen Material zusammengesetzt sind. Beispielsweise kann der PM-Filter 66 eine alternative Anordnung von Einlass- und Auslasskanälen umfassen, die durch Wände separiert sind, die entweder aus Cordierit oder aus Siliziumcarbid gebildet sind. Bei dieser Konstruktion tritt das Abgas durch die Einlasskanäle in den PM-Filter 66 ein, und es strömt durch die Wände in die Auslasskanäle. Die PM in dem Abgas werden durch die Wände eingeschlossen und sammeln sich an diesen an. Die angesammelten PM verringern die Strömung durch den PM-Filter 66 und werden periodisch durch Regenerierung entfernt.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 ist stromaufwärts des DOC 62 angeordnet. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 empfängt unter Druck stehenden Kraftstoff und steuert die Quantität des Kraftstoffs, die in das Abgas eingespritzt wird. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 kann den unter Druck stehenden Kraftstoff von der Kraftstofftankbaugruppe 56 empfangen. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 und die Kraftstofftankbaugruppe 56 können zusammen einen Teil eines HCI-Systems bilden, das verwendet wird, um Kraftstoff in das Abgas einzuspritzen und dadurch die Temperatur des PM-Filters 66 während der Regenerierung zu erhöhen. Das HCI-System kann durch das ECM 32 gesteuert werden, wie nachstehend detaillierter diskutiert wird.
Das ECM 32 steuert den Betrieb der verschiedenen Komponenten des Motorsystems 22, einschließlich des ICE 30. Das ECM 32 steuert den Betrieb mittels zeitlich abgestimmter Steuersignale, die an die verschiedenen Komponenten ausgegeben werden. Zu Zwecken der vorliegenden Offenbarung werden die Steuersignale, die den Betrieb des Motorsystems 22 steuern, gemeinsam als ”Motorsystem-Steuersignale” bezeichnet. Bei dem vorliegenden Beispiel umfassen die Motorsystem-Steuersignale ein Drosselsteuersignal 80, ein Motorkraftstoff-Steuersignal 82, ein Kraftstoffzufuhr-Steuersignal 84, ein Abgas-Kraftstoffsteuersignal 86 und ein Harnstoff-Steuersignal 88.
Das ECM 32 regelt das Antriebsdrehmoment, das durch den ICE 30 erzeugt wird, basierend auf verschiedenen Eingaben, welche die Fahrersignale 18 und Signale von Sensoren umfassen, die verschiedene Motorbetriebsparameter detektieren. Die Sensoren können einen Motordrehzahlsensor 90 umfassen, der eine Drehzahl des ICE 30 (Motordrehzahl) detektiert und ein Signal 92 ausgibt, das die detektierte Motordrehzahl angibt. Andere Sensoren 94 können andere Motorbetriebsparameter detektieren und Signale 96 ausgeben, welche die detektierten Parameter angeben. Die anderen Sensoren 94 können einen Einlassluft-Temperatursensor (IAT-Sensor), einen MAF-Sensor, einen Krümmerabsolutdrucksensor (MAP-Sensor), einen Motorkühlmittel-Temperatursensor (ECT-Sensor) und einen Öltemperatursensor (OT-Sensor) umfassen.
Das ECM 32 ermittelt auch, wann der PM-Filter 66 regeneriert werden soll. Während der Regenerierung erhöht das ECM 32 die Temperatur des PM-Filters 66 auf eine Soll-PM-Filtertemperatur oberhalb einer Regenerierungstemperatur, die erforderlich ist, um die angesammelten PM in dem PM-Filter 66 zu verbrennen. Das ECM 32 erhöht die Temperatur des PM-Filters 66, indem dem Abgas mittels der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 Kraftstoff zugeführt wird, der in dem DOC 62 verbrannt wird. Das ECM 32 kann die Temperatur des PM-Filters 66 steuern, indem eine Temperatur des aus dem DOC 62 austretenden Abgases gesteuert wird, welche als eine DOC-Auslasstemperatur bezeichnet werden kann. Das ECM 32 kann die DOC-Auslasstemperatur steuern, indem eine Quantität von Kraftstoff gesteuert wird, die durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 zugeführt wird.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung regelt das ECM 32 die Quantität des Kraftstoffs, die durch das HCI-System zugeführt wird, basierend auf einem unteren Heizwert des Kraftstoffs. Das ECM 32 regelt ferner die zugeführte Quantität des Kraftstoffs basierend auf einem oder mehreren gemessenen Betriebsparametern. Bei einer beispielhaften Ausführungsform regelt das ECM 32 ferner die Quantität des Kraftstoffs basierend auf einer gemessenen DOC-Auslasstemperatur. Das ECM 32 passt eine Kraftstoffkorrektur, die dem unteren Heizwert zugeordnet ist, basierend auf einer Differenz zwischen der gemessenen DOC-Auslasstemperatur und der Soll-PM-Filtertemperatur periodisch an.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung detektiert das ECM 32 ferner Probleme, die mit der Zufuhr der Soll-Quantität des Kraftstoffs durch das HCI-System in Beziehung stehen, indem die Kraftstoffkorrektur überwacht wird. Eine übermäßige Kraftstoffkorrektur und/oder eine plötzliche Änderung in der Kraftstoffkorrektur können ein Problem mit dem Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 und/oder mit der Zufuhr von Kraftstoff zu der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 durch die Kraftstofftankbaugruppe 56 angeben. Das ECM 32 diagnostiziert das Problem, indem das Kraftstoffniveau oder das Volumen des Kraftstoffs, der in der Kraftstofftankbaugruppe 56 enthalten war, überwacht wird und indem ermittelt wird, ob kürzlich ein Nachtanken aufgetreten ist.
