DE102013203019A1

DE102013203019A1 - Berührungsfreie abgassensor-überwachung

Info

Publication number: DE102013203019A1
Application number: DE201310203019
Authority: DE
Inventors: Michael James Uhrich; Adam Nathan Banker; James Michael Kerns; Imad Hassan Makki; Hassene Jammoussi
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2013-09-05
Also published as: US20150101582A1; CN103291428B; US8924130B2; RU2642952C2; RU2013109065A; US9541469B2; CN103291428A; US20130231844A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Überwachen eines in einen Motorauspuff gekoppelten Abgassensors bereitgestellt. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Anzeigen der Abgassensor-Funktionsminderung auf der Grundlage einer Zeitverzögerung und einer Zeilenlänge jeder Probe einer während einer angewiesenen Veränderung bei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesammelten Menge von Abgassensor-Reaktionen. Auf diese Weise kann der Abgassensor unter Benutzung von robusten Parametern auf eine berührungsfreie Weise überwacht werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgassensor in einem Kraftfahrzeug.
Ein Abgassensor kann in einer Auspuffanlage eines Fahrzeugs angeordnet sein, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus einer Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs ausgestoßenen Abgases zu erfassen. Die Messwerte des Abgassensors können dazu verwendet werden, den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Fahrzeugs zu steuern.
Eine Funktionsminderung eines Abgassensors kann eine Funktionsminderung der Motorsteuerung bewirken, die zu gesteigerten Emissionen und/oder eine r verschlechterten Fahrzeug-Fahrbarkeit führen kann. Dementsprechend kann eine genaue Feststellung einer Abgassensor-Funktionsminderung die Wahrscheinlichkeit einer Steuerung des Motors, die auf Messwerten eines funktionsgeminderten Abgassensors beruht, verringern. Im Einzelnen kann ein Abgassensor sechs verschiedene Arten von Funktionsminderungsverhalten zeigen. Die Arten des Funktionsminderungsverhaltens können kategorisiert werden als Funktionsminderung von asymmetrischer Art (z. B. asymmetrische Fett-Mager-Verzögerung, asymmetrische Mager-Fett-Verzögerung, asymmetrischer Fett-Mager-Filter, asymmetrischer Mager-Fett-Filter), die nur die Mager-Fett- oder die Fett-Mager-Ansprechgeschwindigkeit des Abgassensors betrifft, oder Funktionsminderung von symmetrischer Art (z. B. symmetrische Verzögerung, symmetrischer Filter), die sowohl die Mager-Fett- als auch die Fett-Mager-Ansprechgeschwindigkeit des Abgassensors betrifft. Die Funktionsminderungsverhalten der Verzögerungsart können mit der anfänglichen Reaktion des Abgassensors auf eine Veränderung bei der Abgaszusammensetzung verknüpft sein, und die Funktionsminderungsverhalten der Filterart können mit einer Dauer nach einer anfänglichen Abgassensorreaktion auf einen Übergang von einer Fett-Mager- oder einer Mager-Fett-Abgassensorausgabe verknüpft sein.
Frühere Herangehensweisen zum Überwachen der Abgassensor-Funktionsminderung, insbesondere das Identifizieren eines oder mehrerer der sechs Funktionsminderungsverhalten, beruhten auf Datensammlungen bei gezielter Beeinflussung des Motors. Das heißt, ein Motor kann absichtlich mit einem oder mehreren Übergängen von fett zu mager oder mager zu fett betrieben werden, um die Abgassensor-Reaktion zu überwachen. Jedoch können diese Auslenkungen auf bestimmte Betriebsbedingungen beschränkt sein, die nicht häufig genug auftreten, um den Sensor genau zu überwachen. Ferner können diese Auslenku ngen die Dauer des Motorbetriebs bei nicht erwünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnissen steigern, was zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch und/oder gesteigerten Emissionen führt. Außerdem kann ein vorhandenes deutliches Hintergrundrauschen, das in den gesammelten Proben vorhanden ist, eine genaue Feststellung der Sensor-Funktionsminderung vereiteln.
