DE102013200830A1

DE102013200830A1 - Verfahren zum einspritzen von kraftstoff

Info

Publication number: DE102013200830A1
Application number: DE102013200830A
Authority: DE
Inventors: Gopichandra Surnilla; Richard E. Soltis; James Michael Kerns; Stephen B. Smith; Imad Hassan Makki
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-01-24
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2013-07-25
Also published as: US8838363B2; RU2609016C2; CN103216351B; CN103216351A; US20130191008A1; RU2013100987A

Abstract

Es werden Ausführungsformen zum Einstellen von Kraftstoffeinspritzung bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst ein Verfahren Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Kraftstoffkonzentration in einem Motoreinlasskrümmer und im Leerlauf und wenn AGR deaktiviert ist, Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Kraftstoffkonzentration und einer Kraftstoff-Pushback-Menge. Auf diese Weise kann Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage von Kraftstoffkonzentration im Einlasskrümmer eingestellt werden.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft Kraftstoffeinspritzung in einem Motor.
Kraftstoffeinspritzmengen werden in der Regel auf Grundlage eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt und unter Verwendung von Rückkopplung von einem oder mehreren Abgassensoren im Auslass angepasst. Es kann jedoch unter Betriebsbedingungen, unter denen Kraftstoffdämpfe im Einlass vorhanden sind, zu Kraftstoffzufuhrfehlern kommen. Zum Beispiel werden Kraftstoffdampfbehälter, die dazu ausgelegt sind, Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank einzufangen, regelmäßig zum Einlass gespült, und diese Dämpfe können zu einer überschüssigen Kraftstoffmenge in den Zylindern führen, wodurch Kraftstoff verschwendet wird und Emissionen beeinträchtigt werden.
Vorherige Lösungen zur Berücksichtigung der aus dem Kraftstoffdampfbehälter stammenden Kraftstoffmenge verließen sich auf Spülstromschätzungen auf Grundlage der Spüldauer und anderer Parameter. Diese Schätzungen sind jedoch häufig ungenau. Des Weiteren berücksichtigen diese Schätzungen keine zusätzlichen Einlasskraftstoffquellen, wie zum Beispiel Kraftstoff aus dem geschlossenen Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem oder zurückgedrückten Kraftstoff (Pushback-Kraftstoff).
Die Erfinder haben die Probleme bei dem obigen Lösungsansatz erkannt und bieten ein Verfahren, um diese zumindest teilweise zu überwinden. Bei einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Kraftstoffkonzentration in einem Motoreinlasskrümmer und im Leerlauf und wenn AGR deaktiviert ist, Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Kraftstoffkonzentration und einer Kraftstoff-Pushback-Menge. Auf diese Weise kann Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage von Kraftstoffdämpfen im Einlass, zum Beispiel sowohl aus einer Kraftstoffdampfbehälterspülung als auch aus einem geschlossenen Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem, eingestellt werden. In einem Beispiel können diese Kraftstoffdampfmengen auf Grundlage eines im Einlass vorgesehenen Sauerstoffsensors bestimmt werden. Des Weiteren kann die Kraftstoffeinspritzung darüber hinaus auf Grundlage einer Kraftstoff-Pushback-Menge, zum Beispiel von aus einer Kraftstofflache an einem Einlassventil oder -kanal verdampftem Kraftstoff, eingestellt werden.
Durch Bestimmen der Kraftstoffmenge im Einlass auf Grundlage eines Signals von einem Sauerstoffsensor können Kraftstoffeinspritzmengen eingestellt werden, um das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder aufrechtzuerhalten. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen kann die Einlasssauerstoffkonzentration in der Lage sein, eine Anzeige für ein Ausmaß an Umgebungsfeuchtigkeit, Kraftstoffdämpfe aus verschiedenen Quellen und/oder eine Abgasrückführungsmenge im Einlass bereitzustellen. Durch Bestimmen dieser Mengen unter einigen Bedingungen und ihr Modellieren unter anderen Bedingungen kann ein optimales Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrechterhalten werden, kann Kraftstoffökonomie verbessert werden und können Emissionen reduziert werden. Des Weiteren kann die Dampfmenge auch auf Grundlage von Rückkopplung von Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren, Spülstromschätzungen, Spüldauer und anderen Parametern, falls gewünscht, eingestellt werden.
Die obigen Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, alleine betrachtet oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, leicht hervor.
Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung dazu vorgesehen ist, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Des Weiteren ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem anderen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile lösen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein beispielhaftes Motorsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 zeigt einen einzelnen Zylinder des Mehrzylindermotors von 1.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine detaillierte Steuerroutine zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage von Rückkopplung von einem Einlasssauerstoffsensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
4A–4C zeigen Ablaufdiagramme, die eine Steuerroutine zur Korrektur einer Kraftstoffkonzentrationsmenge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen.
5 zeigt ein beispielhaftes Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Einlasssauerstoffkonzentration und einer Einlasskraftstoffkonzentration darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein im Einlass eines Motors positionierter Sauerstoffsensor kann in der Lage sein, Informationen über verschiedene Parameter der Einlassluft, einschließlich Umgebungsfeuchtigkeit, AGR und Kraftstoffdampfmengen im Einlass, bereitzustellen. Unter einigen Bedingungen kann der Messwert des Einlasssauerstoffsensors direkt zur Bestimmung eines oder mehrerer der obigen Parameter verwendet werden. Unter anderen Bedingungen kann die Einlasssauerstoffmenge bestimmt werden, und der relative Beitrag der obigen Parameter zu der Einlasssauerstoffkonzentration kann modelliert werden. Zusammen können diese Informationen zum Aufrechterhalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in jedem Zylinder auf einer optimalen Höhe zwecks Verbesserung der Kraftstoffökonomie und Reduzierung von Emissionen verwendet werden. 1 ist ein beispielhaftes Motorsystem, das eine Steuerung, einen Einlasssauerstoffsensor und verschiedene Einlasskraftstoffdampfquellen, wie ein Kraftstofftankdampf-Rückgewinnungssystem, enthält. 2 ist ein Diagramm eines einzelnen Zylinders des Motors von 1. 3 und 4A–4C sind beispielhafte Steuerroutinen, die von der Steuerung von 1 durchgeführt werden können, um die Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage des Einlasssauerstoffsensors unter verschiedenen Motorbetriebsbedingungen einzustellen. 5 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen der Einlasssauerstoffkonzentration und Kraftstoffdampfmengen, die im Einlass vorhanden sind, darstellt.
1 zeigt Aspekte eines beispielhaften Motorsystems 1 für ein Kraftfahrzeug. Das Motorsystem ist zur Verbrennung von Kraftstoffdampf, der sich in mindestens einer Komponente davon angesammelt hat, konfiguriert. Das Motorsystem enthält den Motor 10.
Der Motor 10 kann praktisch ein beliebiger mit einer flüchtigen Flüssigkeit oder einem Gas betriebener Verbrennungsmotor, zum Beispiel ein Benzin- oder Dieselmotor mit Einlasskanaleinspritzung oder Direkteinspritzung, sein. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann der Motor zum Verbrauch von zum Beispiel Ethanol-Kraftstoff auf Alkoholbasis ausgelegt sein.