Wenn kürzlich ein Nachtanken aufgetreten ist, diagnostiziert das ECM 32 ferner das Problem, indem ein Steuerwert, eine mögliche prozentuale Änderung in dem unteren Heizwert des Kraftstoffs in der Kraftstofftankbaugruppe 56 aufgrund des Nachtankens, berechnet wird und indem der Steuerwert und eine prozentuale Änderung in der Kraftstoffkorrektur verglichen werden. Wenn die prozentuale Änderung in der Kraftstoffkorrektur kleiner als die mögliche prozentuale Änderung in dem unteren Heizwert des Kraftstoffs ist, diagnostiziert das ECM 32 das Problem als ein auf den Kraftstoff bezogenes Problem, ansonsten diagnostiziert das ECM 32 das Problem als ein auf das HCI-Verhalten bezogenes Problem.
Der Vergleich liefert eine zusätzliche Überprüfung, um zwischen Problemen, die dem HCI-System zugeordnet sind, zu unterscheiden. Insbesondere können Probleme aufgrund einer Schwankung in dem unteren Ist-Heizwert des Kraftstoffs und Probleme mit dem Betrieb der verschiedenen Komponenten des HCI-Systems, wie beispielsweise der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 und/oder der Kraftstofftankbaugruppe 56, unterschieden werden. Das ECM 32 legt die DTCs, die auf das Verhalten des HCI-Systems bezogen sind, basierend auf dem Vergleich fest. Auf diese Weise kann das ECM 32 vermeiden, dass die auf das Verhallten bezogenen DTCs aufgrund einer Schwankung in dem unteren Ist-Heizwert des Kraftstoffs fälschlicherweise gesetzt werden.
Unter spezieller Bezugnahme auf 2 ist eine beispielhafte Implementierung des ECM 32 in einem beispielhaften Diagnose- und Steuersystem 100 eines Motors gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Das ECM 32 umfasst ein Regenerierungsmodul 102, ein Kraftstoffsteuermodul 104, ein Kraftstoffkorrekturmodul 106 und einen nichtflüchtigen Speicher 108. Das ECM 32 umfasst ferner ein Modul 110 zur Detektion eines Nachtankens, ein Fehlerdetektionsmodul 112, ein Diagnosemodul 114 und ein Störungsmodul 116. Es ist einzusehen, dass bei verschiedenen Implementierungen ein oder mehrere Module des ECM 32 in einem einzigen Modul kombiniert oder in ein oder mehrere andere Module aufgeteilt sein können.
Das Regenerierungsmodul 102 ermittelt basierend auf verschiedenen empfangenen Signalen, ob eine Regenerierung des PM-Filters 66 ausgeführt werden sollte, und es weist die verschiedenen Module des ECM 32 an, wann die Regenerierung beginnen und enden soll. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf spezielle Verfahren zum Ermitteln beschränkt, ob eine Regenerierung ausgeführt werden sollte und wann die Regenerierung beginnen und enden soll. Ob eine Regenerierung ausgeführt werden sollte, kann das Regenerierungsmodul 102 beispielsweise basierend auf Steuerparametern ermitteln, die eine Druckdifferenz des Abgases zwischen einem Einlass und einem Auslass des PM-Filters 66 und/oder eine verstrichene Zeit, seit der PM-Filter 66 zuletzt regeneriert wurde, umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Das dargestellte Diagnose- und Steuersystem 100 des Motors umfasst einen PM-Filterdrucksensor 120, der die Druckdifferenz in dem Abgas zwischen dem Einlass und dem Auslass des PM-Filters 66 misst und ein Signal 122 ausgibt, das die gemessene Druckdifferenz angibt. Das Regenerierungsmodul 102 empfängt das Signal 122 und ermittelt, dass der PM-Filter 66 regeneriert werden sollte, wenn die gemessene Druckdifferenz eine vorbestimmte Druckdifferenz überschreitet.