Die Erfinder haben die obigen Probleme erkannt und eine berührungsfreie Methode identifiziert, die einen robusten Parameter zum Feststellen der Abgassensor-Funktionsminderung benutzt. Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Überwachen eines in einen Motorauspuff gekoppelten Abgassensors das Anzeigen der Abgassensor-Funktionsminderung, einschließlich der asymmetrischen Funktionsminderung, auf der Grundlage einer Zeitverzögerung und einer Zeilenlänge jeder Probe einer während einer gewollten Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gesammelten Anzahl von Abgassensor-Reaktionen.
Die Abgassensor-Zeitverzögerung und -Zeilenlänge können ein robustes Signal bereitstellen, das weniger Rauschen und eine höhere Wiedergabetreue aufweist als frühere Herangehensweisen. Auf diese Weise kann die Genauigkeit der Feststellung der Sensor-Funktionsminderung verbessert werden. Beispielsweise kann die gewollte Veränderung des Lambda-Wertes bei Eintritt der Schubabschaltung (deceleration fuel shut-off – DFSO) oder bei Austritt aus derselben erfolgen. Während des Eintritts in die DFSO kann der Motor vom stöchiometrischen Betrieb zum magerem Betrieb gesteuert werden, und während des Austritts aus der DFSO kann der Motor vom mageren Betrieb zum stöchiometrischem Betrieb gesteuert werden. Daher können die Abgassensor-Zeitverzögerung und -Zeilenlänge unter Bedingungen überwacht werden, die den Übergängen von mager zu fett und fett zu mager nahekommen, um ohne Beeinflussungen festzustellen, ob eines der sechs verschiedenen Sensor-Funktionsminderungsverhalten vorhanden ist.
Durch das Feststellen der Funktionsminderung eines Abgassensors unter Verwendung einer be rührungsfreien Herangehensweise mit während der DFSO gesammelten Daten kann die Überwachung der Abgassensor-Funktionsminderung auf eine einfache Weise durchgeführt werden. Ferner kann durch das Verwenden der Abgassensorausgabe zum Feststellen, welches der sieben Funktionsminderungsverhalten der Sensor zeigt, die Regelung mit geschlossenem Regelkreis dadurch verbessert werden, dass die Motorsteuerung (z. B. die Menge und/oder der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung) als Reaktion auf die Anzeige des bestimmten Funktionsminderungsverhaltens des Abgassensors vorteilhaft modifiziert wird, um die Auswirkung auf das Fahrzeug-Fahrverhalten und/oder die Emissionen auf Grund der Abgassensor-Funktionsminderung zu verringern.
Die obigen Vorteile und andere Vorteile und Merkmale d er vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden Ausführlichen Beschreibung offensichtlich, allein oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet.
Es sollte sich verstehen, dass die Kurzdarstellung oben bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschr ieben werden. Sie soll nicht Schlüssel- oder Wesensmerkmale des beanspruchten Gegenstandes identifizieren, dessen Rahmen einzig durch die Ansprüche definiert wird, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen begrenzt, die oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebene Nachteile lösen.
Die Figuren zeigen:
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Antriebssystems eines Fahrzeugs, das einen Abgassensor einschließt.
2 zeigt eine graphische Darstellung, die ein Funktionsminderungsverhalten der symmetrischen Filterart eines Abgassensors anzeigt.
3 zeigt eine graphische Darstellung, die ein Funktionsminderungsverhalten der asymmetrischen Fett-Mager-Filterart eines Abgassensors anzeigt.
4 zeigt eine graphische Darstellung, die ein Funktionsminderungsverhalten der asymmetrischen Mager-Fett-Filterart eines Abgassensors anzeigt.
5 zeigt eine graphische Darstellung, die ein Funktionsminderungsverhalten der symmetrischen Verzögerungsart eines Abgassensors anzeigt.