Das Motorsystem 1 enthält mindestens zwei Sensoren, die in 1 dargestellt werden: den Krümmergassensor 24, der mit einer Luftleitung stromabwärts der Drosselklappe 62 strömungsgekoppelt ist, und den Feuchtigkeitssensor 26, der mit einer Luftleitung stromaufwärts der Drosselklappe 62 strömungsgekoppelt ist. Der Sensor 24 kann ein beliebiger geeigneter Sensor zur Bereitstellung einer Anzeige der Einlassgaskonzentration sein, wie zum Beispiel ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO- (universal or wide-range exhaust gas oxygen), ein Zweizustands- Sauerstoffsensor oder ein EGO-, ein HEGO- (heated EGO), ein NOx-, ein HC- oder ein CO-Sensor. Nicht in 1 gezeigte zusätzliche Sensoren können auch vorgesehen sein, wie zum Beispiel MAP-, MAF- und Temperatursensoren. Jeder Sensor im Motorsystem 1 ist mit der Steuerung 12, die irgendein elektronisches Steuersystem des Motorsystems oder des Fahrzeugs, in dem das Motorsystem installiert ist, sein kann, wirkgekoppelt. Demgemäß kann das elektronische Steuersystem dazu konfiguriert sein, zumindest teilweise auf Grundlage der im Motorsystem erfassten Gaskonzentrationen Steuerentscheidungen zu treffen, Ventile zu betätigen usw. Zusätzliche Informationen über die Steuerung 12 werden mit Bezugnahme auf die nachfolgende 2 dargeboten.
Der Einlasskrümmer 44 ist dazu konfiguriert, mehreren Brennkammern des Motors 10 Einlassluft oder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zuzuführen. Die Brennkammern können über einem mit Schmiermittel gefüllten Kurbelgehäuse 130 angeordnet sein, in dem Hubkolben der Brennkammern eine Kurbelwelle drehen. Die Hubkolben können von dem Kurbelgehäuse über einen oder mehrere Kolbenringe, die den Strom des Luft-Kraftstoff-Gemisches und von Verbrennungsgasen in das Kurbelgehäuse unterdrücken, im Wesentlichen isoliert sein. Nichtsdestotrotz kann eine nennenswerte Kraftstoffdampfmenge an dem Kolbenring "vorbeigeblasen" werden und im Laufe der Zeit in das Kurbelgehäuse eintreten. Um die nachteiligen Auswirkungen des Kraftstoffdampfes auf die Viskosität des Motorschmiermittels zu reduzieren und um den Austritt des Dampfes an die Atmosphäre zu reduzieren, kann das Kurbelgehäuse kontinuierlich oder regelmäßig entlüftet werden, wie im Folgenden weiter beschrieben. In der in 1 gezeigten Konfiguration steuert das der Drosselklappe nachgeschaltete Kurbelgehäuse-Entlüftungsventil 132 den Einlass von Ventilationsluft in das Kurbelgehäuse. Das der Drosselklappe nachgeschaltete Kurbelgehäuse-Entlüftungsventil kann ein beliebiges festgelegtes oder einstellbares Dosierventil sein.
Das Motorsystem 1 enthält den Kraftstofftank 34, der den im Motor 10 verbrannten flüchtigen flüssigen Kraftstoff speichert. Um Emissionen von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstofftank und an die Atmosphäre zu vermeiden, wird der Kraftstofftank durch einen Adsorptionsmittelbehälter 136 an die Atmosphäre entlüftet. Der Adsorptionsmittelbehälter kann eine nennenswerte Kapazität zum Speichern von Kraftstoffen auf Kohlenwasserstoffbasis, Alkoholbasis und/oder Esterbasis in einem adsorbierten Zustand aufweisen; er kann zum Beispiel mit Aktivkohlegranulat und/oder einem anderen Material mit großer Oberfläche gefüllt sein. Nichtsdestotrotz wird durch eine längere Adsorption von Kraftstoffdampf letztendlich die Kapazität des Adsorptionsmittelbehälters für weitere Speicherung reduziert. Deshalb kann der Adsorptionsmittelbehälter regelmäßig von adsorbiertem Kraftstoff entspült werden, wie im Folgenden weiter beschrieben. Bei der in 1 gezeigten Konfiguration steuert das der Drosselklappe nachgeschaltete Behälterspülventil 138 den Einlass von Spülluft in den Adsorptionsmittelbehälter.
Um Entlüftung des Kraftstofftanks 34 während des Betankens bereitzustellen, ist der Adsorptionsmittelbehälter 136 über eine Kraftstofftanklüftung 140 mit dem Kraftstofftank gekoppelt. Die Kraftstofftankentlüftung kann ein normalerweise geschlossenes Ventil sein, das während des Betankens geöffnet gehalten wird. Zur Bereitstellung von Entlüftung des Kraftstofftanks bei laufendem Motor ist eine Motorbetriebstankentlüftung 142 vorgesehen. Die Motorbetriebstankentlüftung kann eine normalerweise geschlossene Tankentlüftung sein, die bei laufendem Motor geöffnet gehalten wird. Die Motorbetriebstankentlüftung kann, wenn sie geöffnet ist, Dämpfe aus dem Kraftstofftank über den Puffer 144 zum Einlasskrümmer leiten. Der Puffer kann eine beliebige Struktur aufweisen, die dazu konfiguriert ist, den Einlass von vorübergehenden Kraftstoffdampfschwällen in die saubere Lufteinlassleitung zu reduzieren oder zu begrenzen. Solche Kraftstoffdampfschwälle könnten zum Beispiel durch Überschwappen des Tanks verursacht werden. Der Puffer kann eine oder mehrere Prallflächen, Abschirmungen, Öffnungen usw. umfassen.
Die in 1 dargestellte Konfiguration gewährleistet, dass während des Betankens Luft aus dem Kraftstofftank 34, von der nun Kraftstoffdampf abgezogen ist, auf Atmosphärendruck entlüftet werden kann. Unter anderen Bedingungen, zum Beispiel während eines Systemintegritätstests, können die Kraftstofftankentlüftung 140 und die Motorbetriebstankentlüftung 142 geschlossen sein, so dass bestimmt werden kann, ob ein bestimmter isolierter Teil des Motorsystems 1 Druck oder Vakuum halten kann. Bei einigen Ausführungsformen können die Drosselklappe 62, das der Drosselklappe nachgeschaltete Kurbelgehäuse-Entlüftungsventil 132, das der Drosselklappe nachgeschaltete Behälterspülventil 138 und die Tankentlüftungen 140 und 142 elektronisch gesteuerte Ventile sein, die mit der Steuerung 12 wirkgekoppelt sind, um eine solche Diagnose und andere Merkmale des Motorbetriebs zu erleichtern.
Weiter auf 1 Bezug nehmend, ist das der Drosselklappe nachgeschaltete Kurbelgehäuse-Entlüftungsventil 132 in der Darstellung mit dem Einlasskrümmer 44 und dem Kurbelgehäuse 130 über einen Einlassschutzölabscheider 146 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform hängt die Richtung des Entlüftungsluftstroms durch das Kurbelgehäuse von den relativen Werten des Einlasskrümmerdrucks (MAP) und des barometrischen Drucks (BP) ab. Unter nicht aufgeladenen oder minimal aufgeladenen Bedingungen (zum Beispiel wenn BP > MAP) tritt Luft aus dem Luftreiniger 16 in das Kurbelgehäuse ein und wird aus dem Kurbelgehäuse zum Einlasskrümmer 44 abgeführt.