Das Kraftstoffsteuermodul 104 erzeugt das Abgas-Kraftstoffsteuersignal 86 während einer Regenerierung basierend auf verschiedenen empfangenen Signalen und steuert mit diesen die Quantität des Kraftstoffs, die durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 zugeführt wird. Das Kraftstoffsteuermodul 104 erhöht die Temperatur des PM-Filters 66 bis zu einer Soll-PM-Filtertemperatur oberhalb dessen Regenerierungsstemperatur, indem die Quantität des Kraftstoffs geregelt wird, die durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 zugeführt wird. Das Kraftstoffsteuermodul 104 regelt die Quantität des Kraftstoffs basierend auf einer geschätzten Wärmemenge (d. h. exotherm), die erforderlich ist, um die Temperatur des PM-Filters 66 bis zu der Soll-PM-Filtertemperatur zu erhöhen.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung regelt das Kraftstoffsteuermodul 104 die Quantität des Kraftstoffs basierend auf einem kompensierten Heizwert.
Der kompensierte Heizwert basiert auf einem vorbestimmten Heizwert des Kraftstoffs und einer erlernten Kraftstoffkorrektur, die Differenzen in der Wärmemenge kompensiert, die in dem Abgas erzeugt wird. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist der Heizwert ein unterer Heizwert. Der untere Heizwert kann basierend auf beobachteten unteren Heizwerten des Kraftstoffs vorbestimmt werden, der für ein Nachtanken des Fahrzeugs zur Verfügung steht. Der untere Heizwert kann in dem Speicher 108 für ein Abrufen gespeichert werden.
Die Kraftstoffkorrektur kann einen Skalar einer reellen Zahl und/oder einen Offset einer reellen Zahl umfassen. Die Kraftstoffkorrektur kann in dem Speicher 108 für ein Abrufen gespeichert werden und/oder durch das Kraftstoffkorrekturmodul 106 übertragen werden. Zu Zwecken der vorliegenden Offenbarung ist die Kraftstoffkorrektur ein Skalar einer reellen Zahl, der in dem Speicher 108 gespeichert wird, und der kompensierte Heizwert ist ein Produkt des vorbestimmten Heizwerts und der Kraftstoffkorrektur.
Das Kraftstoffsteuermodul 104 kann die Quantität des Kraftstoffs ferner basierend auf einer MAF-Rate des Abgases (einer Abgas-MAF-Rate), einer gemessenen Temperatur des Abgases, das in den PM-Filter 66 eintritt (einer gemessenen PM-Filtereinlasstemperatur), und einer Soll-Temperatur des Abgases regeln, das in den PM-Filter 66 eintritt (einer Soll-PM-Filtereinlasstemperatur). Die Abgas-MAF-Rate kann basierend auf der Motordrehzahl ermittelt werden. Die Soll-PM-Filtereinlasstemperatur kann eine Temperatur sein, die erforderlich ist, um den PM-Filter 66 bei der Soll-PM-Filtertemperatur zu betreiben. Das dargestellte Diagnose- und Steuersystem 100 des Motors umfasst einen PM-Filtereinlasstemperatursensor 130, der die Temperatur des Abgases misst, das in den PM-Filter 66 eintritt (die PM-Filtereinlasstemperatur), und der ein Signal 132 ausgibt, das die gemessene PM-Filtereinlasstemperatur angibt. Das Diagnose- und Steuersystem 100 des Motors umfasst ferner den Motordrehzahlsensor 90. Das Kraftstoffsteuermodul 104 empfängt die Signale 92, 96, 132 und erzeugt das Abgas-Kraftstoffsteuersignal 86, das an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 ausgegeben wird, basierend auf den empfangenen Signalen.
Das Kraftstoffkorrekturmodul 106 steht mit dem Kraftstoffsteuermodul 104 in Verbindung und passt die Kraftstoffkorrektur basierend auf Differenzen zwischen einer geschätzten Wärmemenge und einer Ist-Wärmemenge periodisch an, die in dem Abgas durch den Kraftstoff erzeugt wird, der durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 eingespritzt wird. Anfangswerte für die Kraftstoffkorrektur können vorbestimmt sein und in dem Speicher 108 gespeichert werden. Wenn die Kraftstoffkorrektur einen Skalar umfasst, wie beispielsweise in dem vorliegenden Beispiel, kann der Skalar anfänglich auf einen Wert von 1,0 festgelegt werden. Wenn die Kraftstoffkorrektur einen Offset umfasst, kann der Offset anfänglich auf einen Wert von Null festgelegt werden.
Während Zeitdauern der Regenerierung, während denen die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 betrieben wird, passt das Kraftstoffkorrekturmodul 106 die Kraftstoffkorrektur, die in den Speicher 108 gespeichert ist, basierend auf den Differenzen in der geschätzten und der erzeugten Ist-Wärmemenge an. Die geschätzte Wärmemenge kann basierend auf den geschätzten Energieinhalt des Kraftstoffs ermittelt werden. Das Kraftstoffkorrekturmodul 106 erhöht die Kraftstoffkorrektur, wenn die erzeugte Ist-Wärmemenge kleiner als die geschätzte Wärmemenge ist. Das Kraftstoffkorrekturmodul 106 verringert die Kraftstoffkorrektur, wenn die erzeugte Ist-Wärmemenge größer als die geschätzte Wärmemenge ist.