6 zeigt eine graphische Darstellung, die ein Funktionsminderungsverhalten der asymmetrischen Fett-Mager-Verzögerungsart eines Abgassensors anzeigt.
7 zeigt eine graphische Darstellung, die ein Funktionsminderungsverhalten der asymmetrischen Mager-Fett-Verzögerungsart eines Abgassensors anzeigt.
8A zeigt eine graphische Darstellung, die einen Eintritt in DFSO ohne Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses anzeigt.
8B zeigt eine graphische Darstellung, die einen Eintritt in DFSO mit einer Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses anzeigt.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Anzeigen einer Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
10 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Überwachen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während DFSO nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Anzeigen einer Abgas-Funktionsminderung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
Die folgende Beschreibung betrifft eine Herangehensweise zum Feststellen einer Funktionsminderung eines Abgassensors. Im Einzelnen können die unten beschriebenen Systeme und Verfahren umgesetzt werden, um eine Abgassensor-Funktionsminderung auf der Grundlage der Erkennung einer von sechs verschiedenen Arten des Verhaltens, die mit einer Abgassensor-Funktionsminderung verknüpft sind, festzustellen. Die Erkennung des Funktionsminderungsverhaltens kann während eines Eintritts in die DFSO oder eines Austritts aus derselben durchgeführt werden, um das Abgassensor-Ansprechverhalten während der Übergänge von fett zu mager und von mager zu fett berührungsfrei zu überwachen. Ferner können grobe Störungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welche die Überwachung vereiteln können, wie beispielsweise eine Veränderung bei den im Einlass vorhandenen Kraftstoffdämpfen (zum Beispiel auf Grund einer Kraftstoffdampf-Behälterspülung) oder von einem Leerlauf-Übergang, erkannt werden, um die Genauigkeit der Funktionsminderungsanzeige zu steigern.
1 zeigt einen Motor, der einen Abgassensor einschließt. 2–8B zeigen erwartete und verschlechterte Lambda-Werte für jedes der sechs Funktionsminderungsverhalten des Abgassensors, einschließlich einer Reaktion auf eine Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. 9–11 sind beispielhafte Verfahren, die durch den Motor ausgeführt werden können, um ein Funktionsminderungsverhalten festzustellen.
1 ist eine schematische Darstellung, die einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10 zeigt, der in einem Antriebssystem eines Fahrzeugs befindlich sein kann, in dem ein Abgassensor 126 dazu benutzt werden kann, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem durch den Motor 10 erzeugten Abgas festzustellen. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann (zusammen mit anderen Betriebsparametern) für eine Regelung des Motors 10 in verschiedenen Betriebsmodi verwendet werden. Der Motor 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuerungssystem, das ein Steuergerät 12 einschließt, und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer 132 über ein Eingabegerät 130 gesteuert werden. Bei diesem Beispiel schließt das Eingabegerät 130 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP ein. Eine Verbrennungskammer (d. h., ein Zylinder) 30 des Motors 10 kann Verbrennungskammerwände 32 mit einem d arin angeordneten Kolben 36 einschließen. Der Kolben 36 kann an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein dazwischengeschaltetes Übertragungssystem an wenigstens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Startvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
Die Verbrennungskammer 30 kann über einen Ansaugdurchgang 42 Ansaugluft vom Ansaugkrümmer 44 aufnehmen und kann über einen Abgasdurchgang 48 Verbrennungsgase ausstoßen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Abgas durchgang 48 können über ein jeweiliges Einlassventil 52 bzw. Auslassventil 54 selektiv mit der Verbrennungskammer 30 verbunden werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile einschließen.
Bei 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 einschließen und können eines oder mehrere von den Systemen Nockenprofil-Umschaltung (cam profile switching – CPS), variable Nockensteuerung (variable cam timing – VCT), variable Ventilsteuerung (variable valve timing – VVT) und/oder variabler Ventilhub (variable valve lift – VVL) benutzen, die durch das Steuergerät 12 betätigt werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Die Positionen 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 über elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 alternativ ein über elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventi l und ein über eine Nockenbetätigung, die ein CPS- und/oder ein VCT-System einschließt, gesteuertes Auslassventil einschließen.