2 ist ein Schemadiagramm, das einen Zylinder des Mehrzylindermotors 10 zeigt, der in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das die Steuerung 12 enthält, und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer 2 über eine Eingabevorrichtung 4 gesteuert werden. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 4 ein Fahrpedal und einen Pedalstellungssensor 6 zur Erzeugung eines proportionalen Pedalstellungssignals PP. Die Brennkammer (das heißt der Zylinder) 30 des Motors 10 kann Brennkammerwände 32 mit darin positioniertem Kolben 36 enthalten. Der Kolben 36 kann mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Des Weiteren kann ein Startermotor über ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Startbetrieb des Motors 10 zu ermöglichen.
Die Brennkammer 30 kann Einlassluft von dem Einlasskrümmer 44 über den Einlasskanal 42 empfangen und kann Verbrennungsgase über den Auslasskanal 48 ablassen. Der Einlasskrümmer 44 und der Auslasskanal 48 können über ein jeweiliges Einlassventil 52 bzw. Auslassventil 54 gezielt mit der Brennkammer 30 in Verbindung treten. Bei einigen Ausführungsformen kann die Brennkammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile aufweisen.
In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 durch Nockenbetätigung über jeweilige Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils einen oder mehrere Nocken enthalten und Systeme zur Nockenprofilumschaltung (CPS – cam profile switching) und/oder variablen Nockenwellenverstellung (VCT – variable cam timing) und/oder variablen Ventilsteuerung (VVS) und/oder zum variablen Ventilhub (VVL – variable valve lift) verwenden, die durch die Steuerung 12 zur Änderung des Ventilbetriebs betrieben werden können. Die Position des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 können durch Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. Bei alternativen Ausführungsformen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 als Alternative ein Einlassventil, das über elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung, darunter CPS- und/oder VCT-Systeme, gesteuert wird, enthalten.
In der Darstellung ist ein Kraftstoffeinspritzventil 66 direkt mit der Brennkammer 30 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite des von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 68 empfangenen Signals FPW darin einzuspritzen. Auf diese Weise stellt das Kraftstoffeinspritzventil 66 eine so genannte Direkteinspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer 30 bereit. Das Kraftstoffeinspritzventil kann zum Beispiel in der Seite der Brennkammer oder im oberen Teil der Brennkammer angebracht sein. Kraftstoff kann dem Kraftstoffeinspritzventil 66 durch ein (in 2 nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und eine Kraftstoff-Verteilerleitung enthält, zugeführt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Brennkammer 30 als Alternative oder zusätzlich dazu in einer Konfiguration, die eine so genannte Kanaleinspritzung von Kraftstoff in den Einlasskanal stromaufwärts der Brennkammer 30 bereitstellt, ein im Einlass angeordnetes Kraftstoffeinspritzventil enthalten.
Der Einlasskanal 42 kann eine Drosselklappe 62 mit einer Drosselplatte 64 enthalten. In diesem bestimmten Beispiel kann die Position der Drosselplatte 64 durch die Steuerung 12 über ein Signal variiert werden, das einem Elektromotor oder einem Aktuator, der mit der Drosselklappe 62 enthalten ist, zugeführt wird, wobei diese Konfiguration gemeinhin als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC – electronic throttle control) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drosselklappe 62 betätigt werden, um die der Brennkammer 30 unter anderen Motorzylindern zugeführte Einlassluft zu variieren. Die Position der Drosselplatte 64 kann der Steuerung 12 durch ein Drosselklappenpositionssignal TP zugeführt werden. Der Einlasskanal 42 kann einen Luftmassensensor 120 und/oder einen Einlasskrümmerabsolutdrucksensor 122 enthalten, um der Steuerung 12 jeweilige Signale MAF und MAP zuzuführen.
Das Zündsystem 88 kann der Brennkammer 30 über eine Zündkerze 92 als Reaktion auf ein Zündungsfrühverstellungssignal SA von der Steuerung 12 unter ausgewählten Betriebsmodi einen Zündfunken zuführen. Obgleich Funkenzündungskomponenten gezeigt werden, können in einigen Beispielen die Brennkammer 30 oder eine oder mehrere andere Brennkammern des Motors 10 in einem Eigenzündungsmodus mit oder ohne Zündfunken betrieben werden.
In der Darstellung ist ein Abgassensor 126 stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtungen 71 und 72 mit dem Auslasskanal 48 verbunden. Der Sensor 126 kann irgendein geeigneter Sensor zur Bereitstellung einer Anzeige eines Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wie zum Beispiel ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO- (universal or wide-range exhaust gas oxygen), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder ein EGO-, ein HEGO- (heated EGO), ein NOx-, ein HC- oder ein CO-Sensor, sein. Die Emissionssteuervorrichtungen 71, 72 sind in der Darstellung entlang dem Auslasskanal 48 stromabwärts des Abgassensors 126 angeordnet. Die Vorrichtungen 71, 72 können ein Dreiwege-Katalysator (TWC – three-way catalyst), eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen daraus sein. Bei einigen Ausführungsformen können die Emissionssteuervorrichtungen 71, 72 während des Betriebs des Motors 10 durch Betätigung mindestens eines Zylinders des Motors in einem bestimmten Luft-/Kraftstoff-Verhältnis regelmäßig zurückgestellt werden.
In der in 1 gezeigten Darstellung ist die Steuerung 12 ein Mikrocomputer, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangs-Ports (I/O) 104, ein in diesem bestimmten Beispiel als Nurlesespeicherchip (ROM) 106 gezeigtes elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 108, einen Erhaltungsspeicher (KAM) 110 und einen Datenbus enthält. Die Steuerung 12 kann neben den zuvor besprochenen Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren erhalten, darunter Einlassgaskonzentration von Sensor 24; Messung der eingeleiteten Luftmasse (MAF) von dem Luftmassensensor 120; die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von dem mit der Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; ein Profilzündungsaufnahmesignal (PIP) von dem mit der Kurbelwelle 40 gekoppelten Hall-Sensor 118 (oder Sensor anderer Art); die Drosselklappenstellung (TP) von einem Drosselklappenstellungssensor; und ein Absolutkrümmerdrucksignal, MAP, von dem Sensor 122. Das Motordrehzahlsignal RPM kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Einlasskrümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann zur Bereitstellung einer Anzeige über Vakuum oder Druck im Einlasskrümmer verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie zum Beispiel ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Bei stöchiometrischem Betrieb kann der MAP-Sensor eine Angabe über Motordrehmoment geben. Des Weiteren kann dieser Sensor zusammen mit der erfassten Motordrehzahl eine Schätzung der in den Zylinder eingespeisten Ladung (einschließlich Luft) bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der auch als ein Motordrehzahlsensor verwendet werden kann, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen erzeugen.
