DE102012214989A1 - Systeme und verfahren zur einstellung der katalysatorsauerstoffspeicherkapazität - Google Patents

Systeme und verfahren zur einstellung der katalysatorsauerstoffspeicherkapazität Download PDF

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Abstract

Ein System für ein Fahrzeug umfasst ein Sauerstoffspeicherkapazitäts-(OSC-)Bestimmungsmodul, ein Verzögerungsbestimmungsmodul, ein Korrekturmodul und ein Fehlerdetektionsmodul. Das OSC-Bestimmungsmodul bestimmt eine OSC-Periode eines Katalysators eines Abgassystems auf Grundlage einer ersten und zweiten Sauerstoffmenge, die unter Verwendung eines ersten und zweiten Sauerstoffsensors gemessen werden, die stromaufwärts bzw. stromabwärts des Katalysators angeordnet sind. Das Verzögerungsbestimmungsmodul bestimmt eine Verzögerungsperiode des zweiten Sauerstoffsensors. Das Korrekturmodul setzt eine korrigierte OSC-Periode für den Katalysator auf Grundlage einer Differenz zwischen der OSC-Periode und der Verzögerungsperiode. Das Fehlerdetektionsmodul gibt auf Grundlage der korrigierten OSC-Periode selektiv an, dass ein Fehler in dem Katalysator vorhanden ist.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Brennkraftmaschinen und insbesondere Sauerstoffspeicherkatalysatoren von Brennkraftmaschinen.
  • HINTERGRUND
  • Die hier vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Arbeit der derzeit bezeichneten Erfinder in dem Maße, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, wie auch Aspekte der Beschreibung, die sich zum Zeitpunkt der Einreichung nicht anderweitig als Stand der Technik qualifizieren können, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung zulässig.
  • Brennkraftmaschinen verbrennen ein Luft- und Kraftstoffgemisch in Zylindern, um Kolben anzutreiben, was Antriebsmoment erzeugt. Eine Luftströmung in die Maschine wird durch eine Drossel reguliert. Genauer stellt die Drossel eine Drosselfläche ein, die eine Luftströmung in die Maschine erhöht oder verringert. Wenn die Drosselfläche zunimmt, steigt die Luftströmung in die Maschine. Ein Kraftstoffsteuersystem stellt die Rate ein, mit der Kraftstoff eingespritzt wird, um ein Soll-Luft/Kraftstoff-Gemisch zu den Zylindern zu liefern und/oder einen Soll-Drehmomentausgang zu erreichen. Eine Erhöhung der Menge von Luft und Kraftstoff, die an die Zylinder geliefert werden, erhöht den Drehmomentausgang der Maschine.
  • In funkengezündeten Maschinen löst ein Zündfunken eine Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches, das an die Zylinder geliefert wird, aus. In kompressionsgezündeten Maschinen verbrennt eine Kompression in den Zylindern das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das an die Zylinder geliefert wird. Ein Zündzeitpunkt sowie eine Luftströmung können die Primärmechanismen zum Einstellen des Drehmomentausgangs von funkengezündeten Maschinen darstellen, während die Kraftstoffströmung den Primärmechanismus zum Einstellen des Drehmomentausgangs von kompressionsgezündeten Maschinen darstellen kann.
  • Es sind Maschinensteuersysteme entwickelt worden, um ein Maschinenausgangsdrehmoment so zu steuern, dass ein Soll-Drehmoment erreicht wird. Herkömmliche Maschinensteuersysteme steuern jedoch das Maschinenausgangsdrehmoment nicht so genau wie gewünscht. Ferner sehen herkömmliche Maschinensteuersysteme kein schnelles Ansprechen auf Steuersignale vor oder koordinieren eine Maschinendrehmomentsteuerung über verschiedene Vorrichtungen, die das Maschinenausgangsdrehmoment beeinflussen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein System für ein Fahrzeug umfasst ein Modul zur Bestimmung einer Sauerstoffspeicherkapazität (OSC von engl.: ”oxygen storage capacity”), ein Verzögerungsbestimmungsmodul, ein Korrekturmodul und ein Fehlerdetektionsmodul. Das OSC-Bestimmungsmodul bestimmt eine OSC-Periode eines Katalysators eines Abgassystems auf Grundlage einer ersten und zweiten Sauerstoffmenge, die unter Verwendung eines ersten und zweiten Sauerstoffsensors gemessen werden, die stromaufwärts bzw. stromabwärts des Katalysators angeordnet sind. Das Verzögerungsbestimmungsmodul bestimmt eine Verzögerungsperiode des zweiten Sauerstoffsensors. Das Korrekturmodul setzt eine korrigierte OSC-Periode für den Katalysator auf Grundlage einer Differenz zwischen der OSC-Periode und der Verzögerungsperiode. Das Fehlerdetektionsmodul gibt auf Grundlage der korrigierten OSC-Periode selektiv an, dass ein Fehler in dem Katalysator vorhanden ist.
  • Ein Verfahren für ein Fahrzeug umfasst: Bestimmen einer Sauerstoffspeicherkapazitäts-(OSC-)Periode eines Katalysators eines Abgassystems auf Grundlage einer ersten und zweiten Sauerstoffmenge, die unter Verwendung eines ersten und zweiten Sauerstoffsensors gemessen werden, die stromaufwärts bzw. stromabwärts des Katalysators angeordnet sind; Bestimmen einer Verzögerungsperiode des zweiten Sauerstoffsensors; Setzen einer korrigierten OSC-Periode für den Katalysator auf Grundlage einer Differenz zwischen der OSC-Periode und der Verzögerungsperiode; und auf Grundlage der korrigierten OSC-Periode selektives Angeben, dass ein Fehler in dem Katalysator vorhanden ist.
  • Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es ist zu verstehen, dass die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele lediglich zu Veranschaulichungszwecken und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Offenbarung zu beschränken.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Offenbarung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen:
  • 1 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Maschinensystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 2 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Maschinensteuersystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 3 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Katalysatorüberwachungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 4 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Systems zur Überwachung eines stromabwärtigen Sauerstoffsensors gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 5 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zur Korrektur einer Sauerstoffspeicherkapazitätsperiode eines Katalysators auf Grundlage einer Verzögerungsperiode eines stromabwärtigen Sauerstoffsensors gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
  • 6 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zur Bestimmung der Verzögerungsperiode des stromabwärtigen Sauerstoffsensors gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und in keiner Weise dazu bestimmt, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu beschränken. Zu Zwecken der Klarheit sind in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen zur Identifizierung ähnlicher Elemente verwendet. Die hier verwendete Formulierung ”zumindest eines aus A, B und C” ist so auszulegen, dass ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder gemeint ist. Es sei zu verstehen, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in verschiedener Reihenfolge ohne Änderung der Grundsätze der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden können.
  • Der hier verwendete Begriff ”Modul” kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine elektronische Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein Field Programmable Gate Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der Code ausführt; andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder alle der obigen, wie in einem System-on-Chip betreffen, Teil davon sein oder umfassen. Der Begriff ”Modul” kann einen Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) aufweisen, der durch den Prozessor ausgeführten Code speichert.
  • Der Begriff ”Code”, wie oben verwendet ist, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode aufweisen und kann Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte betreffen. Der Begriff ”gemeinsam genutzt”, wie oben verwendet ist, bedeutet, dass einiger oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzelnen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann einiger oder der gesamte Code von mehreren Modulen durch einen einzelnen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Begriff ”Gruppe”, wie oben verwendet ist, bedeutet, dass einiger oder der gesamte Code von einem einzelnen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren oder einer Gruppe von Ausführungsmaschinen ausgeführt werden kann.
  • Beispielsweise können mehrere Kerne und/oder mehrere Threads eines Prozessors als Ausführungsmaschinen betrachtet werden. Bei verschiedenen Implementierungen können Ausführungsmaschinen über einen Prozessor, über mehrere Prozessoren und über Prozessoren an mehreren Orten gruppiert sein, wie mehrere Server in einer Parallelverarbeitungsanordnung. Zusätzlich kann einiger oder der gesamte Code von einem einzelnen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
  • Die Vorrichtungen und Verfahren, die hier beschrieben sind, können durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert sein, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme umfassen prozessorausführbare Anweisungen, die an einem nicht flüchtigen konkreten computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten aufweisen. Nicht beschränkende Beispiele des nicht flüchtigen konkreten computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Speicher, Magnetspeicher und optische Speicher.
  • Eine Maschine eines Fahrzeugs gibt Abgas an einen Katalysator aus. Der Katalysator reagiert mit einer oder mehreren Komponenten des Abgases. Der Katalysator kann Sauerstoff in dem Abgas speichern, wenn das Abgas relativ zu Stöchiometrie sauerstoffreich (kraftstoffarm) ist. Die Fähigkeit des Katalysators zur Speicherung von Sauerstoff kann sich jedoch mit der Zeit verschlechtern.
  • Ein erster Sauerstoffsensor ist stromaufwärts des Katalysators angeordnet. Ein zweiter Sauerstoffsensor ist stromabwärts des Katalysators angeordnet. Ein Maschinensteuermodul (ECM) steuert den Betrieb der Maschine. Beispielsweise steuert das ECM eine Kraftstoffbelieferung der Maschine. Unter gewissen Umständen kann das ECM die Kraftstoffbelieferung der Maschine steuern, um von einem kraftstoffreichen Zustand zu einem kraftstoffarmen Zustand zu wechseln. Beispielsweise kann das ECM die Kraftstoffbelieferung der Maschine von kraftstoffreich zu kraftstoffarm wechseln, um zu bestimmen, ob ein Fehler in dem zweiten Sauerstoffsensor vorhanden ist, und/oder um zu bestimmen, ob ein Fehler in dem Katalysator vorhanden ist.
  • Das ECM bestimmt auf Grundlage der Sauerstoffmenge, die unter Verwendung des zweiten Sauerstoffsensors zwischen einer ersten Zeit und einer zweiten Zeit gemessen wird, ob der Fehler in dem zweiten Sauerstoffsensor vorhanden ist. Die erste Zeit kann eine Zeit während eines Betriebs in dem kraftstoffreichen Zustand vor einem Wechsel von dem kraftstoffreichen Zustand zu dem kraftstoffarmen Zustand sein. Die zweite Zeit kann eine Zeit sein, wenn die Sauerstoffmenge, die durch den zweiten Sauerstoffsensor gemessen wird, einen vorbestimmten Wert kreuzt. Das ECM kann eine Fläche unter einer Kurve bestimmen, die durch die Sauerstoffmenge zwischen der ersten und zweiten Zeit geformt ist. Das ECM kann einen Filter an die Fläche anlegen, um eine gefilterte Fläche zu erzeugen. Das ECM kann auf Grundlage der Fläche oder der gefilterten Fläche bestimmen, ob der Fehler in dem zweiten Sauerstoffsensor vorhanden ist.
  • Das ECM bestimmt auf Grundlage einer Periode, während der der Katalysator Sauerstoff nach einem Wechsel von dem kraftstoffreichen Zustand zu dem kraftstoffarmen Zustand speichert, ob der Fehler in dem Katalysator vorhanden ist. Die Periode kann als eine Sauerstoffspeicherkapazitäts-(OSC-)Periode des Katalysators bezeichnet werden. Das ECM bestimmt die OSC-Periode des Katalysators auf Grundlage der Periode zwischen einer dritten Zeit, wenn eine von dem ersten Sauerstoffsensor gemessene Sauerstoffmenge einen vorbestimmten Wert kreuzt, und einer vierten Zeit, wenn die durch den zweiten Sauerstoffsensor gemessene Sauerstoffmenge einen vorbestimmten Wert kreuzt. Nur beispielhaft kann das ECM bestimmen, dass der Fehler in dem Katalysator vorhanden ist, wenn die OSC-Periode größer als eine vorbestimmte Periode ist.
  • Eine Verzögerung in Verbindung mit dem zweiten Sauerstoffsensor kann jedoch verzögert sein (die vierte Zeit), wenn die von dem zweiten Sauerstoffsensor gemessene Sauerstoffmenge den vorbestimmten Wert kreuzt. Die Tatsache, dass die vierte Zeit verzögert ist, bewirkt eine Zunahme der OSC-Periode. Eine Zunahme der OSC-Periode in Verbindung mit der Verzögerung des zweiten Sauerstoffsensors kann bewirken, dass die OSC-Periode größer als die vorbestimmte Periode ist. Die Verzögerung des zweiten Sauerstoffsensors kann daher verhindern, dass das ECM den Fehler in dem Katalysator feststellt.