Es wird die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 66 im Ansaugkrümmer 44 angeordnet gezeigt, in einer Konfiguration, die als Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in das Saugrohr stromaufwärts der Verbrennungskammer 30 bekannt ist. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 66 kann den Kraftstoff in Proportion zu der Impulsbreite des über einen elektronischen Treib er 68 von dem Steuergerät 12 empfangenen Signals FPW einspritzen. Der Kraftstoff kann der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und eine Kraftstoffschi ene einschließt. Bei einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 alternativ oder zusätzlich dazu eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung einschließen, die unmittelbar an die Verbrennungskammer 30 gekoppelt ist, um Kraftstoff direkt in dieselbe einzuspritzen, auf eine Weise, die als Direkteinspritzung bekannt ist.
Ein Zündsystem 88 kann, bei ausgewählten Betriebsmodi, über eine Zündkerze 92 als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von dem Steuergerät 12 einen Zündfunken für die Verbrennungskammer 30 bereitstellen. Obwohl Funkenzündungsbauteile gezeigt werden, kann/können bei einigen Ausführungsformen die Verbrennungskammer 30 oder eine oder mehrere andere Verbrennungskammern des Motors 10 in einem Kompressionszündungsmodus, mit oder ohne Zündfunken, betrieben werden.
Ein Abgassensor 126 wird stromaufwärts einer Emissionsregeleinrichtung 70 an den Abgasdurchgang 48 einer Auspuffanlage 50 gekoppelt gezeigt. Der Sensor 126 kann ein beliebiger geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Anzeige des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wie beispielsweise ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (universal or wide-range exhaust gas oxygen), ein Sauerstoffsensor mit zwei Zuständen oder EGO, ein HEGO (heated EGO), ein NO_x-, HC-, oder CO-Sensor, sein. Bei einigen Ausführungsformen kann der Abgassensor 126 ein erster von mehreren Abgassensoren sein, die in der Auspuffanlage angeordnet sind. Beispiels weise können zusätzliche Abgassensoren stromabwärts der Emissionsregelung 70 angeordnet sein.
Die Emissionsregeleinrichtung 70 wird stromabwärts des Abgassensors 126 entlang des Abgasdurchgangs 48 angeordnet gezeigt. Die Einrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator (three way catalyst – TWC), ein NO_x-Falle, verschiedene andere Emissionsregeleinrichtungen oder Kombinationen derselben sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Emissionsregeleinrichtung 70 eine erste von mehreren Emissionsregeleinrichtungen, die in der Auspuffanlage angeordnet sind, sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Emissionsregel einrichtung 70, während des Betriebs des Motors 10, regelmäßig durch das Betreiben wenigstens eines Zylinders des Motors innerhalb eines bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zurückgesetzt werden.
Das Steuergerät 12 wird in 1 als ein Mikrorechner gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabeports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, bei diesem besonderen Beispiel als Festspeicherchip 106 gezeigt, Direktzugriffsspeicher 108, batteriestromges tützten Speicher 110 und einen Datenbus einschließt. Das Steuergerät 12 kann, zusätzlich zu diesen zuvor erörterten Signalen, verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des induzierten Luftmassenstro ms (MAF) von dem Luftmassenstromsensor 120, der Motor-Kühlmitteltemperatur (ECT) von dem an einen Kühlwassermantel 114 gekoppelten Temperatursensor 112, eines Zündprofil-Aufnehmersignals (PIP) von einem an die Kurbelwelle 40 gekoppelten Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der Drosselklappenstellung (TP) von einem Drosselklappen-Stellungssensor und eines Krümmer-Absolutdruck-Signals, MAP, von einem Sensor 122. Ein Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch das Steuergerät 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, eine Anzeige des Unterdrucks oder Drucks im Ansaugkrümmer bereitzustellen. Zu bemerken ist, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie beispielsweise ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während eines stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Anzeige des Motordrehmoments geben. Ferner kann dieser Sensor, zusammen mit der erfassten Motordrehzahl, eine Schätzung der in den Zylinder eingeleiteten Ladung (einschließlich von Luft) bereitstellen. Beispielsweise kann der Sensor 118, der ebenfalls als ein Motordrehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl von Imp ulsen in gleichem Abstand erzeugen.