Bei einer beispielhaften Implementierung passt das Kraftstoffkorrekturmodul 106 die Kraftstoffkorrektur basierend auf einer Differenz zwischen einer geschätzten Temperatur des Abgases, das den DOC 62 aufgrund der Verbrennung des Kraftstoffs verlässt (einer geschätzten DOC-Auslasstemperatur), und einer gemessenen DOC-Auslasstemperatur an. Beispielsweise kann das Kraftstoffkorrekturmodul 106 die geschätzte DOC-Auslasstemperatur basierend auf einer gemessenen Temperatur des Abgases, das in den DOC 62 eintritt (einer DOC-Einlasstemperatur), und einer gemessenen Temperatur des Abgases ermitteln, das aus dem DOC 62 austritt (einer DOC-Auslasstemperatur). Die geschätzte DOC-Auslasstemperatur kann ferner basierend auf der Quantität des Kraftstoffs, die von dem Kraftstoffsteuermodul 104 angefordert wird, und dem kompensierten Heizwert ermittelt werden. Das Kraftstoffkorrekturmodul 106 erhöht die Kraftstoffkorrektur, wenn die gemessene DOC-Auslasstemperatur kleiner als die geschätzte DOC-Auslasstemperatur ist. Das Kraftstoffkorrekturmodul 106 verringert die Kraftstoffkorrektur, wenn die gemessene DOC-Auslasstemperatur größer als die geschätzte DOC-Auslasstemperatur ist.
Das dargestellte Diagnose- und Steuersystem 100 des Motors umfasst einen DOC-Einlasstemperatursensor 140, der die DOC-Einlasstemperatur misst und ein Signal 142 ausgibt, dass die detektierte Temperatur angibt. Das Diagnose- und Steuersystem 100 des Motors umfasst ferner einen DOC-Auslasstemperatursensor 150, der die DOC-Auslasstemperatur misst und ein Signal 152 ausgibt, das die gemessene Temperatur angibt. Das Kraftstoffkorrekturmodul 106 empfängt die Signale 142, 152 und die Quantität des Kraftstoffs, die durch das Kraftstoffsteuermodul 104 angefordert wird, und passt die Kraftstoffkorrektur, die in dem Speicher 108 gespeichert ist, basierend auf der empfangenen Information periodisch an.
Das Kraftstoffkorrekturmodul 106 kann die Kraftstoffkorrektur an das Kraftstoffsteuermodul 104 übertragen.
Das Modul 110 zur Detektion des Nachtankens überwacht das Volumen des Kraftstoffs, der in der Kraftstofftankbaugruppe 56 enthalten ist, und detektiert, wann ein Auftankereignis aufgetreten ist. Dementsprechend umfasst das dargestellte Diagnose- und Steuersystem 100 des Motors einen Kraftstoffniveausensor 160, der das Volumen des Kraftstoffs in der Kraftstofftankbaugruppe 56 misst und ein Signal 162 ausgibt, welches das gemessene Volumen angibt. Jedes Mal, wenn ein Nachtankereignis detektiert wird, ermittelt das Modul 110 zur Detektion des Nachtankens ein anfängliches Volumen des Kraftstoffs bei einem Start des Nachtankereignisses und ein endgültiges Volumen des Kraftstoffs an dem Ende des Nachtankereignisses. Das Modul 110 zur Detektion des Nachtankens kann in den Speicher 108 für ein Abrufen eine Nachtankinformation für jedes Nachtankereignis speichern, die eine Zeit, zu der das Nachtankereignis detektiert wurde, sowie das anfängliche und das endgültige Volumen des Kraftstoffs umfasst. Alternativ oder zusätzlich kann das Modul 110 zur Detektion des Nachtankens die Nachtankinformation mittels eines Nachtanksignals 164 an das Diagnosemodul 114 übertragen, wie es gezeigt ist. Die Zeit kann eine eindeutige Zeit sein, wie beispielsweise die gesamte verstrichene Betriebszeit des IGE 30, die verwendet werden kann, um Nachtankereignisse zu unterscheiden, die während desselben Fahrzyklus oder während unterschiedlicher Fahrzyklen des Fahrzeugsystems 10 auftreten.
Das Fehlerdetektionsmodul 112 überwacht den Betrieb des Diagnose- und Steuersystems 100 des Motors, in dem verschiedene Signale des Diagnose- und Steuersystems 100 des Motors überwacht werden, welche die Signale 86, 92, 96, 122, 132, 142, 152, 162 umfassen. Basierend auf den Signalen und den Diagnosekriterien, die jedem Signal zugeordnet sind, erzeugt das Fehlerdetektionsmodul 112 ein Fehlersignal 170, das angibt, ob ein Fehler oder eine Störung in dem Betrieb des Diagnose- und Steuersystems 100 des Motors detektiert wurde.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung überwacht das Fehlerdetektionsmodul 112 das Verhalten des HCI-Systems, indem die Kraftstoffkorrektur überwacht wird. Das Fehlerdetektionsmodul 112 detektiert einen Kraftstoffsteuerfehler des HCI-Systems, indem ein Fehler aufgrund einer stufenweisen Änderung in der Kraftstoffkorrektur detektiert wird. Das Fehlerdetektionsmodul 112 detektiert den Fehler aufgrund der stufenweisen Änderung, wenn eine zeitliche Rate der Änderung in der Kraftstoffkorrektur größer als eine vorbestimmte Rate ist. Mit anderen Worten detektiert des Fehlerdetektionsmodul 112 den Fehler aufgrund der stufenweisen Änderung, wenn eine Differenz zwischen einem derzeitigen Wert und einem vorhergehenden Wert der Kraftstoffkorrektur eine vorbestimmte Differenz innerhalb einer vorbestimmten ersten Dauer überschreitet. Das Fehlerdetektionsmodul 112 gibt das Fehlersignal 170 an das Diagnosemodul 114 aus und informiert dadurch das Diagnosemodul 114, wann ein Fehler aufgrund einer stufenweisen Änderung detektiert wurde.