  • Das ECM der vorliegenden Offenbarung bestimmt eine Verzögerungsperiode des zweiten Sauerstoffsensors als eine Funktion der Fläche oder der gefilterten Fläche. Das ECM der vorliegenden Offenbarung korrigiert die OSC-Periode für den Katalysator auf Grundlage der Verzögerungsperiode von dem zweiten Sauerstoffsensor. Genauer bestimmt das ECM eine korrigierte OSC-Periode für den Katalysator auf Grundlage einer Differenz zwischen der OSC-Periode, die für den Katalysator bestimmt ist, und der Verzögerungsperiode des zweiten Sauerstoffsensors. Das ECM bestimmt auf Grundlage der korrigierten OSC-Periode, ob der Fehler in dem Katalysator vorhanden ist.
  • Nun Bezug nehmend auf 1 ist ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Maschinensystems 100 dargestellt. Das Maschinensystem 100 weist eine Maschine 102 auf, die ein A/F-Gemisch verbrennt, um Antriebsmoment für ein Fahrzeug auf Grundlage einer Fahrereingabe von dem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Luft wird in einen Ansaugkrümmer 110 durch ein Drosselventil 112 gezogen. Nur beispielhaft kann das Drosselventil 112 eine Ventilklappe sein, die eine drehbare Klappe aufweist. Ein Maschinensteuermodul (ECM von engl.: ”engine control module”) 114 steuert ein Drosselaktormodul 116, das ein Öffnen des Drosselventils 112 reguliert, um die in den Ansaugkrümmer 110 gezogene Menge an Luft zu steuern.
  • Luft von dem Ansaugkrümmer 110 wird in die Zylinder der Maschine 102 gezogen. Während die Maschine 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Veranschaulichungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Nur beispielhaft kann die Maschine 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 Zylinder oder eine andere geeignete Anzahl von Zylindern aufweisen. Das ECM 114 kann ein Zylinderaktormodul 120 anweisen, einige der Zylinder selektiv abzuschalten, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter gewissen Maschinenbetriebsbedingungen verbessern kann.
  • Die Maschine 102 kann unter Verwendung eines Viertaktzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachfolgend beschrieben sind, können als Einlasstakt, Verdichtungstakt, Arbeitstakt und Auspufftakt bezeichnet werden. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) finden zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 statt. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen notwendig, damit der Zylinder 118 allen vier der Takte ausgesetzt ist.
  • Während des Einlasstakts wird Luft von dem Ansaugkrümmer 110 in den Zylinder 118 durch ein Ansaugventil 122 gezogen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffaktormodul 124, das eine Kraftstoffeinspritzung reguliert, um ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder an mehreren Stellen eingespritzt werden, wie nahe dem Ansaugventil 122 von jedem der Zylinder. Bei verschiedenen Implementierungen (nicht gezeigt) kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoffaktormodul 124 kann die Kraftstoffeinspritzung in Zylinder, die abgeschaltet sind, anhalten.
  • Der eingespritzte Kraftstoff mischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 118. Während des Verdichtungstaktes komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Die Maschine 102 kann eine Kompressionszündungsmaschine sein, wobei in diesem Fall die Kompression in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Alternativ kann die Maschine 102 eine funkengezündete Maschine sein, wobei in diesem Fall ein Zündfunkenaktormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 auf Grundlage eines Signals von dem ECM 114 erregt, die das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Der Zündzeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu dem Zeitpunkt festgelegt sein, wenn sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet wird.
  • Das Zündfunkenaktormodul 126 kann durch ein Zündzeitpunktsignal gesteuert werden, das festlegt, wie weit vor oder nach dem OT der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition direkt mit der Kurbelwellendrehung in Verbindung steht, kann ein Betrieb des Zündfunkenaktormoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert sein. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunkenaktormodul 126 die Bereitstellung von Zündfunken an abgeschaltete Zylinder anhalten.
  • Die Erzeugung von Zündfunken kann als ein Zündereignis bezeichnet werden. Das Zündfunkenaktormodul 126 kann die Fähigkeit haben, den Zündzeitpunkt des Zündfunkens für jedes Zündereignis zu variieren. Das Zündfunkenaktormodul 126 kann sogar in der Lage sein, den Zündzeitpunkt für ein nächstes Zündereignis zu variieren, wenn der Zündzeitpunkt zwischen einem letzten Zündereignis und dem nächsten Zündereignis geändert wird.
  • Während des Arbeitstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Arbeitstakt kann als Zeit zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Kolben den OT erreicht, und dem Zeitpunkt definiert sein, zu dem der Kolben zurück zu dem unteren Totpunkt (UT) zurückkehrt.
  • Während des Auspufftakts beginnt der Kolben, sich von dem UT aufwärts zu bewegen, und stößt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein oder mehrere Abgasventile, wie ein Abgasventil 130 aus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden von dem Fahrzeug über ein Abgassystem 134 ausgestoßen. Das Abgassystem 134 weist einen Katalysator 136 auf, wie einen Drei-Wege-Katalysator (TWC von engl: ”three-way catalyst”). Der Katalysator 136 reagiert mit einer oder mehreren Komponenten des durch den Katalysator 136 strömenden Abgases. Der Katalysator 136 speichert Sauerstoff, wenn das Abgas kraftstoffarm (sauerstoffreich) ist.
  • Das Ansaugventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Abgasventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Ansaugnockenwellen (einschließlich der Ansaugnockenwelle 140) mehrere Ansaugventile (einschließlich dem Ansaugventil 122) für den Zylinder 118 steuern und/oder können die Ansaugventile (einschließlich dem Ansaugventil 122) mehrerer Bänke von Zylindern (einschließlich dem Zylinder 118) steuern. Gleichermaßen können mehrere Abgasnockenwellen (einschließlich der Abgasnockenwelle 142) mehrere Abgasventile für den Zylinder 118 steuern und/oder können Abgasventile (einschließlich dem Abgasventil 130) für mehrere Zylinderbänke (einschließlich dem Zylinder 118) steuern.
  • Das Zylinderaktormodul 120 kann den Zylinder 118 durch Deaktivieren eines Öffnens des Ansaugventils 122 und/oder des Abgasventils 130 abschalten. Bei verschiedenen anderen Implementierungen können das Ansaugventil 122 und/oder das Abgasventil 130 durch Vorrichtungen gesteuert werden, die von Nockenwellen verschieden sind, wie elektromagnetischen Aktoren.
  • Die Zeit, zu der das Ansaugventil 122 geöffnet ist, kann in Bezug auf den Kolben-OT durch einen Einlassnockenphasensteller 148 variiert werden. Die Zeit, zu der das Abgasventil 130 geöffnet ist, kann in Bezug auf den Kolben-OT durch einen Auslassnockenphasensteller 148 variiert werden. Ein Phasenstelleraktormodul 158 kann den Einlassnockenphasensteller 148 und den Auslassnockenphasensteller 150 auf Grundlage von Signalen von dem ECM 114 steuern. Wenn implementiert, kann der variable Ventilhub (nicht gezeigt) auch durch das Phasenstelleraktormodul 158 gesteuert werden.
  • Das Maschinensystem 100 kann eine Ladevorrichtung aufweisen, die druckbeaufschlagte Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefert. Beispielsweise zeigt 1 einen Turbolader mit einer Heiß-Turbine 160-1, die durch heiße Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader weist auch einen Kaltluftkompressor 160-2 auf, der durch die Turbine 160-1 angetrieben wird und Luft komprimiert, die in das Drosselventil 112 führt. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein mechanisch angetriebener Lader (nicht gezeigt), der durch die Kurbelwelle angetrieben wird, Luft von dem Drosselventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefern.
  • Ein Ladedruckregelventil 162 kann eine Umgehung der Turbine 160-1 durch Abgas zulassen, wodurch die Aufladung (der Betrag an Ansaugluftkompression) des Turboladers reduziert wird. Das ECM 114 kann den Turbolader über ein Aufladeaktormodul 165 steuern. Das Aufladeaktormodul 165 kann die Aufladung des Turboladers durch Steuern der Position des Ladedruckregelventils 162 modulieren. Bei verschiedenen Implementierungen könne mehrere Turbolader durch das Aufladeaktormodul 165 gesteuert werden. Der Turbolader kann eine variable Geometrie aufweisen, die durch das Aufladeaktormodul 165 gesteuert werden kann.
  • Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann einen Teil der Wärme, die in der komprimierten Luftladung enthalten ist, dissipieren, die erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird. Die komprimierte Luftladung kann auch absorbierte Wärme von Komponenten des Abgassystems 134 aufweisen. Obwohl sie zu Zwecken der Veranschaulichung getrennt gezeigt sind, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 aneinander befestigt sein, wodurch Ansaugluft in nächste Nähe zu heißem Abgas gebracht wird.
  • Das Maschinensystem 100 kann ein Abgasrückführungs-(AGR)-Ventil 164 aufweisen, das Abgas selektiv zurück an den Einlasskrümmer 110 lenkt. Das AGR-Ventil 164 kann stromaufwärts der Turbine 160-1 des Turboladers positioniert sein. Das AGR-Aktormodul 166 kann das AGR-Ventil 164 auf Grundlage von Signalen von dem ECM 114 steuern.
  • Das Maschinensystem 100 kann die Drehzahl der Kurbelwelle in Umdrehungen pro Minute (U/min) unter Verwendung eines U/min-Sensors 170 messen. Die Temperatur des Maschinenkühlmittels kann unter Verwendung eines Maschinenkühlmitteltemperatur-(ECT)-Sensors 171 gemessen werden. Der ECT-Sensor 171 kann in der Maschine 102 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert wird, wie einem Kühler (nicht gezeigt).
  • Der Druck in dem Ansaugkrümmer 110 kann unter Verwendung eines Sensors 172 für Krümmerabsolutdruck (MAP von engl.: ”manifold absolute pressure”) gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Maschinenunterdruck, der die Differenz zwischen Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Ansaugkrümmer 110 ist, gemessen werden. Der Massendurchfluss von Luft, die in den Ansaugkrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Sensors 173 für Luftmassenstrom (MAF von engl.: ”mass air flow”) gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 173 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselventil 112 aufweist.
  • Das Drosselaktormodul 116 kann die Position des Drosselventils unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS von engl.: ”throttle position sensors”) überwachen. Beispielsweise überwachen der erste und zweite Drosselpositionssensor 174-1 und 174-2 die Position des Drosselventils 112 und erzeugen jeweils eine erste und zweite Drosselposition (TPS1 und TPS2) auf Grundlage der Drosselposition. Die Umgebungstemperatur von Luft, die in die Maschine 102 gezogen wird, kann unter Verwendung eines Sensors 175 für Ansauglufttemperatur (IAT von engl.: ”intake air temperature”) gemessen werden.
  • Ein stromaufwärtiger Sauerstoffsensor 176 misst eine Menge (z. B. Konzentration) von Sauerstoff in dem Abgas, das in den Katalysator 136 strömt. Ein stromabwärtiger Sauerstoffsensor 177 misst eine Menge (z. B. Konzentration) von Sauerstoff in dem Abgas stromabwärts des Katalysators 136. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren und/oder einem oder mehreren anderen Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Maschinensystem 100 zu treffen.
  • Ein Getriebesteuermodul 194 kann einen Betrieb des Getriebes steuern. Das ECM 114 kann mit dem Getriebesteuermodul 194 aus verschiedenen Gründen kommunizieren, wie um Parameter zu teilen und einen Maschinenbetrieb mit einem Schalten von Gängen in dem Getriebe zu koordinieren. Beispielsweise kann das ECM 114 ein Maschinendrehmoment während eines Gangschaltens selektiv reduzieren. Das ECM 114 kann mit einem Hybridsteuermodul 196 kommunizieren, um einen Betrieb der Maschine 102 und eines Elektromotors 198 zu koordinieren.