Das Nurlesespeicher-Speichermedium 106 kann mit rechnerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, welche durch den Prozessor (CPU) 102 zur Durchführung der unten beschriebenen Verfahren sowie Variationen davon, die erwartet, aber nicht speziell angeführt werden, ausführbar sind.
Wie oben beschrieben, zeigt 2 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotors, und dass jeder Zylinder ebenso seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, ein Kraftstoffeinspritzventil, eine Zündkerze usw. enthalten kann.
Des Weiteren kann bei den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) einen Soll-Abgasteil von dem Auslasskanal 48 über einen AGR-Kanal 170 zu dem Einlasskrümmer 44 leiten. Die dem Einlasskrümmer 44 zugeführte AGR-Menge kann durch die Steuerung 12 über ein AGR-Ventil 174 variiert werden. Weiterhin kann ein AGR-Sensor 172 in dem AGR-Kanal angeordnet sein und kann eine Anzeige von Druck und/oder Temperatur und/oder Konzentration des Abgases bereitstellen. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System zur Regelung der Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemisches in der Brennkammer verwendet werden, wodurch ein Verfahren zur Steuerung des Zündzeitpunkts bei einigen Verbrennungsmodi bereitgestellt wird. Des Weiteren kann unter einigen Bedingungen ein Teil der Verbrennungsgase durch Steuern der Auslassventilzeit, wie zum Beispiel Steuern eines variablen Ventilsteuerungsmechanismus, zurückgehalten oder eingefangen werden.
Somit kann das System nach den 1 und 2 ein Motorsystem bereitstellen, das einen Zylinder, ein Kraftstoffeinspritzsystem, ein mit dem Zylinder gekoppeltes Einlasssystem, das einen Sauerstoffsensor enthält, und ein Steuersystem, das Anweisungen zur Einstellung der Krafteinspritzstoffmenge auf Grundlage einer externen Kraftstoffkonzentration im Einlasssystem umfasst, wobei der externe Kraftstoff Kraftstoff aus einem geschlossenen Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem (PCV – positive crankcase ventilation), Kraftstoff aus einem Kraftstoffdampfbehälter und/oder aus einem Einlassventil und/oder Einlasskanal verdampften Kraftstoff umfasst.
Auf 3 Bezug nehmend, wird eine detaillierte Steuerroutine 300 zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzung gezeigt. Die Routine 300 kann durch eine Steuerung, wie zum Beispiel die Steuerung 12, als Reaktion auf Rückkopplung von verschiedenen Sensoren des Motorsystems, wie zum Beispiel des Einlassgassensors 24, durchgeführt werden.
Bei 302 werden Kraftstoffeinspritzparameter auf Grundlage von Motorbetriebsparametern bestimmt. Die Kraftstoffeinspritzparameter können die Kraftstoffeinspritzmenge und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt sowie andere Parameter, wie zum Beispiel den Zündzeitpunkt, enthalten. Die Kraftstoffeinspritzparameter können auf der Motordrehzahl, der Motorlast, der Krümmerabsoluttemperatur, der Motortemperatur usw. basieren. Des Weiteren können die Kraftstoffeinspritzparameter auf Grundlage von Rückkopplung von einem oder mehreren stromabwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen, wie zum Beispiel des Sensors 126, basieren. In einigen Beispielen kann ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wie zum Beispiel ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, auf Grundlage der verschiedenen Motorbetriebsparameter bestimmt werden, und die eingespritzte Kraftstoffmenge kann auf Grundlage des durch stromabwärtige Sensoren bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses angepasst werden, um das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrechtzuerhalten.
Wie zuvor erläutert, kann unter bestimmten Bedingungen, wie zum Beispiel Spülen des Kraftstoffdampfbehälters, zusätzlicher Kraftstoff im Einlasskrümmer vorhanden sein. Wenn adaptive Kraftstoffzufuhrstrategien auf Rückkopplung von stromabwärtigen Sensoren basieren, kann diesem Kraftstoff im Einlass möglicherweise nicht Rechnung getragen werden, was unter einigen Bedingungen zu übermäßiger Kraftstoffzufuhr führt. Um dies zu vermeiden, kann zur Bestimmung von Kraftstoffeinspritzparametern auch Rückkopplung von einem Einlassgassensor verwendet werden. Somit wird bei 304 die Konzentration von Sauerstoff im Einlass auf Grundlage eines Gassensors im Einlass bestimmt. Bei 306 wird bestimmt, ob sich die gemessene Sauerstoffkonzentration von einer im Speicher der Steuerung gespeicherten Basissauerstoffkonzentration unterscheidet. Die Basissauerstoffkonzentration kann unter Bedingungen bestimmt werden, unter denen kein Kraftstoff oder keine AGR im Einlass vorliegt, wie zum Beispiel unmittelbar nach einem Kaltmotorstart. Diese Basiskonzentration kann auch in der Luft vorhandener Umgebungsfeuchtigkeit Rechnung tragen. Bei anderen Ausführungsformen kann die Basiskonzentration eine voreingestellte Menge sein, die nur auf der in der Regel in der Atmosphäre vorliegenden Sauerstoffmenge und der zur Verwendung eines Feuchtigkeitssensors im Einlass korrigierten Feuchtigkeit basiert.
Wenn sich die Sauerstoffkonzentration von der Basis nicht unterscheidet, geht die Routine 300 zu 307 über, um die bei 302 bestimmten aktuellen Kraftstoffzufuhrparameter aufrechtzuerhalten. Wenn sich die gemessene Sauerstoffkonzentration von der Basiskonzentration unterscheidet, dann geht die Routine 300 zu 308 über, um die Einlasskraftstoffkonzentration auf Grundlage der Einlasssauerstoffkonzentration zu bestimmen. Wie in 5 gezeigt, können jegliche Abweichungen von einer vorbestimmten Höhe des Umgebungssauerstoffes in der Einlassluft im Einlass vorhandenem Kraftstoff zugeschrieben werden. Zum Beispiel können Umgebungssauerstoffhöhen um 20% betragen, wie durch den Einlasssauerstoffsensor gemessen, wenn kein Kraftstoff (oder AGR) im Einlass vorliegt. Eine Einlasssauerstoffsensormessung von 16% kann zum Beispiel anzeigen, dass das Einlassvolumen aus Kraftstoff besteht.
Bestimmen der Einlasskraftstoffkonzentration kann unter einigen Bedingungen bei 310 Korrigieren der Kraftstoffkonzentration auf Grundlage von Betriebsparametern umfassen. Im Einlass vorhandener Sauerstoff kann die Einlasssauerstoffkonzentration verringern, und die Umgebungsfeuchtigkeit in der Luft kann auch Einlasssauerstoffmengen ändern. Des Weiteren kann der Einlasskraftstoff aus mehreren Quellen stammen, wie zum Beispiel aus dem geschlossenen Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem, Kraftstofflachen an den Einlasskanälen und Pushback-Kraftstoff, der sich bei bestimmten Ereignissen, wie zum Beispiel einer Einlass-/Auslass-Ventil-Überlappung, ergibt. Obgleich der Sauerstoffsensor in der Lage sein kann, Kraftstoff aus all diesen Quellen zu detektieren, detektiert der Sensor unter einigen Bedingungen möglicherweise nicht sämtlichen Kraftstoff oder kann zu starkem Rauschen ausgesetzt sein, um die Kraftstoffkonzentration genau zu bestimmen. Darüber hinaus können adaptive Kraftstoffstrategien verdampfenden Kraftstoff aus einer Kraftstofflache, die dann auch durch den Einlassgassensor gemessen wird, kompensieren, was zu Kraftstoffzufuhrfehlern führt. Die Bedingungen, die die Bestimmung der Kraftstoffkonzentration wahrscheinlich stören, und die Mechanismen zur Korrektur der Kraftstoffkonzentration auf Grundlage der Bedingungen werden unten mit Bezugnahme auf die 4A–4C näher erörtert.