Das Diagnosemodul 114 erhält die Nachtankinformation, diagnostiziert den Fehler aufgrund der stufenweisen Änderung basierend auf der Nachtankinformation und setzt ein Flag für eine Abweichung des HCI-Verhaltens oder ein Flag für eine Kraftstoffabweichung, welche die ausgeführte Diagnose angeben. Spezieller unterscheidet das Diagnosemodul 114 zwischen Fehlern aufgrund einer stufenweisen Änderung in der Kraftstoffkorrektur, die durch eine Schwankung in dem unteren Ist-Heizwert des Kraftstoffs verursacht werden, und Fehlern aufgrund der stufenweisen Änderung, die durch einen fehlerhaften Betrieb des HCI-Systems verursacht werden.
Das Diagnosemodul 114 diagnostiziert den Fehler aufgrund der stufenweisen Änderung basierend darauf, ob ein Nachtankereignis innerhalb einer vorbestimmten zweiten Zeitdauer aufgetreten ist, bevor der Fehler aufgrund der stufenweisen Änderung detektiert wurde. Die zweite Zeitdauer kann ereignisbasiert oder zeitbasiert sein. Beispielsweise kann die zweite Zeitdauer einer Zeitdauer zwischen vorbestimmten Ereignissen entsprechen, wie beispielsweise aufeinander folgenden Regenerierungsereignissen. Als ein anderes Beispiel kann die zweite Zeitdauer einer geschätzten Ansprechzeit der Kraftstoffkorrektur Änderungen in dem unteren Ist-Heizwert des Kraftstoffs entsprechen.
Wenn keine Nachtankereignisse innerhalb der zweiten Zeitdauer aufgetreten sind, diagnostiziert das Diagnosemodul 114, dass der Fehler aufgrund der stufenweisen Änderung durch einen fehlerhaften Betrieb des HCI-Systems verursacht wird, und es setzt das Flag für die Abweichung des HCI-Verhaltens. Wenn ein Nachtankereignis innerhalb der zweiten Zeitdauer aufgetreten ist, diagnostiziert das Diagnosemodul 114 den Fehler aufgrund der stufenweisen Änderung, indem eine prozentuale Änderung in der Kraftstoffkorrektur und eine mögliche prozentuale Änderung in dem unteren Heizwert des Kraftstoffs verglichen werden. Die prozentuale Änderung in der Kraftstoffkorrektur wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet (Gleichung 1):
In Gleichung 1 ist ΔFC% die prozentuale Änderung in der Kraftstoffkorrektur, und FC₂ und FC₁ sind die derzeitige bzw. die vorhergehende Kraftstoffkorrektur, die den Fehler aufgrund der stufenweisen Änderung auslösen.
Die mögliche prozentuale Änderung in dem unteren Heizwert des Kraftstoffs ist eine mögliche prozentuale Änderung aufgrund des zusätzlichen Volumens des Kraftstoffs, das während jedes Auftankereignisses hinzugefügt wird, das innerhalb der zweiten Zeitdauer auftritt. Die mögliche prozentuale Änderung nimmt an, dass der zusätzliche Kraftstoff einen unteren Heizwert bei einem maximalen erwarteten unteren Heizwert des verfügbaren Kraftstoffs oder in dessen Nähe aufweist. Im Allgemeinen ist eine Zeitdauer zwischen Nachtankereignissen größer als die zweite Zeitdauer, und meistens kann ein einziges Nachtankereignis innerhalb der zweiten Zeitdauer auftreten. Bei einer beispielhaften Implementierung wird die mögliche prozentuale Änderung in dem unteren Heizwert des Kraftstoffs daher gemäß der folgenden Gleichung berechnet (Gleichung 2):
In Gleichung 2 ist ΔHV% die mögliche Prozentänderung in dem unteren Heizwert, VR ist das Kraftstoffvolumen, das bei dem Start des Nachtankereignisses vorhanden ist, und VF ist das Kraftstoffvolumen an dem Ende des Nachtankereignisses. HV_BASE ist der vorbestimmte Heizwert, und HV_POT ist ein vorbestimmter möglicher Heizwert, der einem Heizwert bei dem maximalen erwarteten unteren Heizwert des verfügbaren Kraftstoffs oder in dessen Nähe entspricht.