  • Der Elektromotor 198 kann auch als ein Generator dienen und kann dazu verwendet werden, elektrische Energie zur Verwendung durch elektrische Fahrzeugsysteme und/oder zur Speicherung in einer Batterie zu erzeugen. Bei verschiedenen Implementierungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des Getriebesteuermoduls 194 und des Hybridsteuermoduls 196 in ein oder mehrere Module integriert sein.
  • Jedes System, das einen Maschinenparameter variiert, kann als ein Aktor bezeichnet werden. Jeder Aktor empfängt einen Aktorwert. Beispielsweise kann das Drosselaktormodul 116 als ein Aktor bezeichnet werden und die Drosselöffnungsfläche kann als der Aktorwert bezeichnet werden. Bei dem Beispiel von 1 erreicht das Drosselaktormodul 116 die Drosselöffnungsfläche durch Einstellen eines Winkels der Klappe des Drosselventils 112.
  • Gleichermaßen kann das Zündaktormodul 126 als ein Aktor bezeichnet werden, während der entsprechende Aktorwert die Größe an Zündfrühverstellung relativ zu dem Zylinder-OT sein kann. Andere Aktoren können das Zylinderaktormodul 120, das Kraftstoffaktormodul 124, das Phasenstelleraktormodul 158, das Ladeaktormodul 165 und das AGR-Aktormodul 166 aufweisen. Für diese Aktoren können die Aktorwerte einer Anzahl aktivierter Zylinder, der Kraftstofflieferrate, den Ansaug- und Abgas-Nockenphasenstellerwinkeln, dem Ladedruck bzw. der AGR-Ventilöffnungsfläche entsprechen. Das ECM 114 kann Aktorwerte steuern, um zu bewirken, dass die Maschine 102 ein Soll-Maschinenausgangsdrehmoment erzeugt.
  • Nun Bezug nehmend auf 2 ist ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Maschinensteuersystems gezeigt. Eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 weist ein Fahrerdrehmomentmodul 202, ein Achsendrehmomentvermittlungsmodul 204 und ein Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 auf. Das ECM 114 kann ein Hybridoptimierungsmodul 208 aufweisen. Die beispielhafte Implementierung des ECM 114 weist auch ein Reserven/Lastenmodul 220, ein Betätigungsmodul 224, ein Luftsteuermodul 228, ein Zündfunkensteuermodul 232, ein Zylindersteuermodul 236 und ein Kraftstoffsteuermodul 240 auf. Die beispielhafte Implementierung des ECM 114 weist auch ein Aufladungsplanungsmodul 248 und ein Phasenstellerplanungsmodul 252 auf.
  • Das Fahrerdrehmomentmodul 202 kann eine Fahrerdrehmomentanforderung 253 auf Grundlage einer Fahrereingabe 254 von dem Fahrereingabemodul 204 bestimmen. Die Fahrereingabe 254 kann beispielsweise auf einer Position eines Gaspedals und einer Position eines Bremspedals basieren. Die Fahrereingabe 254 kann auch auf Eingängen von einem Fahrtreglersystem basieren, das ein adaptives Fahrtreglersystem sein kann.
  • Adaptive Fahrtreglersysteme variieren die Fahrzeuggeschwindigkeit, um eine vorbestimmte Folgedistanz beizubehalten. Das Fahrerdrehmomentmodul 202 kann die Fahrerdrehmomentanforderung 253 ferner basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit 255 bestimmen. Nur beispielhaft kann die Fahrzeuggeschwindigkeit 255 auf Grundlage einer oder mehrerer gemessener Raddrehzahlen, einer Getriebeabtriebswellendrehzahl und/oder eines oder mehrerer anderer geeigneter Parameter erzeugt werden.
  • Ein Achsendrehmomentvermittlungsmodul 204 vermittelt zwischen der Fahrerdrehmomentanforderung 253 und anderen Achsendrehmomentanforderungen 256. Das Achsendrehmoment (Drehmoment zu den Rädern) kann durch verschiedene Quellen erzeugt werden, einschließlich einer Maschine und/oder einem Elektromotor. Allgemein können Drehmomentanforderungen absolute Drehmomentanforderungen wie auch relative Drehmomentanforderungen und Rampenanforderungen aufweisen. Nur beispielhaft können Rampenanforderungen eine Anforderung zum rampenartigen Absenken des Drehmoments auf ein minimales Maschinen-Aus-Drehmoment oder zum rampenartigen Anheben von dem minimalen Maschinen-Aus-Drehmoment aufweisen. Relative Drehmomentanforderungen können temporäre oder beständige Drehmomentreduzierungen oder -erhöhungen aufweisen.
  • Die Achsendrehmomentanforderungen 256 können eine Drehmomentreduzierung aufweisen, die durch ein Traktionssteuersystem angefordert wird, wenn ein positiver Radschlupf detektiert wird. Ein positiver Radschlupf findet statt, wenn das Achsendrehmoment die Reibung zwischen den Rädern und der Straßenoberfläche überwindet und die Räder gegenüber der Straßenoberfläche zu rutschen beginnen. Die Achsendrehmomentanforderungen 256 können auch eine Drehmomenterhöhungsanforderung aufweisen, um einem negativen Radschlupf entgegenzuwirken, bei dem ein Reifen des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche rutscht, da das Achsendrehmoment negativ ist.
  • Die Achsendrehmomentanforderungen 256 können auch Bremsregulierungsanforderungen und Fahrzeug-Übergeschwindigkeitsdrehmomentanforderungen aufweisen. Bremsregulierungsanforderungen können ein Achsendrehmoment reduzieren, um sicherzustellen, dass das Achsendrehmoment nicht die Fähigkeit der Bremsen, das Fahrzeug zu halten, wenn das Fahrzeug gestoppt ist, überschreitet. Fahrzeug-Übergeschwindigkeitsdrehmomentanforderungen können das Achsendrehmoment reduzieren, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Die Achsendrehmomentanforderungen 256 können auch durch Fahrzeugstabilitätssteuersysteme erzeugt werden.
  • Das Achsendrehmomentvermittlungsmodul 204 gibt eine Anforderung 257 eines vorhergesagten Drehmoments und eine Anforderung 258 eines unmittelbaren Drehmoments auf Grundlage der Ergebnisse der Vermittlung zwischen den Fahrer- und Achsendrehmomentanforderungen 253 und 256 aus. Wie nachfolgend beschrieben ist, können die Anforderungen 257 und 258 für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment von dem Achsendrehmomentvermittlungsmodul 204 selektiv durch andere Module des ECM 114 eingestellt werden, bevor sie dazu verwendet werden, Aktoren des Maschinensystems 100 zu steuern. Allgemein gesagt ist die Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment die Größe des gegenwärtig Soll-Achsendrehmoments, während die Anforderung 257 des vorhergesagten Drehmoments die Größe des Achsendrehmoments ist, das in kürze erforderlich werden kann. Das ECM 114 steuert das Maschinensystem 100, um ein Achsendrehmoment zu erzeugen, das gleich der Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment ist. Jedoch können verschiedene Kombinationen von Aktorwerten in demselben Achsendrehmoment resultieren. Das ECM 114 kann daher die Aktorwerte einstellen, um einen schnelleren Wechsel zu der Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment zu ermöglichen, während er noch das Achsendrehmoment bei der Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment beibehalten wird.
  • Bei verschiedenen Implementierungen kann die Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment auf der Fahrerdrehmomentanforderung 253 basieren. Die Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment kann kleiner als die Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment sein, wie beispielsweise, wenn die Fahrerdrehmomentanforderung 253 einen Radschlupf auf einer eisigen Oberfläche bewirkt. In einem solchen Fall kann ein Traktionssteuersystem (nicht gezeigt) eine Reduzierung über die Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment anfordern, und das ECM 114 reduziert das durch das Maschinensystem 100 erzeugte Drehmoment auf die Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment. Jedoch steuert das ECM 114 das Maschinensystem 100 so, dass das Maschinensystem 100 schnell die Erzeugung der Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment wieder aufnehmen kann, sobald der Radschlupf stoppt.
  • Allgemein gesagt kann die Differenz zwischen der Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment und der (allgemein höheren) Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment als eine Drehmomentreserve bezeichnet werden. Die Drehmomentreserve kann den Betrag an zusätzlichem Drehmoment (über der Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment) repräsentieren, den das Maschinensystem 100 mit minimaler Verzögerung zu erzeugen beginnen kann. Es werden schnelle Maschinenaktoren verwendet, um das gegenwärtige Achsendrehmoment zu erhöhen oder zu verringern. Wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist, sind schnelle Maschinenaktoren im Gegensatz zu langsamen Maschinenaktoren definiert.
  • Bei verschiedenen Implementierungen sind schnelle Maschinenaktoren in der Lage, ein Achsendrehmoment innerhalb eines Gebiets zu variieren, wobei das Gebiet durch die langsamen Maschinenaktoren hergestellt wird. Bei derartigen Implementierungen ist die obere Grenze des Gebiets die Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment, während die untere Grenze des Gebiets durch die Drehmomentkapazität der schnellen Aktoren begrenzt ist. Nur beispielhaft können die schnellen Aktoren nur dazu in der Lage sein, ein Achsendrehmoment um einen ersten Betrag zu reduzieren, wobei der erste Betrag ein Maß der Drehmomentkapazität der schnellen Aktoren ist. Der erste Betrag kann basierend auf Maschinenbetriebsbedingungen variieren, die durch die langsamen Maschinenaktoren eingestellt werden. Wenn die Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment innerhalb des Gebietes liegt, können die schnellen Maschinenaktoren eingestellt werden, um zu bewirken, dass das Achsendrehmoment gleich der Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment ist. Wenn das ECM 114 einen Ausgang der Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment anfordert, können die schnellen Maschinenaktoren gesteuert werden, um das Achsendrehmoment zu dem oberen Bereich des Gebietes zu variieren, der die Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment ist.
  • Allgemein gesagt können schnelle Maschinenaktoren das Achsendrehmoment im Vergleich zu langsamen Maschinenaktoren schneller ändern. Langsame Aktoren können langsamer auf Änderungen in ihren jeweiligen Aktorwerten ansprechen, als dies schnelle Aktoren machen. Beispielsweise kann ein langsamer Aktor mechanische Komponenten aufweisen, die Zeit zur Bewegung von einer Position zu einer anderen in Ansprechen auf eine Änderung in dem Aktorwert erfordern. Ein langsamer Aktor kann auch durch den Zeitbetrag gekennzeichnet sein, den er für den Beginn der Änderung des Achsendrehmoments benötigt, sobald der langsame Aktor beginnt, den geänderten Aktorwert zu implementieren. Allgemein ist dieser Zeitbetrag für langsame Aktoren länger als für schnelle Aktoren. Zusätzlich kann sogar nach Beginn der Änderung das Achsendrehmoment länger brauchen, um vollständig auf eine Änderung in einem langsamen Aktor anzusprechen.
  • Nur beispielhaft kann das ECM 114 Aktorwerte für langsame Aktoren auf Werte setzen, die ermöglichen, dass das Maschinensystem 100 die Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment erzeugt, falls die schnellen Aktoren auf geeignete Werte gesetzt waren. Währenddessen kann das ECM 114 Aktorwerte für schnelle Aktoren auf Werte setzen, die unter Voraussetzung der Werte des langsamen Aktors bewirken, dass das Maschinensystem 100 die Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment anstelle der Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment erzeugt.
  • Die Werte des schnellen Aktors bewirken daher, dass das Maschinensystem 100 die Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment erzeugt. Wenn das ECM 114 einen Wechsel des Achsendrehmoments von der Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment zu der Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment entscheidet, ändert das ECM 114 die Aktorwerte für einen oder mehrere schnelle Aktoren auf Werte, die der Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment entsprechen. Da die Werte des langsamen Aktors bereits auf Grundlage der Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment gesetzt worden sind, ist das Maschinensystem 100 in der Lage, die Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment nach nur der Verzögerung zu erzeugen, die durch die schnellen Aktoren auferlegt wird. Mit anderen Worten wird die längere Verzögerung, die ansonsten aus der Änderung des Achsendrehmoments unter Verwendung langsamer Aktoren resultieren würde, vermieden.