Bei 312 können die bei 302 eingestellten Kraftstoffeinspritzparameter auf Grundlage der bestimmten Einlasskraftstoffkonzentration eingestellt werden. Das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung kann Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge bei 314 umfassen. Wenn die Einlassluft eine nennenswerte Kraftstoffmenge enthält, kann die Kraftstoffeinspritzung reduziert werden, um diesen zusätzlichen Kraftstoff auszugleichen. Da der Einlasskraftstoff zu dem Zeitpunkt, zu dem er in den Zylinder eintritt, wahrscheinlich bereits verdampft und homogenisiert ist, kann infolge des Kraftstoffes im Einlass die Dynamik des Zeitpunktes des Einspritzens und Zünden des Kraftstoffs unter diesen Bedingungen geändert werden. Des Weiteren kann der Einlassgassensor in der Lage sein, AGR und/oder Feuchtigkeit zu detektieren, und diese Faktoren können auch den Einspritz- und Zündzeitpunkt beeinflussen. Um optimale Verbrennungsbedingungen aufrechtzuerhalten, kann Kraftstoffeinspritzung bei 316 eingestellt werden, und der Zündzeitpunkt kann bei 318 eingestellt werden. Nach entweder Aufrechterhalten der Kraftstoffeinspritzung bei 307 oder Einstellen der Kraftstoffeinspritzung bei 312 endet die Routine 300.
Die 4A–4C zeigen eine Routine 400 zur Korrektur einer Kraftstoffkonzentrationsbestimmung im Einlass des Motors. Die Routine 400 kann durch die Steuerung während der Ausführung der Routine 300, zum Beispiel bei 310, oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, durchgeführt werden.
Nunmehr auf 4A Bezug nehmend, umfasst die Routine 400 bei 402 Bestimmen von Motorbetriebsbedingungen. Die bestimmten Motorbetriebsbedingungen können Motordrehzahl, -last, -temperatur, Anzahl von Motorzyklen seit Motorstart, Kurbelwellenstellung, Kraftstoffeinspritzmenge und -zeitpunkt, Zündzeitpunkt usw. enthalten. Bei 404 wird bestimmt, ob AGR aktiviert ist. AGR kann aktiviert sein, wenn die Motordrehzahl und -last über einem Schwellwert liegen, wenn zum Beispiel der Motor nicht im Leerlauf läuft und die Motordrehzahl über 500 RPM liegt. Des Weiteren kann AGR nur dann aktiviert sein, wenn die Motortemperatur auf der Betriebstemperatur bei warmgelaufenem Motor liegt. Wenn bestimmt wird, dass die AGR aktiviert ist, geht die Routine 400 zu 410 von 4B über, die unten ausführlicher erörtert werden wird. Wenn die AGR bei 406 nicht aktiviert ist, dann wird bestimmt, ob der Motor Kaltstartbedingungen unterliegt. Dies kann umfassen, dass die Motortemperatur unter einem Schwellwert, zum Beispiel 100°F, liegt und/oder unter einer Schwellanzahl von Zyklen seit Motorstart, zum Beispiel 100 Zyklen, liegt. Wenn bestimmt wird, dass der Motor Kaltstartbedingungen unterliegt, geht die Routine 400 zu 408 über, um die gemessene Einlasssauerstoffmenge als eine Basissauerstoffkonzentration einzustellen, was auch aus der Umgebungsfeuchtigkeit in der Luft vorhandenen Sauerstoff mit einschließt. Die Basissauerstoffkonzentration kann im Speicher der Steuerung zur Verwendung bei der Bestimmung der Kraftstoffkonzentration im Einlass gespeichert werden, was unten unter Bezugnahme auf die 4B und 4C ausführlicher beschrieben wird. Wenn der Motor keinen Kaltstartbedingungen unterliegt, geht die Routine 400 zu 438 von 4C über, die unten ausführlicher beschrieben wird.
4B zeigt eine Untergruppe der Routine 400, in der die Einlasssauerstoffkonzentration zur Bestimmung der Einlasskraftstoffkonzentration und/oder des AGR-Prozentanteils im Einlass verwendet werden kann, während die AGR aktiviert ist. Bei 410 wird bestimmt, ob die Betriebsbedingungen anzeigen, dass Pushback-Kraftstoff im Einlass vorliegt. Beispielhafte Bedingungen, die sich bei Pushback-Kraftstoff ergeben können, enthalten positive Einlass-/Auslassventilüberlappung, spätes Schließen des Einlassventils und eine oder mehrere Kraftstofflachen im Einlasskanal oder -ventil, deren Größe sich aufgrund von Verdampfung der Kraftstofflache mit einer größeren Rate als die Kraftstoffansammlung in der Lache ändert. Diese können durch die Stellung der Kurbelwelle oder die Stellung der Einlassventile bezüglich der Kolbenstellung bestimmt werden. Pushback-Kraftstoffbedingungen können auch durch die Menge und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzungen in den vorherigen Motorzyklen bestimmt werden. Wenn bestimmt wird, dass die Bedingungen für Pushback-Kraftstoff vorliegen, dann geht die Routine 400 zu 412 über, um den AGR-Prozentanteil im Einlass auf Grundlage der AGR-Ventilstellung, des MAP, des MAF usw. zu schätzen. Da sowohl AGR als auch Pushback-Kraftstoff im Einlass vorliegen, zeigt die gemessene Sauerstoffkonzentration eine Reduzierung der Sauerstoffkonzentration durch sowohl Kraftstoff im Einlass als auch AGR an. Der AGR-Prozentanteil kann geschätzt werden, so dass die verbleibende Reduzierung der Sauerstoffkonzentration nur dem Kraftstoff im Einlass zugeschrieben werden kann. Somit kann bei 414 der Sauerstoffkonzentrationsmesswert durch den geschätzten AGR-Prozentanteil korrigiert werden.
Bei 416 wird bestimmt, ob Bedingungen für zusätzlichen Kraftstoff im Einlass aus einer Kraftstoffdampfbehälterspülung und/oder aus dem geschlossenen Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem vorliegen. Spülbedingungen können enthalten, dass sich der Kraftstoffdampfbehälter in einem Regenerationszustand befindet, zum Beispiel kann sich der Behälter auf seiner Kapazität zum Speichern von Kraftstoffdämpfen befinden. Dies kann durch eine Stellung eines Ventils bestimmt werden, das den Kraftstoffdampfbehälter steuert, oder durch eine Zeitdauer seit einer vorhergehenden Spülung. Kraftstoff aus dem PCV-System kann im Einlass vorliegen, wenn die Öltemperatur unter der Standardtemperatur im warmgelaufenen Zustand liegt, und kann somit vorliegen, wenn sich die Motortemperatur unter einem Schwellwert befindet (wie zum Beispiel der oben unter Bezugnahme auf 406 von 4A erörterten Kaltstarttemperatur). Die Bestimmung, ob Kraftstoff im Einlass aus dem PCV-System vorliegt, kann auf einer Stellung des Kurbelgehäuseentlüftungsventils basieren.