Ferner können wenigstens einige der oben beschriebenen Signale bei dem weiter unten beschriebenen Verfahren zur Feststellung der Abgassensor-Funktionsminderung verwendet werden. Zum Beispiel kann die Umkehrung der Motor drehzahl dazu verwendet werden, mit dem Zyklus von Einspritzung – Ansaugung – Verdichtung – Ausdehnung – Ausstoßen verknüpfte Verzögerungen festzustellen. Als ein anderes Beispiel kann die Umkehrung der Geschwindigkeit (oder die Umkehrung des MAF-Signals) dazu verwendet werden, eine mit der Bewegung des Abgases von dem Auslassventil 54 zu dem Abgassensor 126 verbundene Verzögerung festzustellen. Die oben beschriebenen Beispiele können zusammen mit einer anderen Verwendung von Motorsensorsignalen dazu verwendet werden, die Zeitverzögerung zwischen einer Veränderung bei dem angewiesenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der Abgassensor-Ansprechgeschwindigkeit festzustellen.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Feststellung der Abgassensor-Funktionsminderung in einem dedizierten Steuergerät 140 ausgeführt werden. Das Steuergerät 140 kann Verarbeitungsressourcen 142 einschließen, um die mit der Erzeugung, Eichung und Validierung der Funktionsminderungsfeststellung des Abgassensors 126 verbundene Signalverarbeitung zu handhaben. Im Einzelnen mag ein zum Aufzeichnen der Ansprechgeschwindigkeit des Abgassensors benutzter Probenpuffer (der z. B. ungefähr 100 Proben pro Sekunde je Motorbank erzeugt) zu groß für die Verarbeitungsressourcen eines Antriebsstrang-Steuerungsmoduls (powertrain control module – PCM) des Fahrzeugs sein. Dementsprechend kann das dedizierte Steuergerät 140 wirksam mit dem Steuergerät 12 gekoppelt sein, um die Feststellung der Abgassensor-Funktionsminderung durchzuführen. Es ist zu bemerken, dass das dedizierte Steuergerät 140 Motorparametersignale von dem Steuergerät 12 empfangen kann und Motorsteuersignale und Funktionsminderungsfest stellungsinformationen zusammen mit anderen Mitteilungen an das Steuergerät 12 senden kann.
Es ist zu bemerken, dass der Festspeicher 106 und/oder die Verarbeitungsressourcen 142 mit rechnerlesbaren Daten programmiert sein können, die durch den Prozessor 102 und/oder das dedizierte Steuergerät 140 ausführbar sind, um die weiter unten beschriebenen Verfahren sowie andere Varianten durchzuführen.