In dem Fall, in dem mehr als ein Nachtankereignis während der zweiten Zeitdauer aufgetreten ist, kann Gleichung 2 modifiziert werden, um die mögliche prozentuale Änderung aufgrund jedes Nachtankereignisses zu berücksichtigen. In dem Fall, in dem zwei Nachtankereignisse aufgetreten sind, kann die mögliche prozentuale Änderung in dem unteren Heizwert des Kraftstoffs beispielsweise gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden (Gleichung 3):
In Gleichung 3 ist ΔHV%1 die mögliche prozentuale Änderung in dem unteren Heizwert aufgrund des ersten Nachtankereignisses. ΔHV%1 kann unter Verwendung von Gleichung 2 basierend auf dem Kraftstoffvolumen, das bei dem Start des ersten Nachtankereignisses vorhanden ist, und dem Kraftstoffvolumen an dem Ende des ersten Nachtankereignisses berechnet werden. ΔHV%2 ist die mögliche prozentuale Änderung in dem unteren Heizwert aufgrund des zweiten Nachtankereignisses. ΔHV%2 kann unter Verwendung von Gleichung 2 basierend auf dem Kraftstoffvolumen V_R2, das bei dem Start des zweiten Nachtankereignisses vorhanden ist, und dem Kraftstoffvolumen V_F2 an dem Ende des zweiten Nachtankereignisses berechnet werden.
Sobald das Diagnosemodul 114 die prozentuale Änderung ΔFC% in der Kraftstoffkorrektur und die mögliche prozentuale Änderung ΔHV% in dem unteren Heizwert berechnet hat, vergleicht das Diagnosemodul 114 die zwei Werte. Wenn ΔFC% kleiner oder gleich AHV% ist, diagnostiziert das Diagnosemodul 114 den Fehler der gestuften Änderung derart, dass dieser durch eine Schwankung in dem Ist-Heizwert des Kraftstoffs verursacht wird, und setzt das Flag für die Kraftstoffabweichung. Wenn andererseits ΔFC% größer als ΔHV% ist, diagnostiziert das Diagnosemodul 114 den Fehler der gestuften Änderung derart, dass dieser durch einen fehlerhaften Betrieb des HCI-Systems verursacht wird, und setzt das Flag für die Abweichung des HCI-Verhaltens. Das Diagnosemodul 114 erzeugt ein Diagnosesignal 180, wenn ein Fehler der gestuften Änderung diagnostiziert wird, der die durchgeführte Diagnose angibt.
Das Störungsmodul 116 empfängt das Diagnosesignal 180 und speichert selektiv einen DTC des HCI-Systems in dem Speicher 108 basierend auf dem Diagnosesignal 180 und Störungskriterien für den DTC des HCI-Systems. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf spezielle Störungskriterien beschränkt. Beispielsweise kann das Störungsmodul 116 den DTC des HCI-Systems speichern, sobald das Flag für die Abweichung des HCI-Verhaltens gesetzt wurde und eine vorbestimmte Anzahl (N) von Kraftstoffsteuerfehlern derart diagnostiziert wird, dass sie durch einen fehlerhaften Betrieb des HCI-Systems verursacht werden. Die Störungskriterien können Kriterien zum Evaluieren von Kraftstoffsteuerfehlern umfassen, die derart diagnostiziert werden, dass sie durch eine Schwankung in dem Ist-Heizwert des Kraftstoffs verursacht werden. Beispielsweise kann das Störungsmodul 116 den DTC des HCI-Systems speichern, sobald das Flag für die Kraftstoffabweichung gesetzt wurde und eine vorbestimmte Anzahl (M) von Kraftstoffsteuerfehlern derart diagnostiziert wird, dass diese durch eine Schwankung in dem Kraftstoff verursacht werden.
Wenn das Störungsmodul 116 den DTC des HCI-Systems gespeichert hat, kann das Störungsmodul 116 auch eine MIL-Lampe 182 selektiv erleuchten, um den Fahrer zu warnen, dass ein Problem mit dem HCI-System existiert. Wenn der DTC des HCI-Systems gespeichert ist, kann das Kraftstoffsteuermodul 104 eine Abhilfe-Steuerstrategie auslösen, um dem Abgas während der Regenerierung Kraftstoff zuzuführen. Beispielsweise kann das Kraftstoffsteuermodul beginnen, die Zufuhr von Kraftstoff gemäß einer Steuerketten-Kraftstoffsteuerstrategie zu steuern. Alternativ oder zusätzlich kann das Kraftstoffsteuermodul 104 die Regenerierung verzögern, bis das HCI-System gewartet ist.