Wenn bestimmt wird, dass Bedingungen vorliegen, die PCV- und/oder Spül-Kraftstoff anzeigen, dann geht die Routine 400 zu 418 über, um die gemessene Änderung der Sauerstoffkonzentration von einer Basissauerstoffkonzentration allen externen Kraftstoffquellen, einschließlich Kraftstoff aus Pushback und PCV und/oder Spülung, zuzuschreiben. Der Einlasssauerstoffsensor kann diese Quellen nicht voneinander unterscheiden, aber kann die Kraftstoffeinspritzmenge auf Grundlage der Gesamtkraftstoffkonzentration im Einlass einstellen. Der relative Beitrag jeder Quelle kann jedoch unter anderen Bedingungen bestimmt werden, die unten ausführlicher beschrieben werden.
Wenn bestimmt wird, dass keine Bedingungen, die PCV- und/oder Spülkraftstoff anzeigen, vorliegen, geht die Routine 400 zu 420 über, um die Änderung der Sauerstoffkonzentration im Einlass von einer Basiskonzentration Kraftstoff allein aus Pushback zuzuschreiben.
Erneut auf 410 Bezug nehmend, wenn bestimmt wird, dass keine Bedingungen, die zu Kraftstoff-Pushback führen, vorliegen, geht die Routine 400 zu 422 über, um zu bestimmen, ob Bedingungen für Spülung und/oder PCV vorliegen, ähnlich den bei 416 bestimmten Bedingungen. Wenn Spülungs- und/oder PCV-Kraftstoff im Einlass vorliegen, geht die Routine 400 zu 428 über, um den AGR-Prozentanteil auf Grundlage der AGR-Ventilstellung und anderer Einlassstromparameter zu schätzen. Bei 430 wird der Sauerstoffsensormesswert korrigiert, um dem geschätzten AGR-Prozentanteil Rechnung zu tragen. Bei 432 wird die Änderung der Sauerstoffkonzentration, die durch den Sensor detektiert wird, Dämpfen nur aus Spülung und/oder PCV zugeschrieben.
Wenn bei 422 bestimmt wird, dass kein Spülungs- und/oder PCV-Kraftstoff im Einlass vorliegen, geht die Routine 400 zu 434 über, um die durch den Sensor detektierte Änderung der Sauerstoffkonzentration der im Einlass vorliegenden AGR zuzuschreiben. Da im Einlass kein Kraftstoff vorliegt, kann dieser Messwert direkt verwendet werden, um den AGR-Prozentanteil im Einlass zu überwachen, und dazu verwendet werden, das AGR-Ventil bei 436 einzustellen, um einen Soll-AGR-Prozentanteil im Einlass aufrechtzuerhalten. Nach der Bestimmung bei 418, 420 oder 432 welche Kraftstoffquellen im Einlass vorliegen, oder nach Einstellung des AGR-Ventils bei 436, endet die Routine 400.
Somit zeigt 4B eine Untergruppe der Routine 400, die verwendet werden kann, wenn die AGR aktiviert ist, um den Sauerstoffsensormesswert für die AGR im Einlass zu korrigieren. Auf diese Weise können jegliche zusätzlichen Änderungen der Sauerstoffkonzentration im Einlass, die nicht auf AGR zurückzuführen sind, Kraftstoffquellen zugeschrieben werden, wie zum Beispiel einer Kraftstoffdampfbehälterspülung, dem PCV-System oder aus Pushback. Auf Grundlage der Betriebsbedingungen kann die Quelle des Kraftstoffs im Einlass bestimmt werden. Aufgrund der im Einlass vorliegenden AGR kann die Gesamtänderung der Sauerstoffkonzentration jedoch sowohl durch die AGR als auch die Kraftstoffquellen im Einlass verursacht werden; somit werden die AGR-Menge im Einlass und die verbleibende Sauerstoffkonzentration, die den Kraftstoffquellen zugeschrieben wird, geschätzt. Diese Kraftstoffquellen können auch auf Grundlage vorbestimmter Kraftstoffmengen, die schätzungsgemäß unter verschiedenen Betriebsbedingungen am Einlass vorliegen, geschätzt werden. Die Untergruppe der Routine 400, die unter Bezugnahme auf 4C erörtert wird, kann durchgeführt werden, wenn AGR nicht aktiviert ist, um die Mengen jeder der Kraftstoffquellen zu bestimmen.
4C zeigt die Routine 400, die der Bestimmung bei 406, dass AGR nicht aktiviert ist und dass der Motor keinen Kaltstartbedingungen unterliegt, folgt. Bei 438 von 4C wird bestimmt, ob Kraftstoff-Pushback-Bedingungen vorliegen. Wenn Pushback-Bedingungen vorliegen, geht die Routine 400 zu 440 über, um zu bestimmen, ob Dämpfe aus Spülung und/oder PCV vorliegen. Ist dies der Fall, dann wird bei 442 die Änderung der Sauerstoffkonzentration von der Basis allen Kraftstoffquellen zugeschrieben, die nicht voneinander unterschieden werden können. Wenn Bedingungen entweder für Behälterspülungs- oder PCV-Kraftstoff jedoch nicht vorliegen, kann bei 444 die Änderung der detektierten Sauerstoffkonzentration nicht nur Kraftstoff aus Pushback zugeschrieben werden. Diese gemessene Menge kann im Speicher der Steuerung für zukünftige Verwendung beim Modellieren von im Einlass vorliegenden Kraftstoffmengen gespeichert werden.
Wenn bei 438 bestimmt wird, dass Kraftstoff-Pushback-Bedingungen nicht vorliegen, geht die Routine 400 zu 446 über, um zu bestimmen, ob Behälterspüldämpfe und/oder PCV-Kraftstoff im Einlass vorliegen. Ist dies der Fall, geht die Routine 400 zu 448 über, um zu bestimmen, ob der Motor unter Leerlauf- oder Niedriglastbedingungen läuft. Unter Leerlauf- oder Niedriglastbedingungen ist die Luftstrommenge durch den Einlass im Vergleich zu Betriebsbedingungen mit höherer Last relativ gering. Wenn sich der Kraftstoffdampfbehälter in einem Spülzustand befindet, kann der Spülstrom infolgedessen einen Luftstromanteil umfassen, der stark genug ist, um durch den Sauerstoffsensor genau gemessen zu werden. Wenn der Motor nicht im Leerlauf oder unter Niedriglast läuft, sind die Bedingungen möglicherweise nicht optimal für eine genaue Spülstrombedingung, und die Routine 400 geht dazu über, bei 454 den Kraftstoff im Einlass Spülung und/oder PCV zuzuschreiben, ohne die Bestimmung für zukünftige Verwendung zu speichern.