  • Nur beispielhaft kann, wenn die Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment gleich der der Fahrerdrehmomentanforderung 253 ist, eine Drehmomentreserve erzeugt werden, wenn die Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment aufgrund einer temporären Drehmomentreduktionsanforderung kleiner als die Fahrerdrehmomentanforderung 253 ist. Alternativ dazu kann eine Drehmomentreserve durch Erhöhen der Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment über die Fahrerdrehmomentanforderung 253 erzeugt werden, während die Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment bei der Fahrerdrehmomentanforderung 253 beibehalten wird. Die resultierende Drehmomentreserve kann plötzliche Zunahmen des erforderlichen Achsendrehmoments aufnehmen. Nur beispielhaft kann plötzlichen Lasten, die durch eine Klimaanlagen- oder Servolenkungspumpe auferlegt werden, durch Erhöhung der Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment entgegengewirkt werden. Falls die Zunahme der Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment kleiner als die Drehmomentreserve ist, kann die Zunahme durch Verwendung schneller Aktoren schnell erzeugt werden. Die Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment kann auch erhöht werden, um die vorherige Drehmomentreserve wieder herzustellen.
  • Ein anderer beispielhafter Gebrauch einer Drehmomentreserve besteht darin, Schwankungen der Werte des langsamen Aktors zu reduzieren. Aufgrund ihrer relativ geringen Geschwindigkeit können variierende Werte des langsamen Aktors eine Steuerinstabilität erzeugen. Zusätzlich können langsame Aktoren mechanische Teile aufweisen, die mehr Leistung ziehen können und/oder sich schneller abnutzen, wenn sie häufig bewegt werden. Die Erzeugung einer ausreichenden Drehmomentreserve erlaubt die Durchführung vor Änderungen des Soll-Drehmoments durch Ändern schneller Aktoren über die Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment, während die Werte der langsamen Aktoren beibehalten werden. Beispielsweise kann, um eine gegebene Leerlaufdrehzahl zu behalten, die Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment innerhalb eines Gebiets zu variieren. Falls die Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment auf ein Niveau oberhalb dieses Gebiets eingestellt ist, können Variationen der Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment, die die Leerlaufdrehzahl beibehält, unter Verwendung schneller Aktoren ohne den Bedarf zur Einstellung langsamer Aktoren durchgeführt werden.
  • Nur beispielhaft kann in einer funkengezündeten Maschine ein Zündzeitpunkt ein Wert eines schnellen Aktors sein, während eine Drosselöffnungsfläche ein Wert eines langsamen Aktors sein kann. Funkengezündete Maschinen können Kraftstoffe, einschließlich beispielsweise Benzin und Ethanol, durch Aufbringen eines Zündfunkens verbrennen. Im Gegensatz dazu kann in einer kompressionsgezündeten Maschine eine Kraftstoffströmung ein Wert eines schnellen Aktors sein, während eine Drosselöffnungsfläche als ein Aktorwert für Maschinencharakteristiken, die vom Drehmoment verschieden sind, verwendet werden kann. Kompressionsgezündete Maschinen können Kraftstoffe, einschließlich beispielsweise Diesel durch Komprimieren der Kraftstoffe verbrennen.
  • Wenn die Maschine 102 eine funkengezündete Maschine ist, kann das Funkenaktormodul 126 ein schneller Aktor sein, und das Drosselaktormodul 116 kann ein langsamer Aktor sein. Nach Empfang eines neuen Aktorwertes kann das Funkenaktormodul 126 in der Lage sein, einen Zündzeitpunkt für das folgende Zündereignis zu ändern. Wenn der Zündzeitpunkt (auch als Frühzündung bzw. Zündfrühverstellung bezeichnet) für ein Zündereignis auf einen kalibrierten Wert eingestellt ist, kann ein maximaler Drehmomentbetrag in dem Verbrennungstakt unmittelbar nach dem Zündereignis erzeugt werden. Jedoch kann eine Zündfrühverstellung, die von dem kalibrierten Wert abweicht, den Drehmomentbetrag, der in dem Verbrennungstakt erzeugt wird, reduzieren. Daher kann das Zündfunkenaktormodul 126 in der Lage sein, einen Maschinenausgangsdrehmoment so bald, wie das nächste Zündereignis auftritt, durch Variation der Zündfrühverstellung zu variieren. Nur beispielhaft kann eine Tabelle von Funkenfrühverstellungen, die verschiedenen Maschinenbetriebsbedingungen entsprechen, während einer Kalibrierungsphase einer Fahrzeugkonstruktion bestimmt werden, und der kalibrierte Wert wird aus der Tabelle auf Grundlage gegenwärtiger Maschinenbetriebsbedingungen gewählt.
  • Im Gegensatz dazu benötigen Änderungen der Drosselöffnungsfläche länger, um ein Maschinenausgangsdrehmoment zu beeinflussen. Das Drosselaktormodul 116 ändert die Drosselöffnungsfläche durch Einstellen des Winkels der Klappe des Drosselventils 112. Daher besteht, sobald der neue Aktorwert empfangen wird, eine mechanische Verzögerung, da sich das Drosselventil 112 auf Grundlage des neuen Aktorwerts von seiner vorhergehenden Position in eine neue Position bewegt. Zusätzlich sind Luftströmungsänderungen auf Grundlage der Drosselöffnungsfläche Lufttransportverzögerungen in dem Ansaugkrümmer 110 ausgesetzt. Ferner wird eine erhöhte Luftströmung in dem Ansaugkrümmer 110 nicht als eine Zunahme des Maschinenausgangsdrehmoments realisiert, bis der Zylinder 118 zusätzliche Luft in dem nächsten Ansaugtakt aufnimmt, die zusätzliche Luft komprimiert und den Verbrennungstakt beginnt.
  • Unter Verwendung dieser Aktoren als ein Beispiel kann die Drehmomentreserve durch Setzen der Drosselöffnungsfläche auf einen Wert erzeugt werden, der ermöglicht, dass die Maschine 102 die Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment erzeugt. Inzwischen kann der Zündzeitpunkt auf Grundlage der Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment gesetzt werden, die kleiner als die Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment ist. Obwohl die Drosselöffnungsfläche ausreichend Luftströmung für die Maschine 102 zur Erzeugung der Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment erzeugt, ist der Zündzeitpunkt auf Grundlage der Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment verzögert (was das Drehmoment reduziert). Das Maschinenausgangsdrehmoment ist daher gleich der Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment.
  • Wenn zusätzliches Drehmoment erforderlich ist, kann der Zündzeitpunkt auf Grundlage der Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment oder ein Drehmoment zwischen den Anforderungen 257 und 258 für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment gesetzt werden. Durch das nachfolgende Zündereignis kann das Zündfunkenaktormodul 156 die Zündfunkenfrühverstellung auf einen kalibrierten Wert zurücksetzen, der ermöglicht, dass die Maschine 102 das volle Maschinenausgangsdrehmoment erzeugen kann, das mit der bereits vorhandenen Luftströmung erreichbar ist. Das Maschinenausgangsdrehmoment kann daher schnell auf die Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment erhöht werden, ohne Verzögerungen aus einer Änderung der Drosselöffnungsfläche ausgesetzt zu sein.
  • Wenn die Maschine 102 eine kompressionsgezündete Maschine ist, kann das Kraftstoffaktormodul 124 ein schneller Aktor sein und das Drosselaktormodul 116 und das Aufladeaktormodul 165 können Emissionsaktoren sein. Die Kraftstoffmasse kann auf Grundlage der Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment gesetzt sein, und die Drosselöffnungsfläche, die Aufladung und die AGR-Öffnung können auf Grundlage der Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment gesetzt sein. Die Drosselöffnungsfläche kann mehr Luftströmung, als notwendig erzeugen, um die Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment zu erfüllen. Ihrerseits kann die erzeugte Luftströmung mehr als erforderlich für die vollständige Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs sein, so dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis gewöhnlich mager ist und Änderungen der Luftströmung das Maschinenausgangsdrehmoment nicht beeinflussen. Das Maschinenausgangsdrehmoment ist daher gleich der Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment und kann durch Einstellen der Kraftstoffströmung erhöht oder verringert werden.
  • Das Drosselaktormodul 116, das Aufladeaktormodul 165 und das AGR-Ventil 164 können auf Grundlage der Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment gesteuert werden, um Emissionen zu steuern und ein Turboloch zu minimieren. Das Drosselaktormodul 116 kann einen Unterdruck in dem Ansaugkrümmer 110 erzeugen, um Abgase durch das AGR-Ventil 164 und in den Ansaugkrümmer 110 zu ziehen.
  • Das Achsendrehmomentvermittlungsmodul 204 kann die Anforderung 257 für vorhergesagtes Drehmoment und die Anforderung 258 für unmittelbares Drehmoment an ein Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 ausgeben. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Achsendrehmomentvermittlungsmodul 204 die Anforderungen 257 und 258 für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment an das Hybridoptimierungsmodul 208 ausgeben.
  • Das Hybridoptimierungsmodul 208 kann bestimmen, wie viel Drehmoment von der Maschine 102 erzeugt werden soll und wie viel Drehmoment von dem Elektromotor 198 erzeugt werden soll. Das Hybridoptimierungsmodul 208 gibt dann modifizierte Anforderungen 259 bzw. 260 für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment an das Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 aus. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Hybridoptimierungsmodul 208 in dem Hybridsteuermodul 196 implementiert sein.
  • Die Anforderungen für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment, die von dem Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 empfangen werden, werden von einer Achsendrehmomentdomäne (Drehmoment an den Rädern) in eine Vortriebsdrehmomentdomäne (Drehmoment an der Kurbelwelle) umgewandelt. Diese Umwandlung kann vor, nach, als Teil von oder anstelle des Hybridoptimierungsmoduls 208 stattfinden.
  • Das Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 vermittelt zwischen Vortriebsdrehmomentanforderungen 279, die die umgewandelten Anforderungen für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment einschließen. Das Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 erzeugt eine vermittelte Anforderung 261 für vorhergesagtes Drehmoment und eine vermittelte Anforderung 262 für unmittelbares Drehmoment. Die vermittelten Drehmomentanforderungen 261 und 262 können durch Wählen einer gewinnenden Anforderung aus empfangenen Drehmomentanforderungen erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich können die vermittelten Drehmomentanforderungen 261 und 262 durch Modifikation einer der empfangenen Anforderungen auf Grundlage einer oder mehrerer anderer der empfangenen Drehmomentanforderungen erzeugt werden.
  • Die Vortriebsdrehmomentanforderungen 279 können Drehmomentreduzierungen für Maschinenüberdrehzahlschutz, Drehmomenterhöhungen zum Verhindern eines Absterbens und Drehmomentreduzierungen aufweisen, die von dem Getriebesteuermodul 194 angefordert werden, um ein Schalten von Gängen aufzunehmen. Die Vortriebsdrehmomentanforderungen 279 können auch aus einer Kupplungsschubabschaltung resultieren, die das Maschinenausgangsdrehmoment reduziert, wenn der Fahrer das Kupplungspedal in einem Fahrzeug mit Handschaltgetriebe drückt, um ein Aufheulen (schneller Anstieg) der Maschinendrehzahl zu verhindern.
  • Die Vortriebsdrehmomentanforderungen 279 können auch eine Maschinenabstellanforderung aufweisen, die ausgelöst werden kann, wenn ein kritischer Fehler detektiert wird. Nur beispielhaft können kritische Fehler eine Detektion eines Fahrzeugdiebstahls, einen verklemmten Anlassermotor, Probleme mit der elektronischen Drosselsteuerung sowie unerwartete Drehmomentzunahmen aufweisen. Bei verschiedenen Implementierungen wählt, wenn eine Maschinenabstellanforderung vorhanden ist, eine Vermittlung die Maschinenabstellanforderung als die gewinnende Anforderung. Wenn die Maschinenabstellanforderung vorhanden ist, kann das Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 Null als die vermittelten Drehmomentanforderungen 261 und 262 für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment ausgeben.
  • Bei verschiedenen Implementierungen kann die Maschinenabstellanforderung die Maschine 102 einfach separat von dem Vermittlungsprozess abschalten. Das Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 kann dennoch die Maschinenabstellanforderung aufnehmen, so dass beispielsweise geeignete Daten zurück zu anderen Drehmomentanforderern rückgeführt werden können. Beispielsweise können alle Drehmomentanforderer informiert werden, dass sie die Vermittlung verloren haben. Das Reserven/Lastenmodul 220 empfängt die vermittelten Anforderungen 261 und 262 für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment. Das Reserven/Lastenmodul 220 kann die vermittelten Anforderungen 261 und 262 für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment einstellen, um eine Drehmomentreserve zu erzeugen und/oder eine oder mehrere Lasten zu kompensieren. Das Reserven/Lastenmodul 220 gibt dann eingestellte Drehmomentanforderungen 263 und 264 für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment an das Betätigungsmodul 224 aus.