Unter spezieller Bezugnahme auf 3 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zum Diagnostizieren eines Kraftstoffsteuerfehlers eines HCI-Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Das Verfahren 300 kann in einem oder mehreren Steuermodulen eines Motorsteuersystems und insbesondere in einem Diagnosesystem für einen Motor implementiert werden. Der Einfachheit halber wird das Verfahren 300 unter Bezugnahme auf das Diagnose- und Steuersystem 100 des Motors beschrieben, und es stellt beispielhafte Steuerschritte dar, die durch die verschiedenen Module des ECM 32 ausgeführt werden. Die Steuerung gemäß dem Verfahren 300 kann während des Betriebs des ICE 30 ausgeführt werden.
Ein Start des Verfahrens 300 ist bei 302 bezeichnet. Bei 304 erhält das Modul 110 zur Detektion des Nachtankens die Nachtankinformation, indem das Kraftstoffniveau in der Kraftstofftankbaugruppe 56 überwacht wird und detektiert wird, wann ein Nachtanken aufgetreten ist. Jedes Mal dann, wenn ein Nachtankereignis detektiert wird, ermittelt das Modul 110 zur Detektion des Nachtankens das anfängliche und das endgültige Volumen des Kraftstoffs in der Kraftstofftankbaugruppe 56. Das Modul 110 zur Detektion des Nachtankens speichert die Nachtankinformation in dem Speicher 108 für jedes Nachtankereignis, welche die Zeit, zu der das Nachtanken detektiert wurde, sowie das anfängliche und das endgültige Volumen des Kraftstoffs umfasst.
Bei 306 passt das Kraftstoffkorrekturmodul 106 während der Regenerierung des PM-Filters 66 die Kraftstoffkorrektur periodisch an, die in dem Speicher 108 gespeichert ist. Das Kraftstoffkorrekturmodul 106 passt die Kraftstoffkorrektur basierend auf Differenzen zwischen den geschätzten und den Ist-Wärmemengen an, die in dem Abgas durch den Kraftstoff erzeugt werden, der durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 70 eingespritzt wird. Spezieller erhöht das Kraftstoffkorrekturmodul 106 die Kraftstoffkorrektur, wenn die gemessene DOC-Auslasstemperatur kleiner als die geschätzte DOC-Auslasstemperatur ist. Das Kraftstoffkorrekturmodul 106 verringert die Kraftstoffkorrektur, wenn die gemessene DOC-Auslasstemperatur größer als die geschätzte DOC-Auslasstemperatur ist.
Bei 308 detektiert das Fehlerdetektionsmodul 112 Kraftstoffsteuerfehler des HCI-Systems, indem die Kraftstoffkorrektur überwacht wird. Spezieller detektiert das Fehlerdetektionsmodul 112 Fehler der gestuften Änderung in der Kraftstoffkorrektur, wenn die zeitliche Rate der Änderung in der Kraftstoffkorrektur größer als die vorbestimmte Rate ist.
Bei 310 ermittelt das Diagnosemodul 114 basierend auf dem Fehlersignal 170, ob ein Kraftstoffsteuerfehler durch das Fehlerdetektionsmodul 112 detektiert wurde. Wenn ja, schreitet die Steuerung anschließend zu 312 voran, ansonsten wird die Steuerung in einer Schleife zurückgeführt, wie es gezeigt ist. Bei 312 beginnt das Diagnosemodul 114, den Kraftstoffsteuerfehler gemäß 312–320 basierend auf der Nachtankinformation zu diagnostizieren, die bei 304 erhalten wird. Bei 312 ermittelt das Diagnosemodul 114, ab kürzlich ein Nachtanken aufgetreten ist, und spezieller, ob ein Nachtanken innerhalb der vorbestimmten zweiten Zeitdauer aufgetreten ist. Wenn ja, schreitet die Steuerung anschließend zu 314 voran, ansonsten schreitet die Steuerung zu 320 voran.
Bei 314 berechnet das Diagnosemodul 114 die Steuerwerte, die zum Diagnostizieren des Fehlers der gestuften Änderung verwendet werden, wenn kürzlich ein Nachtanken aufgetreten ist. Spezieller berechnet das Diagnosemodul die prozentuale Änderung ΔFC% in der Kraftstoffkorrektur und die mögliche prozentuale Änderung AHV% in dem unteren Heizwert des Kraftstoffs.
Bei 316 ermittelt das Diagnosemodul 114, ob die prozentuale Änderung ΔFC% in der Kraftstoffkorrektur kleiner als die mögliche prozentuale Änderung ΔHV% in dem unteren Heizwert des Kraftstoffs oder gleich dieser ist. Wenn ja, schreitet die Steuerung anschließend zu 318 voran, ansonsten schreitet die Steuerung zu 320 voran.
Bei 318 diagnostiziert das Diagnosemodul 114 den Kraftstoffsteuerfehler derart, dass dieser durch eine Schwankung in dem Kraftstoff verursacht wird, und setzt das Flag für die Kraftstoffabweichung in dem Speicher 108. Von 318 aus kehrt die Steuerung zu dem Start zurück, wie es gezeigt ist.
Bei 320 diagnostiziert das Diagnosemodul 114 den Kraftstoffsteuerfehler derart, dass dieser durch einen fehlerhaften Betrieb des HCI-Systems verursacht wird, und es setzt das Flag für die Abweichung des HCI-Verhaltens in dem Speicher 108.