Wenn der Motor im Leerlauf oder unter Niedriglast läuft, wird bei 450 auf Grundlage einer Bestimmung der Motortemperatur bestimmt, ob die Öltemperatur über einem Schwellwert liegt. Wenn die Öltemperatur über dem Schwellwert liegt, dann kann es möglich sein, die Spülstrommenge genau zu bestimmen, da der Kraftstoff von dem PCV-System nicht im Einlass vorhanden ist. Der Schwellwert kann die Temperatur des warmgelaufenen Motors oder ein anderer geeigneter Schwellwert sein, der einen Mangel an merklichem Kraftstoff, der vom PCV-System stammt, anzeigt (da Kraftstoff vom PCV-System dazu neigt, nur im Einlass vorhanden zu sein, während sich das Öl im Motor aufwärmt). Wenn die Öltemperatur über dem Schwellwert liegt, geht die Routine 400 zu 452 über, um die Änderung der gemessenen Sauerstoffkonzentration Kraftstoff nur aus der Kraftstoffdampfbehälterspülung zuzuschreiben und diese Menge für zukünftige Verwendung im Speicher zu speichern. Wenn die Öltemperatur nicht über dem Schwellwert liegt, dann geht die Routine 400 zu 454 über, um den Kraftstoff im Einlass Spülung und/oder PCV zuzuschreiben. Unter einigen Umständen, wenn die Kraftstoffmenge im Einlass während einer Kraftstoffdampfspülung auf Grundlage vorheriger Messungen (wie zum Beispiel der bei 452 bestimmten Menge) bekannt ist, kann diese Menge von der bei 454 bestimmten Menge subtrahiert und die verbleibende Menge nur Kraftstoff aus dem PCV-System zugeschrieben werden.
Erneut auf 446 von 4C Bezug nehmend, wenn bestimmt wird, dass Bedingungen für Spülungs- und/oder PCV-Kraftstoff nicht vorliegen, dann ist höchstwahrscheinlich kein Kraftstoff im Einlass vorhanden. Somit sollte die gemessene Sauerstoffkonzentration der Basis entsprechen. Ist dies jedoch nicht der Fall, dann geht die Routine 400 zu 456 über, um die Basissauerstoffkonzentration neu zu kalibrieren. Bei Bestimmung der Quelle des Kraftstoffs im Einlass bei 442, 444, 452 oder 454 oder Bestimmung, dass im Einlass 456 kein Kraftstoff vorhanden ist, endet die Routine 400.
Somit kann die Routine 400 gemäß der Darstellung in den 4A–4C verschiedene Mechanismen zur Bestimmung der Quelle(n) für im Einlass vorhandenen Kraftstoff bereitstellen. Des Weiteren kann die Routine 400 bestimmen, ob AGR im Einlass vorhanden ist. Diese Information kann auf Messwerten von einem im Einlass vorgesehenen Sauerstoffsensor und weiterhin auf verschiedene Motorbetriebsparameter basieren. Diese Information kann dann verwendet werden, um Kraftstoffeinspritzung einzustellen, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den Zylindern auf einem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu halten.
Einlasssauerstoffmesswerte können dazu verwendet werden, Informationen über verschiedene Parameter, darunter Umgebungsfeuchtigkeit, die AGR-Menge im Einlass und die Menge an Kraftstoffdämpfen im Krümmer (aus Kraftstoffdampf, PCV und/oder Pushback) bereitzustellen. Unter ausgewählten Bedingungen kann der Einlasssauerstoff Informationen über jedes einzelne Element oben bereitstellen. Wenn AGR zum Beispiel deaktiviert ist und keine Behälterdampfspülung und kein PCV vorliegen, dann liefert der Einlasssauerstoffmesswert die Kraftstoffmenge im Einlass aus Pushback. Wenn AGR deaktiviert ist und weder Pushback- noch PCV-Kraftstoff im Einlass vorhanden sind, dann liefert der Einlasssauerstoffmesswert die Kraftstoffmenge im Einlass aus der Kraftstoffdampfbehälterspülung. In einem anderen Beispiel, wenn AGR deaktiviert ist, aber kein Kraftstoff aus einer Behälterspülung, Pushback oder dem PCV-System vorhanden ist, kann der Einlasssauerstoffmesswert die AGR-Menge im Einlass liefern.
Unter Bedingungen, die die Bestimmung der Konzentration des Einlasssauerstoffs aufgrund eines einzigen Faktors (zum Beispiel nur Pushback) gestatten, kann diese bestimmte Konzentration dazu verwendet werden, die Kraftstoffmenge im Einlass aus der Quelle und der im Speicher der Steuerung gespeicherten Menge direkt zu bestimmen. Jeder der obigen Faktoren, die die Einlasssauerstoffkonzentration beeinflussen, kann auch modelliert werden, zum Beispiel AGR-Strom kann aus AGR-Drücken und/oder der Ventilstellung modelliert werden, Pushback kann aus der Ventilsteuerung und Kraftstoffeinspritzparametern aus dem vorherigen Zyklus usw. geschätzt werden. Durch Speichern der unter einigen Bedingungen aus jeder Quelle vorhandenen Kraftstoffmenge und Modellieren der Menge aus jeder Quelle unter anderen Bedingungen können die Kraftstoffmengen im Einlass selbst dann bestimmt werden, wenn zu viel Rauschen vorliegt, um den Sensor für Einlasskraftstoffbestimmung genau zu verwenden. Wenn zum Beispiel eine wesentliche Menge an Pushback-Kraftstoff vorliegt und sich der Kraftstoffdampfbehälter im Spülzustand bei hoher Motorlast befindet, kann der Sensor einen geringen Rauschabstand aufweisen und somit keine genaue Bestimmung der Einlasskraftstoffmenge liefern. Unter solchen Bedingungen kann die Menge an Kraftstoffdämpfen, die während einer Spülung zum Einlass abgegeben wird, auf Grundlage von vorherigen Bestimmungen unter besseren Bedingungen und der auf Ventilsteuerung und Kraftstoffeinspritzparametern aus dem vorherigen Zyklus basierenden Pushback-Menge geschätzt werden, um eine Schätzung des im Einlass vorhandenen Kraftstoffs zu liefern.
Somit können die Routinen der 3 und 4A–4C ein Verfahren bereitstellen, das beim Spülen von Kraftstoffdämpfen aus einem Kraftstoffdampfspeichersystem Einstellen der Kraftstoffeinspritzung zu einem Motor auf Grundlage einer Menge an Kraftstoffdämpfen, die von einer durch einen Sensor gemessenen Einlasssauerstoffmenge angezeigt wird, und von Kraftstoff-Pushback in den Einlass nur während positiver Ventilüberlappung umfasst. Die 3 und 4A–4C können auch ein Verfahren bereitstellen, das bei AGR-Betrieb ohne Kraftstoffdampfspülung Einstellen eines AGR-Ventils zum Aufrechterhalten einer Soll-AGR-Menge, bei Kraftstoffdampfspülung ohne AGR Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Einlasssauerstoffkonzentration zum Aufrechterhalten eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und bei Pushback ohne Kraftstoffdampfspülung und ohne AGR Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Einlasssauerstoffkonzentration zum Ausgleich von Kraftstoff-Pushback von anderen Zylindern umfasst.