  • Nur beispielhaft kann ein Katalysatoranspringprozess oder ein Kaltstartemissionsreduzierungsprozess eine nach spät verstellte Zündfunkenfrühverstellung erfordern. Das Reserven/Lastenmodul 220 kann daher die eingestellte Anforderung 263 für vorhergesagtes Drehmoment über die eingestellte Anforderung 264 für unmittelbares Drehmoment anheben, um einen nach spät verstellten Zündfunken für den Kaltstartemissionsreduzierungsprozess zu erzeugen. Bei einem anderen Beispiel kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Maschine und/oder der Massenluftstrom direkt variiert werden, wie für eine neue Maschinenspülung. Vor dem Beginn dieser Prozesse kann eine Drehmomentreserve erzeugt oder erhöht werden, um Abnahmen des Maschinenausgangsdrehmoments schnell zu versetzen, die aus einem Magererwerden des Luft/Kraftstoff-Gemisches während dieser Prozesse resultieren.
  • Das Reserven/Lastenmodul 220 kann auch eine Drehmomentreserve in Erwartung einer zukünftigen Last erzeugen oder erhöhen, wie ein Servolenkungspumpenbetrieb oder einem Eingriff einer Klimaanlagen-(A/C-)Kompressorkupplung. Die Reserve zum Eingriff der A/C-Kompressorkupplung kann erzeugt werden, wenn der Fahrer zunächst einen Klimaanlagenbetrieb anfordert. Das Reserven/Lastenmodul 220 kann die eingestellte Anforderung 263 für vorhergesagtes Drehmoment erhöhen, während die eingestellte Anforderung 264 für unmittelbares Drehmoment unverändert belassen wird, um die Drehmomentreserve zu erzeugen. Anschließend kann, wenn die A/C-Kompressorkupplung in Eingriff steht, das Reserven/Lastenmodul 220 die eingestellte Anforderung 264 für unmittelbares Drehmoment durch die geschätzte Last der A/C-Kompressorkupplung erhöhen.
  • Das Betätigungsmodul 224 empfängt die eingestellten Anforderungen 263 und 264 für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment. Das Betätigungsmodul 224 bestimmt, wie die eingestellten Anforderungen 263 und 264 für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment erreicht werden. Das Betätigungsmodul 224 kann maschinentypspezifisch sein. Beispielsweise kann das Betätigungsmodul 224 verschieden implementiert sein oder verschiedene Steuerschemata für funkengezündete Maschinen gegenüber kompressionsgezündeten Maschinen verwenden.
  • Bei verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 224 eine Grenze zwischen Modulen definieren, die über alle Maschinentypen und -module, die maschinentypspezifisch sind, gemeinsam sind. Beispielsweise können Maschinentypen Funkenzündung und Kompressionszündung aufweisen. Module vor dem Betätigungsmodul 224, wie das Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206, können über Maschinentypen gemeinsam sein, während das Betätigungsmodul 224 und nachfolgende Module maschinentypspezifisch sein können.
  • Beispielsweise kann in einer funkengezündeten Maschine das Betätigungsmodul 224 das Öffnen des Drosselventils 112 als ein langsamer Aktor variieren, der für ein breites Gebiet an Drehmomentsteuerung sorgt. Das Betätigungsmodul 224 kann Zylinder unter Verwendung des Zylinderaktormoduls 120 deaktivieren, das auch für ein breites Gebiet an Drehmomentsteuerung sorgt, kann jedoch auch langsam sein und kann Fahrbarkeits- und Emissionsprobleme betreffen. Das Betätigungsmodul 224 kann einen Zündzeitpunkt als einen schnellen Aktor verwenden. Jedoch braucht der Zündzeitpunkt nicht so viel Gebiet für Drehmomentsteuerung bereitzustellen. Zusätzlich kann der Betrag an Drehmomentsteuerung, der mit Änderungen des Zündzeitpunkts möglich ist (als Zündfunkenreservekapazität bezeichnet), variieren, wenn sich die Luftströmung ändert.
  • Bei verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 224 eine Luftdrehmomentanforderung 265 auf Grundlage der eingestellten Anforderung 263 für vorhergesagtes Drehmoment erzeugen. Die Luftdrehmomentanforderung 265 kann gleich der eingestellten Anforderung 263 für vorhergesagtes Drehmoment sein, wobei die Luftströmung so gesetzt wird, dass die eingestellte Anforderung 263 für vorhergesagtes Drehmoment durch Änderungen an anderen Aktoren erreicht werden kann.
  • Das Luftsteuermodul 228 kann Soll-Aktorwerte basierend auf der Luftdrehmomentanforderung 265 bestimmen. Nur beispielhaft kann das Luftsteuermodul 228 einen Soll-Krümmerabsolutdruck (MAP) 266, eine Soll-Drosselposition 267 und/oder eine Soll-Luft pro Zylinder (APC) 268 auf Grundlage der Luftdrehmomentanforderung 265 bestimmen. Der Soll-MAP 266 kann dazu verwendet werden, eine Soll-Aufladung bereitzustellen, und die Soll-APC 268 kann dazu verwendet werden, Soll-Nockenphasenstellerpositionen und die Soll-Drosselposition 267 zu bestimmen. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Luftsteuermodul 228 auch einen Betrag an Öffnung des AGR-Ventils 164 auf Grundlage der Luftdrehmomentanforderung 265 bestimmen.
  • Das Betätigungsmodul 224 kann auch eine Zündfunkendrehmomentanforderung 269, eine Zylinderabstelldrehmomentanforderung 270 und eine Kraftstoffdrehmomentanforderung 271 erzeugen. Die Zündfunkendrehmomentanforderung 269 kann von dem Zündfunkensteuermodul 232 verwendet werden, um zu bestimmen, um wie viel der Zündzeitpunkt von einem kalibrierten Zündzeitpunkt nach Spät verstellt wird (was das Maschinenausgangsdrehmoment reduziert).
  • Der kalibrierte Zündzeitpunkt kann auf Grundlage verschiedener Maschinenbetriebsbedingungen variieren. Nur beispielhaft kann eine Drehmomentbeziehung invertiert werden, um nach der Soll-Zündfrühverstellung aufzulösen. Für eine gegebene Drehmomentanforderung (Tdes) kann die Soll-Zündfrühverstellung (Sdes) bestimmt werden auf Grundlage von: Sdes = T–1(Tdes, APC, I, E, AF, OT, #). (1)
  • Diese Beziehung kann als eine Gleichung und/oder als eine Nachschlagetabelle ausgeführt sein. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AF) kann das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis sein, wie durch das Kraftstoffsteuermodul 240 berichtet ist.
  • Wenn die Zündfrühverstellung auf den kalibrierten Zündzeitpunkt gesetzt ist, kann das resultierende Drehmoment so nahe wie möglich an einem maximalen besten Drehmoment (MBT von engl.: maximum best torque”) liegen. Das MBT betrifft das maximale Maschinenausgangsdrehmoment, das für eine gegebene Luftströmung erzeugt wird, wenn die Zündfrühverstellung erhöht wird, während Kraftstoff mit einem Oktannennwert verwendet wird, der größer als ein vorbestimmter Oktannennwert ist, und stöchiometrische Kraftstofflieferung verwendet wird. Die Zündfrühverstellung, bei der dieses maximale Drehmoment auftritt, ist als ein MBT-Zündzeitpunkt bezeichnet. Der kalibrierte Zündzeitpunkt kann sich geringfügig von dem MBT-Zündzeitpunkt beispielsweise aufgrund der Kraftstoffqualität (wie beispielsweise, wenn Kraftstoff mit geringerer Oktanzahl verwendet wird) und Umgebungsfaktoren unterscheiden. Das Maschinenausgangsdrehmoment bei dem kalibrierten Zündzeitpunkt daher kleiner als MBT sein.
  • Die Zylinderabstelldrehmomentanforderung 270 kann von dem Zylindersteuermodul 236 verwendet werden, um zu bestimmen, wie viele Zylinder abzuschalten sind. Das Zylindersteuermodul 236 kann das Zylinderaktormodul 120 anweisen, einen oder mehrere Zylinder der Maschine 102 abzuschalten. Bei verschiedenen Implementierungen kann eine vordefinierte Gruppe von Zylindern (z. B. eine Hälfte) gemeinsam abgeschaltet werden.
  • Das Zylindersteuermodul 236 kann auch das Kraftstoffsteuermodul 240 anweisen, die Bereitstellung von Kraftstoff für abgeschaltete Zylinder zu stoppen, und kann das Zündsteuermodul 232 anweisen, die Bereitstellung von Zündfunken für abgeschaltete Zylinder zu stoppen. Bei verschiedenen Implementierungen stoppt das Zündfunkensteuermodul 232 nur die Bereitstellung von Zündfunken für einen Zylinder, sobald ein Kraftstoffluftgemisch, das bereits in dem Zylinder vorhanden ist, verbrannt worden ist.
  • Das Zylinderaktormodul 120 kann ein Hydrauliksystem aufweisen, das Ansaug- und/oder Abgasventile von den entsprechenden Nockenwellen für einen oder mehrere Zylinder selektiv entkoppelt, um diese Zylinder abzuschalten. Nur beispielhaft werden Ventile für eine Hälfte der Zylinder als eine Gruppe durch das Zylinderaktormodul 120 entweder hydraulisch gekoppelt oder entkoppelt. Bei verschiedenen Implementierungen können die Zylinder einfach dadurch abgeschaltet werden, dass die Bereitstellung von Kraftstoff für diese Zylinder angehalten wird, ohne das Öffnen und Schließen der Ansaug- und Abgasventile zu stoppen. Bei derartigen Implementierungen kann das Zylinderaktormodul 120 weggelassen werden.
  • Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann die Kraftstoffmenge, die an die Zylinder geliefert wird, auf Grundlage der Kraftstoffdrehmomentanforderung 271 variieren. Während des Normalbetriebs einer funkengezündeten Maschine kann das Kraftstoffsteuermodul 240 in einem Luftführungsmodus arbeiten, bei dem das Kraftstoffsteuermodul 240 versucht, ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch Steuerung einer Kraftstofflieferung auf Grundlage einer Luftströmung beizubehalten. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann eine Kraftstoffmasse bestimmen, die eine stöchiometrische Verbrennung erzielt, wenn sie mit der gegenwärtigen Luftmenge pro Zylinder kombiniert wird. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann das Kraftstoffaktormodul 124 über eine Kraftstofflieferrate 272 anweisen, um diese Kraftstoffmasse für jeden eingeschalteten Zylinder einzuspritzen.
  • Das Luftsteuermodul 228 kann die Soll-Drosselposition 267 auf Grundlage der Luftdrehmomentanforderung 265 bestimmen. Das Luftsteuermodul 228 kann die Soll-Drosselposition 267 an ein Drosselsteuermodul 280 ausgeben. Das Drosselsteuermodul 280 erzeugt ein Signal 282 für Soll-Pulsbreitenmodulation (PWM) unter Verwendung einer Regelung (mit geschlossenem Regelkreis) auf Grundlage der Soll-Drosselposition 267. Das Drosselaktormodul 116 betätigt das Drosselventil 112 auf Grundlage des Soll-PWM-Signals 282. Genauer kann das Soll-PWM-Signal 282 das Drosselaktormodul 116 antreiben (z. B. Motor desselben sein), um das Drosselventil 112 zu betätigen. Während das Soll-PWM-Signal 282 gezeigt und diskutiert ist, kann das Drosselsteuermodul 280 das Drosselaktormodul 116 unter Verwendung eines anderen geeigneten Typs von Signal steuern.
  • Das Luftsteuermodul 228 kann den Soll-MAP 266 an das Aufladeplanungsmodul 248 ausgeben. Das Aufladeplanungsmodul 248 verwendet den Soll-MAP 266, um das Aufladeaktormodul 165 zu steuern. Das Aufladeaktormodul 165 steuert dann einen oder mehrere Turbolader (z. B. den Turbolader mit der Turbine 160-1 und dem Kompressor 160-2) und/oder mechanische Lader.