Wie oben erörtert, kann die Abgassensor-Funktionsminderung festgestellt werden auf der Grundlage eines beliebigen oder bei einigen Beispielen von jedem der sechs verschiedenen Verhalten, die durch Verzögerungen bei der Ansprechgeschwindigkeit von Messwerten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, erzeugt durch einen Abgassensor während Übergängen von fett zu mager und/oder Übergängen von mager zu fett, angegeben werden. 2–7 zeigen jeweils eine graphische Darstellung, die eine der sechs verschiedenen Arten von Abgassensor-Funktionsminderungsverhalten anzeigt. Die graphischen Darstellungen bilden das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda) in Abhängigkeit von der Zeit (in Sekunden) ab. In jeder graphischen Darstellung zeigt die gepunktete Linie ein angewiesenes Lambda-Signal an, das an Motorbauteile (z. B. Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen, Zylinderventile, Drosselklappe, Zündkerze usw.) gesendet werden kann, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erzeugen, das durch einen Zyklus fortschreitet, der einen oder mehrere Übergänge von mager zu fett und einen oder mehrere Übergänge von fett zu mager umfasst. In den abgebildeten Figuren tritt der Motor in die DFSO ein und tritt aus derselben aus. In jeder graphischen Darstellung zeigt die gestrichelte Linie eine erwartete Lambda-Ansprechzeit eines Abgassensors an. In jeder graphischen Darstellung gibt die durchgehende Linie ein funktionsgemindertes Lambda-Signal an, das durch den funktionsgeminderten Abgassensor als Reaktion auf das angewiesene Lambda-Signal erzeugt werden würde. In jeder der graphischen Darstellungen zeigen die Doppelpfeillinien an, wo das gegebene Funktionsminderungsverhalten von dem erwarteten Lambda-Signal abweicht.
2 zeigt eine graphische Darstellung, die eine erste Art von Funktionsminderungsverhalten anzeigt, das durch einen funktionsgeminderten Abgassensor gezeigt werden kann. Diese erste Art von Funktionsminderungsverhalten ist eine Art von symmetrischem Filter, die ein langsames Abgassensor-Ansprechen auf das angewiesene Lambda-Signal für eine Modulation sowohl von fett zu mager als auch von mager zu fett einschließt. Mit anderen Worten, das funktionsgeminderte Lambda-Signal kann zu den erwarteten Zeiten beginnen, von fett zu mager und von mager zu fett überzugehen, aber die Ansprechgeschwindigkeit kann niedriger sein als die erwartete Ansprechgeschwindigkeit, was zu verringerten mageren und fetten Spitzenzeiten führt.
3 zeigt eine graphische Darstellung, die eine zweite Art von Funktionsminderungsverhalten anzeigt, das durch einen funktionsgeminderten Abgassensor gezeigt werden kann. Die zweite Art von Verhalten ist eine Art von asymmetrischem Fett-Mager-Filter, die ein langsames Abgassensor-Ansprechen auf das angewiesene Lambda-Signal für einen Übergang von einem fet ten zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis einschließt. Diese Art von Verhalten kann den Übergang von fett zu mager zu der erwarteten Zeit beginnen, aber die Ansprechgeschwindigkeit kann niedriger sein als die erwartete Ansprechgeschwindigkeit, was zu einer verringerten mageren Spitzenzeit führen kann. Diese Art von Verhalten kann als asymmetrisch betrachtet werden, weil das Ansprechen des Abgassensors während des Übergangs von fett zu mager langsam (oder niedriger als erwartet) ist.
4 zeigt eine graphische Darstellung, die eine dritte Art von Funktionsminderungsverhalten anzeigt, das durch einen funktionsgeminderten Abgassensor gezeigt werden kann. Die dritte Art von Funktionsminderungsverhalten ist eine Art von asymmetrischem Mager-Fett-Filter, die ein langsames Abgassensor-Ansprechen auf das angewiesene Lambda-Signal für einen Übergang von einem mageren zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis einschließt. Diese Art von Verhalten kann den Übergang von mager zu fett zu der erwarteten Zeit beginnen, aber die Ansprechgeschwindigkeit kann niedriger sein als die erwartete Ansprechgeschwindigkeit, was zu einer verringerten fetten Spitzenzeit führen kann. Diese Art von Verhalten kann als asymmetrisch betrachtet werden, weil das Ansprechen des Abgassensors nur während des Übergangs von mager zu fett langsam (oder niedriger als erwartet) ist.