Bei 322 speichert das Störungsmodul 116 den DTC des HCI-Systems selektiv basierend auf Diagnosen, die bei 318 und 320 durchgeführt werden, und basierend auf den Störungskriterien für den DTC des HCI-Systems. Von 322 aus kehrt die Steuerung zu dem Start zurück, wie es gezeigt ist.
Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen für den erfahrenen Praktiker nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden.

Claims

Steuersystem für einen Motor, das umfasst: ein Kraftstoffsteuermodul, das eine Quantität von Kraftstoff einem Abgassystem des Motors basierend auf einem Kraftstoffkorrekturwert direkt zuführt; ein Kraftstoffkorrekturmodul, das einen gegenwärtigen Kraftstoffkorrekturwert basierend auf einem vorhergehenden Kraftstoff korrekturwert und einer Differenz zwischen einer geschätzten Energie der Quantität und einer Wärmemenge ermittelt, die durch ein Verbrennen der Quantität erzeugt wird; ein Fehlerdetektionsmodul, das einen Kraftstoffsteuerfehler selektiv detektiert, wenn eine zweite Differenz zwischen dem gegenwärtigen Kraftstoffkorrekturwert und einem vorhergehenden Kraftstoffkorrekturwert innerhalb einer vorbestimmten ersten Zeitdauer größer als eine vorbestimmte Differenz ist; und ein Diagnosemodul, das eine Ursache des Kraftstoffsteuerfehlers basierend auf einer zweiten Zeitdauer seit einem letzten Nachtankereignis identifiziert, wobei das Diagnosemodul vorzugsweise die Ursache ferner basierend auf einer ersten Menge des Kraftstoffs, die in einem Kraftstofftank bei einem Start des letzten Nachtankereignisses enthalten war, und basierend auf einer zweiten Menge des Kraftstoffs, die dem Kraftstofftank während des letzten Nachtankereignisses hinzugefügt wurde, identifiziert, und/oder wobei das Diagnosemodul vorzugsweise die Ursache ferner basierend auf einer ersten prozentualen Änderung in der Kraftstoffkorrektur und einem zweiten Prozentwert identifiziert und wobei der zweite Prozentwert auf der ersten und der zweiten Menge basiert.
Verfahren für einen Motor, das umfasst, dass: ein Kraftstoffsteuerfehler basierend auf einer Änderung in einem Kraftstoffkorrekturwert selektiv detektiert wird, der verwendet wird, um eine Quantität von Kraftstoff zu ermitteln, die einem Abgassystem des Motors direkt zugeführt wird; und eine Ursache des Kraftstoffsteuerfehlers basierend auf einer ersten Zeitdauer seit einem letzten Nachtankereignis identifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das selektive Detektieren umfasst, dass der Kraftstoffsteuerfehler detektiert wird, wenn eine Differenz zwischen einem derzeitigen Kraftstoffkorrekturwert und einem vorhergehenden Kraftstoffkorrekturwert innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer größer als eine vorbestimmte Differenz ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Identifizieren umfassen, dass die Ursache als eine Schwankung in einem Ist-Heizwert des Kraftstoffs oder als ein fehlerhafter Betrieb eines Kraftstoffeinspritzungssystems identifiziert wird, das verwendet wird, um dem Abgassystem den Kraftstoff zuzuführen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Identifizieren ferner umfasst, dass die Ursache basierend auf einer ersten Menge des Kraftstoffs, die in einem Kraftstofftank bei einem Start des letzten Auftankereignisses enthalten war, und basierend auf einer zweiten Menge des Kraftstoffs, die dem Kraftstofftank während des letzten Nachtankereignisses hinzugefügt wurde, identifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Identifizieren ferner umfasst, dass die Ursache basierend auf einer ersten prozentualen Änderung in der Kraftstoffkorrektur und einem zweiten Prozentwert identifiziert wird, und wobei der zweite Prozentwert auf der ersten und der zweiten Menge basiert.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Identifizieren ferner umfasst, dass die Ursache als eine Schwankung in Heizwerten des Kraftstoffs identifiziert wird, wenn die erste prozentuale Änderung kleiner als der zweite Prozentwert ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Identifizieren ferner umfasst, dass die Ursache als ein fehlerhafter Betrieb eines Kraftstoffeinspritzungssystems, das verwendet wird, um dem Abgassystem den Kraftstoff zuzuführen, identifiziert wird, wenn die erste prozentuale Änderung größer als der zweite Prozentwert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Identifizieren ferner umfasst, dass die Ursache basierend auf einer zweiten Zeitdauer zwischen aufeinander folgenden Regenerierungsereignissen eines Partikelfilters identifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass ein gegenwärtiger Kraftstoffkorrekturwert basierend auf einem vorhergehenden Kraftstoffkorrekturwert und einer Differenz zwischen einer geschätzten Energie der Quantität und einer Wärmemenge ermittelt wird, die durch ein Verbrennen der Quantität erzeugt wird.