  • Das Luftsteuermodul 228 gibt die Soll-APC 268 an das Phasenstellerplanungsmodul 252 aus. Auf Grundlage der Soll-APC 268 und des U/min-Signals kann das Phasenstellerplanungsmodul 252 Positionen der Ansaug- und/oder Abgasnockenphasensteller 148 und 150 unter Verwendung des Phasenstelleraktormoduls 158 steuern.
  • Das ECM 114 kann auch ein Katalysatorüberwachungsmodul 290 (siehe auch 3) und ein Sensorüberwachungsmodul 295 (siehe auch 4) aufweisen. Wie oben angemerkt ist, speichert der Katalysator 136 Sauerstoff, wenn das Abgas an den Katalysator 136 geliefert wird. Das Katalysatorüberwachungsmodul 290 überwacht die Fähigkeit des Katalysators 136 zum Speichern von Sauerstoff und diagnostiziert selektiv die Anwesenheit eines Fehlers in dem Katalysator 136 auf Grundlage der Fähigkeit des Katalysators 136 zur Speicherung von Sauerstoff.
  • Eine Sauerstoffspeicherkapazitäts-(OSC-)Periode kann die Fähigkeit des Katalysators 136 zum Speichern von Sauerstoff angeben. Das Katalysatorüberwachungsmodul 290 kann die OSC-Periode für den Katalysator 136 unter Verwendung der Ansprechen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Sauerstoffsensoren 176 und 177 auf eine Änderung der Kraftstoffbelieferung bestimmen. Genauer kann das Katalysatorüberwachungsmodul 290 die OSC-Periode für den Katalysator 136 auf Grundlage der Periode zwischen einer ersten Zeit, wenn der stromaufwärtige Sauerstoffsensor 176 auf einen Wechsel von einer kraftstoffreichen Kraftstoffbelieferung zu einer kraftstoffarmen Kraftstoffbelieferung anspricht, und einer zweiten Zeit bestimmen, wenn der stromabwärtige Sauerstoffsensor 177 auf den Wechsel anspricht.
  • Wenn die OSC-Periode größer als eine vorbestimmte Periode ist, kann das Katalysatorüberwachungsmodul 290 bestimmen, dass in dem Katalysator 136 kein Fehler vorhanden ist. Umgekehrt kann das Katalysatorüberwachungsmodul 290 bestimmen, dass der Fehler in dem Katalysator 136 vorhanden ist, wenn die OSC-Periode kleiner als die vorbestimmte Periode ist.
  • Eine Verzögerung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 177, der seinen Ausgang so erzeugt, dass er eine Änderung der Sauerstoffkonzentration des Abgases angibt, kann jedoch bewirken, dass der stromabwärtige Sauerstoffsensor 177 auf den Wechsel später anspricht, als er sollte. Demgemäß bewirkt die Verzögerung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 177, dass die OSC-Periode zunimmt. Die Verzögerung der stromabwärtigen Sauerstoffsensors 177 kann daher bewirken, dass das Katalysatorüberwachungsmodul 290 unrichtig bestimmt, dass kein Fehler in dem Katalysator 136 vorhanden ist.
  • Das Sensorüberwachungsmodul 295 überwacht auch das Ansprechen des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 177 auf einen Wechsel von einer kraftstoffreichen Kraftstoffbelieferung zu einer kraftstoffarmen Kraftstoffbelieferung. Auf Grundlage des Ansprechens des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 177 auf den Wechsel bestimmt das Sensorüberwachungsmodul 295 einen Parameter, der der Verzögerung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 177 entspricht.
  • Das Katalysatorüberwachungsmodul 290 der vorliegenden Offenbarung bestimmt die Verzögerung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 177 auf Grundlage des Parameters. Das Katalysatorüberwachungsmodul 290 korrigiert die OSC-Periode auf Grundlage der Verzögerung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 177 und verwendet die korrigierte OSC-Periode bei der Bestimmung, ob der Fehler in dem Katalysator 136 vorhanden ist.
  • Nun Bezug nehmend auf 3 ist ein Funktionsblockschaubild einer beispielhaften Implementierung des Katalysatorüberwachungssystems dargestellt. Ein Kraftstoffanweisungsmodul 304 weist selektiv das Betätigungsmodul 224 an, die Kraftstoffdrehmomentanforderung 271 zu erzeugen, so dass die Kraftstofflieferrate 272 von kraftstoffreich auf kraftstoffarm wechselt. Nur beispielhaft kann das Kraftstoffanweisungsmodul 304 das Betätigungsmodul 224 anweisen, die Kraftstoffdrehmomentanforderung 271 zu erzeugen, um den Wechsel in Verbindung mit der Ausführung der Verlangsamungsschubabschaltung (DFCO von engl.: ”deceleration fuel cutoff”) auszuführen, während die Maschine 102 im Leerlauf ist, während die Maschine 102 nicht im Leerlauf ist oder während einem anderen geeigneten Zeitpunkt.
  • Das Kraftstoffanweisungsmodul 304 erzeugt einen Indikator bzw. Anzeiger 308 für einen Wechsel von Fett nach Mager (R zu L), wenn das Kraftstoffanweisungsmodul 304 die Ausführung des Wechsels von kraftstoffreich nach kraftstoffarm anweist. Wenn der Wechsel ausgeführt ist, empfängt der stromaufwärtige Sauerstoffsensor 176 das kraftstoffarme Abgas vor dem Katalysator 136 und dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 177. Somit sollte eine stromaufwärtige Sauerstoffkonzentration 312, die auf Grundlage des Signals erzeugt wird, das durch den stromaufwärtigen Sauerstoffsensor 176 erzeugt wird, auf den Wechsel vor dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 177 ansprechen. Ein stromaufwärtiges Sauerstoffüberwachungsmodul 316 kann einen stromaufwärtigen Zeitgeberwert in Ansprechen auf den erzeugten Anzeiger 308 für einen Wechsel von Fett nach Mager rücksetzen und starten. Der stromaufwärtige Zeitgeberwert entspricht daher der Periode, die verstrichen ist, seit der Wechsel von kraftstoffreich nach kraftstoffarm angewiesen wurde.
  • Das stromaufwärtige Sauerstoffüberwachungsmodul 316 überwacht die stromaufwärtige Sauerstoffkonzentration 312. Das stromaufwärtige Sauerstoffüberwachungsmodul 316 kann die stromaufwärtige Sauerstoffkonzentration 312 mit einem ersten vorbestimmten Wert vergleichen. Wenn das Abgas kraftstoffreich ist, kann die stromaufwärtige Sauerstoffkonzentration 312 größer als der erste vorbestimmte Wert sein. Das stromaufwärtige Sauerstoffüberwachungsmodul 316 kann eine stromaufwärtige Wechselperiode 320 gleich dem stromaufwärtigen Zeitgeberwert setzen, wenn die stromaufwärtige Sauerstoffkonzentration 312 von größer als dem ersten vorbestimmten Wert auf kleiner als dem ersten vorbestimmten Wert wechselt. Auf diese Weise gibt die stromaufwärtige Wechselperiode 320 die Periode zwischen der Zeit, wenn der Wechsel von kraftstoffreich nach kraftstoffarm angewiesen wurde, und der Zeit an, wenn der stromaufwärtige Sauerstoffsensor 176 angibt, dass das Abgas kraftstoffarm ist.
  • Ein stromabwärtiges Sauerstoffüberwachungsmodul 324 kann einen stromabwärtigen Zeitgeberwert in Ansprechen auf den erzeugten Anzeiger 308 eines Wechsels von Fett nach Mager rücksetzen und starten. Der stromabwärtige Zeitgeberwert entspricht auch der Periode, die verstrichen ist, seit der Wechsel von kraftstoffreich nach kraftstoffarm angewiesen wurde.
  • Das stromabwärtige Sauerstoffüberwachungsmodul 324 überwacht eine stromabwärtige Sauerstoffkonzentration 328. Die stromaufwärtige Sauerstoffkonzentration 328 wird auf Grundlage des Signals erzeugt, das von dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 177 erzeugt wird. Das stromabwärtige Sauerstoffüberwachungsmodul 324 kann die stromabwärtige Sauerstoffkonzentration 328 mit einem zweiten vorbestimmten Wert vergleichen. Wenn das Abgas kraftstoffreich ist, kann die stromabwärtige Sauerstoffkonzentration 328 größer als der zweite vorbestimmte Wert sein. Der zweite vorbestimmte Wert kann gleich dem ersten vorbestimmten Wert oder von diesem verschieden sein.
  • Das stromabwärtige Sauerstoffüberwachungsmodul 324 kann eine stromabwärtige Wechselperiode 332 gleich dem stromabwärtigen Zeitgeberwert setzen, wenn die stromabwärtige Sauerstoffkonzentration 328 von größer als dem zweiten vorbestimmten Wert auf kleiner als dem zweiten vorbestimmten Wert wechselt. Auf diese Weise gibt die stromabwärtige Wechselperiode 332 die Periode zwischen der Zeit, wenn der Wechsel von kraftstoffreich nach kraftstoffarm angewiesen wurde, und der Zeit an, wenn der stromabwärtige Sauerstoffsensor 177 angegeben hat, dass das Abgas kraftstoffarm ist.
  • Ein Sauerstoffspeicherkapazitäts-(OSC-)Bestimmungsmodul 336 bestimmt eine OSC-Periode 340 für den Katalysator 136 auf Grundlage der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Wechselperioden 320 und 332. Die OSC-Periode 340 entspricht einer Sauerstoffmenge, die der Katalysator 136 zu speichern in der Lage ist. Das OSC-Bestimmungsmodul 336 setzt die OSC-Periode 340 auf Grundlage einer Differenz zwischen der stromaufwärtigen Wechselperiode 320 und der stromabwärtigen Wechselperiode 332. Nur beispielhaft kann das OSC-Bestimmungsmodul 336 die OSC-Periode 340 gleich der stromabwärtigen Wechselperiode 332 minus der stromaufwärtigen Wechselperiode 320 setzen.
  • Ein Korrekturmodul 344 bestimmt eine korrigierte OSC-Periode 348 auf Grundlage der OSC-Periode 340 und einer Sensorverzögerungsperiode 352. Das Korrekturmodul 344 bestimmt die korrigierte OSC-Periode 348 auf Grundlage einer Differenz zwischen der OSC-Periode 340 und der Sensorverzögerungsperiode 352. Nur beispielhaft kann das Korrekturmodul 344 die korrigierte OSC-Periode 348 gleich der OSC-Periode 340 minus der Sensorverzögerungsperiode 352 setzen.
  • Die Sensorverzögerungsperiode 352 entspricht einer Periode zwischen dem Zeitpunkt, wenn kraftstoffarmes Abgas an den stromabwärtigen Sauerstoffsensor 177 geliefert wird, und dem Zeitpunkt, wenn der stromabwärtige Sauerstoffsensor 177 das Signal erzeugt, das angibt, dass das Abgas kraftstoffarm ist. Ein Verzögerungsbestimmungsmodul 356 bestimmt die Sensorverzögerungsperiode 352 auf Grundlage einer Fläche 360 oder einer gefilterten Version der Fläche 360. Die gefilterte Version der Fläche 360 wird als eine gefilterte Fläche 364 bezeichnet. Das Verzögerungsbestimmungsmodul 356 wählt die Fläche oder die gefilterte Fläche 364 zur Verwendung bei der Bestimmung der Sensorverzögerungsperiode 352 auf Grundlage eines Filterzustandes 368. Die Fläche 360, die gefilterte Fläche 364 und der Filterzustand 368 sind nachfolgend in Verbindung mit 4 weiter diskutiert.
  • Das Verzögerungsbestimmungsmodul 356 kann die Fläche 360 wählen, wenn der Filterzustand 368 ein erster Zustand ist. Das Verzögerungsbestimmungsmodul 356 kann die gefilterte Fläche 364 wählen, wenn der Filterzustand 368 ein zweiter Zustand ist. Das Verzögerungsbestimmungsmodul 356 bestimmt die Sensorverzögerungsperiode 352 auf Grundlage des gewählten der Fläche 360 und der gefilterten Fläche 364 unter Verwendung einer Funktion oder einer Zuordnung (z. B. einer Nachschlagetabelle), die die Fläche mit der Sensorverzögerungsperiode in Verbindung bringt.