5 zeigt eine graphische Darstellung, die eine vierte Art von Funktionsminderungsverhalten anzeigt, das durch einen funktionsgeminderten Abgassensor gezeigt we rden kann. Diese vierte Art von Funktionsminderungsverhalten ist eine Art von symmetrischer Verzögerung, die ein verzögertes Ansprechen auf das angewiesene Lambda-Signal für eine Modulation sowohl von fett zu mager als auch von mager zu fett einschließt. Mit anderen Worten, das funktionsgeminderte Lambda-Signal kann zu Zeiten, die gegenüber den erwarteten Zeiten verzögert sind, beginnen, von fett zu mager und von mager zu fett überzugehen, aber der jeweilige Übergang kann mit der erwarteten Ansprechgeschwindigkeit erfolgen, was zu verschobenen mageren und fetten Spitzenzeiten führt.
6 zeigt eine graphische Darstellung, die eine fünfte Art von Funktionsminderungsverhalten anzeigt, das durch einen funktionsgeminderten Abgassensor gezeigt werden kann. Diese fünfte Art von Verhalten ist eine Art von asymmetrischer Fett-Mager-Verzögerung, die ein verzögertes Ansprechen auf das angewiesene Lambda-Signal von dem fetten zu dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis einschließt. Mit anderen Worten, das funktionsgemi nderte Lambda-Signal kann zu einer Zeit, die gegenüber der erwarteten Zeit verzögert ist, beginnen, von fett zu mager überzugehen, aber der Übergang kann mit der erwarteten Ansprechgeschwindigkeit erfolgen, was zu verschobenen und/oder verringerten mageren Spitzenzeiten führt. Diese Art von Verhalten kann als asymmetrisch betrachtet werden, weil das Ansprechen des Abgassensors nur während eines Übergangs von fett zu mager gegenüber der erwarteten Startzeit verzögert ist.
7 zeigt eine graphische Darstellung, die eine sechste Art von Funktionsminderungsverhalten anzeigt, das durch einen funktionsgeminderten Abgassensor gezeigt werden kann. Diese sechste Art von Verhalten ist eine Art von asymmetrischer Mager-Fett-Verzögerung, die ein verzögertes Ansprechen auf das angewiesene Lambda-Signal von dem mageren zu dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis einschließt. Mit anderen Worten, das funktionsgeminderte Lambda-Signal kann zu einer Zeit, die gegenüber der erwarteten Zeit verzögert ist, beginnen, von mager zu fett überzugehen, aber der Übergang kann mit der erwarteten Ansprechgeschwindigkeit erfolgen, was zu verschobenen und/oder verringerten fetten Spitzenzeiten führt. Diese Art von Verhalten kann als asymmetrisch betrachtet werden, weil das Ansprechen des Ab gassensors nur während eines Übergangs von mager zu fett gegenüber der erwarteten Startzeit verzögert ist.
Es wird zu erkennen sein, dass ein funktionsgeminderter Abgassensor eine Kombination von zwei oder mehr der oben beschriebenen Funktionsminderungsve rhalten zeigen kann. Zum Beispiel kann ein funktionsgeminderter Abgassensor sowohl ein Funktionsminderungsverhalten mit asymmetrischem Fett-Mager-Filter (d. h., 3) als auch ein Funktionsminderungsverhalten mit asymmetrischer Fett-Mager-Verzögerung (d. h., 6) zeigen.