Bei einigen Ausführungsformen kann Einstellen des AGR-Ventils bei Pushback Einstellen des AGR-Ventils zum Verringern des AGR-Prozentanteils um eine erste Menge auf Grundlage einer Verringerung der Einlasssauerstoffkonzentration; und ohne Pushback Einstellen des AGR-Ventils zum Verringern des AGR-Prozentanteils um eine zweite Menge, die größer ist als die erste, auf Grundlage der Verringerung einer Einlasssauerstoffkonzentration umfassen. Auf diese Weise kann das AGR-Ventil auf Grundlage der bestimmten Einlasssauerstoffkonzentration eingestellt werden. Wenn die Einlassluft bei gleicher bestimmter Einlasssauerstoffkonzentration zum Beispiel Kraftstoffdämpfe aus Pushback enthält, dann kann das AGR-Ventil in einem anderen Ausmaß verstellt werden, als wenn die Einlassluft keine Kraftstoffdämpfe enthält.
In einem anderen Beispiel kann das Verfahren weiterhin bei Kraftstoffdampfspülung mit AGR Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Einlasssauerstoffkonzentration und weiterhin auf Grundlage eines geschätzten AGR-Stroms umfassen. Bei einigen Ausführungsformen kann dies weiterhin Korrigieren der Einlasssauerstoffkonzentration für den geschätzten AGR-Strom, und wenn die korrigierte Einlasssauerstoffkonzentration geringer ist als eine Basissauerstoffkonzentration, dann Verringern einer Kraftstoffeinspritzmenge umfassen.
In einem anderen Beispiel kann das Verfahren Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Einlasssauerstoffkonzentration und von Kraftstoff-Pushback in den Einlass bei positiver Ventilüberlappung umfassen, und das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung kann weiterhin Verringern einer Kraftstoffeinspritzmenge, wenn die Einlasssauerstoffkonzentration geringer ist als eine Basissauerstoffkonzentration, umfassen.
Somit kann die Kraftstoffeinspritzmenge verringert werden, wenn die gemessene Einlasssauerstoffkonzentration geringer ist als eine Basissauerstoffkonzentration. Eine Verringerung der Sauerstoffkonzentration von der Basis zeigt an, dass Kraftstoffdämpfe im Einlass vorhanden sind und somit die Kraftstoffeinspritzmenge verringert werden kann, um den Kraftstoff im Einlass auszugleichen.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Verfahren rein beispielhaft sind und dass diese bestimmten Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne betrachtet werden sollen, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technologie kann zum Beispiel auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Motortypen angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt somit alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart sind, ein.
Die folgenden Ansprüche weisen speziell auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten als den Einschluss von einem oder mehreren solchen Elementen umfassend verstanden werden, wobei sie zwei oder mehr solche Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob ihr Schutzbereich weiter, enger, gleich oder anders in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Verfahren, das Folgendes umfasst: Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Kraftstoffkonzentration in einem Motoreinlasskrümmer; und im Leerlauf und wenn AGR deaktiviert ist, Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Kraftstoffkonzentration und einer Kraftstoff-Pushback-Menge.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Kraftstoffkonzentration im Einlasskrümmer weiterhin Bestimmen der Kraftstoffkonzentration auf Grundlage einer Sauerstoffkonzentration im Einlasskrümmer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoff im Einlasskrümmer aus einem Kraftstoffbehälter eines Kraftstofftankdampfrückgewinnungssystems gespülte Kraftstoffdämpfe umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoff im Einlasskrümmer Kraftstoffdämpfe aus einem geschlossenen Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge an Pushback-Kraftstoff auf Grundlage einer Änderung der Kraftstofflachengröße bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge an Pushback-Kraftstoff auf Grundlage der Kurbelwellenstellung bezüglich der Kolbenstellung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Einstellen der Kraftstoffeinspritzung weiterhin Einstellen einer eingespritzten Kraftstoffmenge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin Einstellen des Zündzeitpunkts auf Grundlage der Kraftstoffkonzentration und/oder der Kraftstoff-Pushback-Menge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Feuchtigkeit im Einlasskrümmer umfasst.
Verfahren, das Folgendes umfasst: beim Spülen von Kraftstoffdämpfen aus einem Kraftstoffdampfspeichersystem, Einstellen der Kraftstoffeinspritzung zu einem Motor auf Grundlage: einer Menge an Kraftstoffdämpfen, die anhand einer Einlasssauerstoffmenge angezeigt wird; und von Kraftstoff-Pushback in den Einlass bei positiver Ventilüberlappung.
Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin Einstellen der Kraftstoffeinspritzung zum Motor auf Grundlage der Umgebungsfeuchtigkeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, das weiterhin unter Nichtspülbedingungen Bestimmen der Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage der Einlasssauerstoffmenge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin Einstellen der Kraftstoffeinspritzung zum Motor auf Grundlage einer AGR-Menge im Einlass umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die AGR-Menge im Einlass auf Grundlage einer AGR-Ventilstellung bestimmt wird.
Verfahren, das Folgendes umfasst: bei AGR-Betrieb ohne Kraftstoffdampfspülung Einstellen eines AGR-Ventils zum Aufrechterhalten einer Soll-AGR-Menge; bei Kraftstoffdampfspülung ohne AGR Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Einlasssauerstoffkonzentration zum Aufrechterhalten eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses; und bei Pushback ohne Kraftstoffdampfspülung und ohne AGR Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Einlasssauerstoffkonzentration zum Ausgleich von Kraftstoff-Pushback von anderen Zylindern.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei Einstellen des AGR-Ventils weiterhin Folgendes umfasst: bei Pushback Einstellen des AGR-Ventils zum Verringern des AGR-Prozentanteils um eine erste Menge auf Grundlage einer Verringerung der Einlasssauerstoffkonzentration; und ohne Pushback Einstellen des AGR-Ventils zum Verringern des AGR-Prozentanteils um eine zweite Menge, die größer ist als die erste Menge, auf Grundlage der Verringerung einer Einlasssauerstoffkonzentration.
Verfahren nach Anspruch 15, das weiterhin bei Kraftstoffdampfspülung mit AGR Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Einlasssauerstoffkonzentration und weiterhin auf Grundlage eines geschätzten AGR-Stroms umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Einlasssauerstoffkonzentration und weiterhin auf Grundlage eines geschätzten AGR-Stroms weiterhin Folgendes umfasst: Korrigieren der Einlasssauerstoffkonzentration für den geschätzten AGR-Strom; und wenn die korrigierte Einlasssauerstoffkonzentration geringer ist als eine Grundsauerstoffkonzentration, dann Verringern einer Kraftstoffeinspritzmenge.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei bei Kraftstoffdampfspülung ohne AGR Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Einlasssauerstoffkonzentration weiterhin Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Einlasssauerstoffkonzentration und von Kraftstoff-Pushback in den Einlass bei positiver Ventilüberlappung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, das weiterhin Verringern einer Kraftstoffeinspritzmenge, wenn die Einlasssauerstoffkonzentration geringer ist als eine Basissauerstoffkonzentration, umfasst.