  • Ein Normalisiermodul 372 normalisiert die korrigierte OSC-Periode 348 und erzeugt ein OSC-Verhältnis 376. Das Normalisiermodul 372 kann die korrigierte OSC-Periode 348 durch Einstellen der korrigierten OSC-Periode 348 als eine Funktion einer Temperatur des Katalysators 136 und einer Maschinenluftströmung (z. B. MAF) normalisieren. Nur beispielhaft kann das Normalisiermodul 372 die korrigierte OSC-Periode 348 erhöhen, wenn die Temperatur des Katalysators 136 zunimmt, und umgekehrt. Das Normalisiermodul 372 kann zusätzlich oder alternativ die korrigierte OSC-Periode 348 erhöhen, wenn die Maschinenluftströmung zunimmt, und umgekehrt. Nur beispielhaft kann das Normalisiermodul 372 das OSC-Verhältnis 376 auf Grundlage der Gleichung setzen: OSC-VERHÄLTNIS = KORRIGIERT – NICHT AKZEPTABEL / AKZEPTABEL – NICHT AKZEPTABEL, (2) wobei OSC-VERHÄLTNIS das OSC-Verhältnis 376 ist, Korrigiert die korrigierte OSC-Periode 348 ist (nach Einstellung in Bezug auf Temperatur und Maschinenluftströmung), Nicht Akzeptabel eine vorbestimmte OSC-Periode für einen Katalysator ist, der einen Fehler besitzt, und Akzeptabel eine vorbestimmte OSC-Periode für einen Katalysator ist, der keinen Fehler besitzt.
  • Ein Verhältnisfiltermodul 377 kann einen Filter auf das OSC-Periode 376 anlegen, um ein gefiltertes OSC-Verhältnis 378 zu erzeugen. Nur beispielhaft kann der Filter ein Filter mit exponentiell gewichtetem gleitendem Mittelwert (EWMA von engl.: ”exponentially weighted moving average filter”) sein. Das Verhältnisfiltermodul 377 kann das gefilterte OSC-Verhältnis 378 auf Grundlage eines EWMA des vorliegenden Wertes des OSC-Verhältnisses 376 und M vorhergehenden Werten der Fläche 360 von jeweils M vorhergehenden Wechseln von Fett nach Mager erzeugen. M ist eine ganze Zahl größer als Null.
  • Ein Katalysatorfehlerdetektionsmodul 380 bestimmt auf Grundlage des gefilterten OSC-Verhältnisses 378, ob der Fehler in dem Katalysator 138 vorhanden ist. Nur beispielhaft kann das Katalysatorfehlerdetektionsmodul 380 bestimmen, dass der Fehler in dem Katalysator 136 vorhanden ist, wenn das gefilterte OSC-Verhältnis 378 kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Umgekehrt kann das Katalysatorfehlerdetektionsmodul 380 bestimmen, dass kein Fehler in dem Katalysator 136 vorhanden ist, wenn das gefilterte OSC-Verhältnis 378 größer als der vorbestimmte Wert ist. Der Fehler kann angeben, dass die Fähigkeit des Katalysators 136 zum Speichern von Sauerstoff kleiner als ein akzeptables Niveau ist. Der vorbestimmte Wert kann ein Wert zwischen 0,0 und 1,0 bei verschiedenen Implementierungen sein.
  • Das Katalysatorfehlerdetektionsmodul 380 kann eine oder mehrere Abhilfeaktionen unternehmen, wenn der Fehler in dem Katalysator 136 vorhanden ist. Nur beispielhaft kann das Katalysatorfehlerdetektionsmodul 380 einen oder mehrere Maschinenbetriebsparameter (z. B. die Kraftstofflieferrate 272) selektiv einstellen. Das Katalysatorfehlerdetektionsmodul 380 kann zusätzlich oder alternativ in dem Speicher 388 einen Katalysatorfehleranzeiger 384 speichern. Der Katalysatorfehleranzeiger 384 kann beispielsweise einen vorbestimmten Diagnoseproblemcode (DTC) aufweisen. Der Katalysatorfehleranzeiger 384 gibt an, dass der Fehler in dem Katalysator 136 vorhanden ist. Ein Fehlerüberwachungsmodul 392 kann den Speicher 388 überwachen, und eine Anzeige beleuchten, wie eine Fehlfunktionsanzeigeleuchte (MIL) 396, wenn der Fehler in dem Katalysator 136 vorhanden ist.
  • Nun Bezug nehmend auf 4 ist ein Funktionsblockschaubild einer beispielhaften Implementierung des Sensorüberwachungsmoduls 295 dargestellt. Ein Flächenbestimmungsmodul 404 kann die stromabwärtige Sauerstoffkonzentration 328 in Ansprechen auf einen erzeugten Anzeiger 308 für einen Wechsel von Fett nach Mager überwachen. Das Flächenbestimmungsmodul 404 kann die Fläche 360 auf Grundlage eines oder mehrerer mathematischer Integrale der stromabwärtigen Sauerstoffkonzentration 328 zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Anzeiger 308 für den Wechsel von Fett nach Mager erzeugt wird, und einem späteren Zeitpunkt bestimmen, wenn die stromabwärtige Sauerstoffkonzentration 328 kleiner als ein dritter vorbestimmter Wert wird. Die Fläche 360 kann der Fläche unter einer Kurve entsprechen, die durch die stromabwärtige Sauerstoffkonzentration 328 zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Anzeiger 308 für einen Wechsel von Fett nach Mager erzeugt wurde, und dem späteren Zeitpunkt gebildet wird, wenn die stromabwärtige Sauerstoffkonzentration 328 kleiner als der dritte vorbestimmte Wert wird. Der dritte vorbestimmte Wert kann gleich wie der erste vorbestimmte Wert oder von diesem verschieden sein und kann gleich wie der zweite vorbestimmte Wert oder von diesem verschieden sein.
  • Ein Flächenfiltermodul 408 legt einen Filter an die Fläche 360 an, um die gefilterte Fläche 364 zu erzeugen. Nur beispielhaft kann der Filter ein Filter mit exponentiell gewichtetem gleitendem Mittelwert (EWMA) sein. Die Gewichtung kann gleich wie die Gewichtung sein, die durch den EWMA-Filter des Verhältnisfiltermoduls 377 aufgebracht wird, oder verschieden davon sein. Das Flächenfiltermodul 408 kann die gefilterte Fläche 364 auf Grundlage eines EWMA des vorliegenden Wertes der Fläche 360 und N vorhergehenden Werten der Fläche 360 von jeweils N vorhergehenden Wechseln von Fett nach Mager erzeugen. N ist eine ganze Zahl größer als Null. N kann gleich zu M oder verschieden davon sein.
  • Anfänglich können, wie beim Start (z. B. Schlüssel EIN), die vorhergehenden Werte der Fläche 360, die bei der Erzeugung der gefilterten Fläche 364 verwendet wird, auf einen vorbestimmten Initialisierungswert gesetzt sein. Das Flächenfiltermodul 408 kann den Filterzustand 368 auf Grundlage der vorhergehenden Werte der Fläche 360 erzeugen. Genauer kann das Flächenfiltermodul 408 den Filterzustand 368 auf Grundlage dessen erzeugen, ob zumindest N Werte der Fläche 360 erhalten worden sind, seit die vorhergehenden Werte der Fläche 360 das letzte Mal auf den vorbestimmten Initialisierungswert gesetzt wurden. Wenn dies der Fall ist, setzt das Flächenfiltermodul 408 den Filterzustand 368 in den zweiten Zustand. Wenn dies nicht der Fall ist, setzt das Flächenfiltermodul 408 den Filterzustand 368 in den ersten Zustand. Auf diese Weise verwendet das Verzögerungsbestimmungsmodul 356 die Fläche 360, um die Sensorverzögerungsperiode 352 zu bestimmen, bis zumindest N Werte der Fläche 360 erhalten worden sind, seit die vorhergehenden Werte der Fläche 360 das letzte Mal auf den vorbestimmten Initialisierungswert gesetzt worden sind. Nachdem zumindest N Werte der Fläche 360 erhalten worden sind, seit die vorhergehenden Werte der Fläche 360 das letzte Mal auf den vorbestimmten Initialisierungswert gesetzt worden sind, verwendet das Verzögerungsbestimmungsmodul 356 die gefilterte Fläche 364, um die Sensorverzögerungsperiode 352 zu bestimmen.
  • Das Sensorüberwachungsmodul 295 kann auch ein Sensorfehlerdetektionsmodul 412 aufweisen. Das Sensorfehlerdetektionsmodul 412 kann die Fläche 360 oder die gefilterte Fläche 364 auf Grundlage des Filterzustandes 368 wählen. Das Sensorfehlerdetektionsmodul 412 kann die Fläche 360 wählen, wenn der Filterzustand 368 in dem ersten Zustand ist und kann die gefilterte Fläche 364 wählen, wenn der Filterzustand 368 in dem zweiten Zustand ist.
  • Das Sensorfehlerdetektionsmodul 412 bestimmt auf Grundlage des gewählten der Fläche 360 und der gefilterten Fläche 364, ob ein Fehler in dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 177 vorhanden ist. Nur beispielhaft kann das Sensorfehlerdetektionsmodul 412 auf Grundlage eines Vergleichs des gewählten der Fläche 360 und der gefilterten Fläche 364 und einer vorbestimmten Fläche bestimmen, dass der Fehler in dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 177 vorhanden ist. Der Fehler kann angeben, dass die Verzögerung in Verbindung mit dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 177 größer als ein akzeptables Niveau ist.
  • Das Sensorfehlerdetektionsmodul 412 kann eine oder mehrere Abhilfeaktionen unternehmen, wenn der Fehler in dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 177 vorhanden ist. Nur beispielhaft kann das Sensorfehlerdetektionsmodul 412 eine oder mehrere Maschinenbetriebsparameter selektiv einstellen. Das Sensorfehlerdetektionsmodul 380 kann zusätzlich oder alternativ einen Anzeiger 416 eines Fehler des stromabwärtigen Sensors in dem Speicher 388 speichern. Der Anzeiger 416 des Fehlers des stromabwärtigen Sensors kann beispielsweise einen vorbestimmten DTC umfassen. Der Anzeiger 416 des Fehlers des stromabwärtigen Sensors gibt an, dass der Fehler in dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 177 vorhanden ist. Das Fehlerüberwachungsmodul 392 kann den Anzeiger beleuchten, wenn der Fehler in dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 177 vorhanden ist.
  • Nun Bezug nehmend auf 5 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das eine beispielhaftes Verfahren zur Korrektur der OSC-Periode 340 auf Grundlage der Sensorverzögerungsperiode 352 und zum Angeben, ob der Fehler in dem Katalysator 136 vorhanden ist, zeigt. Die Steuerung kann mit 504 beginnen, wo die Steuerung bestimmt, ob eine oder mehrere Bedingungen zum Anweisen eines Wechsels in der Kraftstofflieferung der Maschine 102 von kraftstoffreich auf kraftstoffarm erfüllt sind. Wenn dies zutrifft, fährt die Steuerung mit 508 fort; wenn dies nicht zutrifft, bleibt die Steuerung bei 504.
  • Bei 508 erzeugt die Steuerung einen Anzeiger 308 über einen Wechsel von Fett nach Mager. Bei 512 kann die Steuerung einen Wechsel in der Kraftstofflieferung der Maschine 102 von kraftstoffreich nach kraftstoffarm anweisen. Bei 516 bestimmt die Steuerung, ob die stromaufwärtige Sauerstoffkonzentration 312 größer als der erste vorbestimmte Wert ist. Wenn dies zutrifft, fährt die Steuerung mit 520 fort; wenn dies nicht zutrifft, kann die Steuerung bei 516 bleiben.
  • Die Steuerung kann die stromaufwärtige Wechselperiode 320 gleich der Periode zwischen der Zeit, wenn die Steuerung den Wechsel angewiesen hat, und der vorliegenden Zeit setzen. Bei 524 bestimmt die Steuerung, ob die stromaufwärtige Sauerstoffkonzentration 328 kleiner als der zweite vorbestimmte Wert ist. Wenn dies zutrifft, kann die Steuerung mit 528 fortfahren; wenn dies nicht zutrifft, kann die Steuerung bei 524 bleiben.
  • Bei 528 kann die Steuerung die stromabwärtige Wechselperiode 332 gleich der Periode zwischen der Zeit, wenn die Steuerung den Wechsel angewiesen hat, und der vorliegenden Zeit setzen. Die Steuerung bestimmt bei 532 die OSC-Periode 340 für den Katalysator 136 auf Grundlage der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Wechselperiode 320 und 332. Die Steuerung bestimmt die OSC-Periode 340 auf Grundlage einer Differenz zwischen der stromaufwärtigen Wechselperiode 320 und der stromabwärtigen Wechselperiode 332. Beispielsweise kann die Steuerung die OSC-Periode 340 gleich der stromabwärtigen Wechselperiode 332 minus der stromaufwärtigen Wechselperiode 320 setzen.
  • Bei 536 bestimmt die Steuerung, ob der Filterzustand 368 den ersten Zustand angibt. Wenn dies zutrifft, fährt die Steuerung mit 540 fort; wenn dies nicht zutrifft, fährt die Steuerung mit 544 fort. Bei 540 bestimmt die Steuerung die Sensorverzögerungsperiode 352 auf Grundlage der Fläche 360. Bei 544 bestimmt die Steuerung die Sensorverzögerungsperiode 352 auf Grundlage der gefilterten Fläche 364. Die Steuerung kann die Sensorverzögerungsperiode 352 unter Verwendung des gewählten der Fläche 360 und der gefilterten Fläche 364 und von einem einer Funktion und einer Zuordnung bestimmen, die die Fläche mit der Sensorverzögerungsperiode in Verbindung bringt. Die Steuerung fährt mit 548 nach 540 oder 544 fort.
  • Die Steuerung korrigiert die OSC-Periode 340 auf Grundlage der Sensorverzögerungsperiode 352 bei 548, um die korrigierte OSC-Periode 348 zu erzeugen. Die Steuerung kann die korrigierte OSC-Periode 348 auf Grundlage einer Differenz zwischen der OSC-Periode 340 und der Sensorverzögerungsperiode 352 setzen. Beispielsweise kann die Steuerung die korrigierte OSC-Periode 348 gleich der OSC-Periode 340 minus der Sensorverzögerungsperiode 352 setzen.
  • Bei 552 bestimmt die Steuerung das OSC-Verhältnis 376. Die Steuerung bestimmt das OSC-Verhältnis 376 auf Grundlage der korrigierten OSC-Periode 348. Die Steuerung kann das OSC-Verhältnis 376 unter Verwendung von Gleichung (2), wie oben beschrieben ist, bestimmen. Die Steuerung kann bei 552 auch einen Filter auf das OSC-Verhältnis 376 anwenden, um das gefilterte OSC-Verhältnis 378 zu erzeugen. Nur beispielhaft kann der Filter einen EWMA-Filter aufweisen, und eine oder mehrere vorhergehende Werte des OSC-Verhältnisses 376 von vorhergehenden Wechseln der Kraftstoffbelieferung der Maschine von kraftstoffreich nach kraftstoffarm können verwendet werden.
  • Die Steuerung kann bei 556 bestimmen, ob das gefilterte OSC-Verhältnis 378 kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Wenn dies nicht zutrifft, kann die Steuerung bei 560 den Katalysatorfehleranzeiger 384 erzeugen, um anzugeben, dass kein Fehler in dem Katalysator 136 vorhanden ist, und die Steuerung kann enden. Wenn dies zutrifft, kann die Steuerung 564 den Katalysatorfehleranzeiger 384 erzeugen, um anzugeben, dass der Fehler in dem Katalysator 136 vorhanden ist. Die Steuerung kann mit 568 fortfahren, wo die Steuerung eine oder mehrere Abhilfeaktionen unternehmen kann, wie Beleuchten der MIL 396, Setzen des DTC in dem Speicher 388, der angibt, dass der Fehler in dem Katalysator 136 vorhanden ist, Einstellen eines oder mehrerer Maschinenbetriebsparameter und/oder eine oder mehrere andere geeignete Abhilfeaktionen. Die Steuerung kann nach 568 oder 560 enden. Während die Steuerung als endend gezeigt und beschrieben ist, kann 5 eine Steuerschleife veranschaulichen, und die Steuerung kann zu 504 zurückkehren.
  • Nun Bezug nehmend auf 6 ist ein Flussdiagramm gezeigt, das ein beispielhaftes Verfahren zur Erzeugung der Sensorverzögerungsperiode 352 darstellt. Die Steuerung kann mit 604 beginnen, wo die Steuerung bestimmt, ob der Anzeiger 308 eines Wechsels von Fett nach Mager erzeugt wird. Wenn dies zutrifft, fährt die Steuerung mit 608 fort. Wenn dies nicht zutrifft, kann die Steuerung bei 604 bleiben.
  • Bei 608 kann die Steuerung einen Zeitgeber rücksetzen und die stromabwärtige Sauerstoffkonzentration 328 abtasten. Die Steuerung kann bei 612 bestimmen, ob die stromabwärtige Sauerstoffkonzentration 328 kleiner als der dritte vorbestimmte Wert ist. Wenn dies zutrifft, kann die Steuerung mit 632 fortfahren, wie nachfolgend weiter diskutiert ist. Wenn dies nicht zutrifft, kann die Steuerung mit 616 fortfahren.
  • Die Steuerung bestimmt bei 616, ob der Zeitgeber einer vorbestimmten Abtastperiode entspricht. Wenn dies der Fall ist, kann die Steuerung mit 620 fortfahren. Wenn dies nicht der Fall ist, kann die Steuerung zu 612 zurückkehren. Bei 620 kann die Steuerung den Zeitgeber zurücksetzen und die stromabwärtige Sauerstoffkonzentration 328 abtasten. Die Steuerung kann bei 624 eine Teilfläche auf Grundlage der Abtastung der stromaufwärtigen Sauerstoffkonzentration 328 und eines letzten Wertes der stromabwärtigen Sauerstoffkonzentration 328 bestimmen. Der erste Fall, das die Steuerung 624 ausführt, ist der letzte Wert der stromabwärtigen Sauerstoffkonzentration 328 der Wert der stromabwärtigen Sauerstoffkonzentration, die bei 608 genommen wird. Nachdem die Steuerung 624 einmal ausgeführt hat, kann der letzte Wert der stromabwärtigen Sauerstoffkonzentration 328 der Wert der stromabwärtigen Sauerstoffkonzentration von der letzten Ausführung von 620 sein. Die Steuerung kann die Teilfläche auf Grundlage eines Integrals der Änderung zwischen der Abtastung und dem letzten Wert über die Abtastperiode bestimmen. Die Steuerung kann bei 628 die Teilfläche zu (mit) einer akkumulierten Fläche addieren (summieren), und die Steuerung kann zu 612 zurückkehren.
  • Zurück Bezug nehmend auf 632 (wenn die stromabwärtige Sauerstoffkonzentration 328 kleiner als der dritte vorbestimmte Wert bei 612 ist) kann die Steuerung die stromabwärtige Sauerstoffkonzentration 328 abtasten. Die Steuerung kann eine Teilfläche auf Grundlage der Abtastung der stromabwärtigen Sauerstoffkonzentration 328 und eines letzten Wertes der stromabwärtigen Sauerstoffkonzentration 328 bei 636 bestimmen. Der letzte Wert der stromabwärtigen Sauerstoffkonzentration 328 für die Zwecke von 636 kann der Wert der stromabwärtigen Sauerstoffkonzentration sein, der während einer letzten Ausführung von 620 genommen wird. Die Steuerung kann die Teilfläche auf Grundlage eines Integrals der Änderung zwischen der Abtastung, die bei 632 genommen wird, und dem letzten Wert über die Periode, die dem Zeitgeber entspricht, bestimmen. Die Steuerung kann die Teilfläche zu (mit) der akkumulierten Fläche bei 640 addieren (summieren).
  • Bei 644 kann die Steuerung die akkumulierte Fläche gleich der Fläche 360 setzen. Die Steuerung kann den Filter auf die Fläche 360 bei 648 anwenden, um die gefilterte Fläche 364 zu erzeugen. Ein oder mehrere vorhergehende Werte der Fläche 360 von vorhergehenden Wechseln von Fett nach Mager können ebenfalls bei der Erzeugung der gefilterten Fläche 364 verwendet werden. Die Steuerung kann beispielsweise einen EWMA-Filter anwenden, um die gefilterte Fläche 364 zu erzeugen. Die Steuerung kann auf Grundlage der gefilterten Fläche 364 oder der Fläche 360 bestimmen und angeben, ob der Fehler in dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 177 vorhanden ist. Die Steuerung kann nach 648 enden. Während die Steuerung als endend gezeigt und beschrieben ist, kann 6 eine Steuerschleife veranschaulichen, und die Steuerung kann zu 604 zurückkehren. Die Steuerung kann Anteile des Verfahrens der 5 und 6 parallel (z. B. gleichzeitig) in Ansprechen auf einen Wechsel von Fett nach Mager ausführen.
  • Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Daher sei, während diese Offenbarung bestimmte Beispiele aufweist, der wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht so beschränkt, da andere Abwandlungen dem Fachmann nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche offensichtlich werden.

Claims (10)

  1. Verfahren für ein Fahrzeug, umfassend: Bestimmen einer Sauerstoffspeicherkapazitäts-(OSC-)Periode eines Katalysators eines Abgassystems auf Grundlage einer ersten und zweiten Sauerstoffmenge, die unter Verwendung eines ersten und zweiten Sauerstoffsensors gemessen werden, die stromaufwärts bzw. stromabwärts des Katalysators angeordnet sind; Bestimmen einer Verzögerungsperiode des zweiten Sauerstoffsensors; Setzen einer korrigierten OSC-Periode für den Katalysator auf Grundlage einer Differenz zwischen der OSC-Periode und der Verzögerungsperiode; und auf Grundlage der korrigierten OSC-Periode selektives Angeben, dass ein Fehler in dem Katalysator vorhanden ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einem Setzen der korrigierten OSC-Periode auf die OSC-Periode minus der Verzögerungsperiode.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: selektives Anweisen eines Wechsels einer Kraftstofflieferung einer Maschine von einem kraftstoffreichen Zustand zu einem kraftstoffarmen Zustand; Bestimmen einer ersten Periode zwischen einer ersten Zeit, wenn der Wechsel angewiesen ist, und einer zweiten Zeit, wenn die erste Sauerstoffmenge einen ersten vorbestimmten Wert kreuzt; Bestimmen einer zweiten Periode zwischen der ersten Zeit und einer dritten Zeit, bei der die zweite Sauerstoffmenge einen zweiten vorbestimmten Wert kreuzt; und Bestimmen der OSC-Periode für den Katalysator auf Grundlage der ersten und zweiten Periode.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, mit einem Setzen der OSC-Periode auf eine Differenz zwischen der ersten und zweiten Periode.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: Überwachen der zweiten Menge; Bestimmen einer Fläche unter einer Kurve, die durch die zweite Menge geformt ist, zwischen der ersten Zeit und einer vierten Zeit, wenn die zweite Menge einen dritten vorbestimmten Wert kreuzt; Erzeugen einer gefilterten Fläche unter Verwendung der Fläche, N vorhergehenden Werten der Fläche aus N vorhergehenden Wechseln von dem kraftstoffreichen Zustand zu dem kraftstoffarmen Zustand und eines Filters; Bestimmen der Verzögerungsperiode auf Grundlage der Fläche oder der gefilterten Fläche.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit einem Bestimmen der Verzögerungsperiode ferner auf Grundlage einer Zuordnung von durch Flächen indexierten Verzögerungsperioden.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit einem Bestimmen der Verzögerungsperiode als eine Funktion der Fläche oder der gefilterten Fläche.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Filter ein Filter mit exponentiell gewichtetem gleitendem Mittelwert ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit einem selektiven Angeben auf Grundlage der Fläche oder der gefilterten Fläche, dass ein Fehler in dem zweiten Sauerstoffsensor vorhanden ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einem selektiven Aktivieren einer Anzeigeleuchte in Ansprechen auf eine Anzeige, das in dem Katalysator der Fehler vorhanden ist.
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