8A und 8B zeigen graphische Darstellungen, die ein Abgassensor-Ansprechen auf einen angewiesenen Eintritt in die DFSO illustrieren. 8A zeigt eine graphische Darstellung 210, die einen Eintritt in die DFSO ohne eine Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Eintritt illustriert, und 8B zeigt eine graphische Darstellung 220, die einen Eintritt in die DFSO mit einer Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Eintritt illustriert. 8A zugewendet, werden das angewiesene Lambda, das erwartete Lambda und das funktionsgeminderte Lambda ähnlich den in Bezug auf 2–7 beschriebenen Lambdas gezeigt. 8A illustriert eine Funktionsminderung mit Fett-Mager- und/oder symmetrischer Verzögerung, wobei die Zeitverzögerung, auf die angewiesene Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses anzusprechen, verzögert ist. Der Pfeil 202 illustriert die Zeitverzögerung, welche die Zeitdauer von der angewiesenen Veränderung bei Lambda bis zu einem Zeitpunkt (τ₀), wenn eine Schwellenveränderung bei dem gemessenen Lambda zu beobachten ist, ist. Die Schwellenveränderung bei Lambda kann eine kleine Veränderung sein, die anzeigt, dass das Ansprechen auf die angewiesene Veränderung begonnen hat, z. B. 5 %, 10 %, 20 %, usw. Der Pfeil 204 gibt die Zeitkonstante (τ₆₃) für das Ansprechen an, die in einem System erster Ordnung die Zeit von τ₀ bis dann, wenn 63 % des Beharrungsansprechens erreicht sind, ist. Der Pfeil 206 gibt die Zeitdauer von τ₀ bis dann, wenn 95 % des gewünschten Ansprechens erreicht sind, an, die ansonsten als eine Schwellenansprechzeit (τ₉₅) bezeichnet wird. In einem System erster Ordnung ist die Schwellenansprechzeit (τ₉₅) annähernd gleich drei Zeitkonstanten (3·τ₆₃).
Aus diesen Parametern können verschiedene Einzelheiten bezüglich des Abgassensor-Ansprechens festgestellt werden. Erstens kann die Zeitverzögerung, angezeigt durch den Pfeil 202, mit einer erwarteten Zeitverzögerung verglichen werden, um festzustellen, ob der Sensor ein Verzögerung-Funktionsminderungsverhalten zeigt. Zweitens kann die Zeitkonstante, angezeigt durch den Pfeil 204, dazu verwendet werden, eine τ₉₅ vorherzusagen. Die vorhergesagte τ₉₅ kann mit einer gemessenen τ₉₅ verglichen werden, um festzustellen, ob vor dem Eintritt in die DFSO eine Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vorhanden ist. Im Einzelnen stellt, wie oben erläutert, die Zeitkonstante die Zeitdauer zum Erreichen von 63 % des gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dar, und τ₉₅ kann durch Multiplizieren der Zeitkonstanten mit drei vorhergesagt werden. Falls die vorhergesagte τ₉₅ nicht gleich der gemessenen τ₉₅ ist, zeigt dies eine Störung bei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis an, was in Bezug auf 8B ausführlicher beschrieben werden wird. Schließlich kann eine Zeilenlänge, angezeigt durch den Pfeil 206, auf der Grundlage der Veränderung bei Lambda über die Dauer des Ansprechens, beginnend bei τ₀, bestimmt werden. Die Zeilenlänge ist die Sensorsignallänge und kann dazu verwendet werden, festzustellen, ob eine Funktionsminderung des Ansprechens vorhanden ist. Die Zeilenlänge kann bestimmt werden auf der Grundlage der Gleichung: Zeilenlänge = Σ√Δt² + Δλ²
8B zugewendet, wird eine graphische Darstellung 220, die ein Abgassensor-Ansprechen während eines Eintritts in die DFSO, der eine Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einschließt, abgebildet. Ähnlich 8A, werden das angewiesene Lambda, das erwartete Lambda u nd das funktionsgeminderte Lambda gezeigt. Eine Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, in dem erwarteten Lambda-Signal bei 208 gezeigt, kann eine vorübergehende Veränderung bei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verursachen, die nicht durch das Steuergerät angewiesen ist. Die Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann durch eine Kraftstoffdampf-Behälterspülung oder einen anderen Vorgang verursacht sein, der zu Veränderungen bei dem in den Zylindern vorhandenen Kraftstoff führt, wie beispielsweise einen Kraftstofffehler auf Grund eines Leerlauf-Übergangs. Störungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses können ebenfalls durch vorübergehende Veränderungen an dem Luftstrom in die Zylinder verursacht werden. Als Folge der Störung ist die festgestellte Zeitverzögerung, angezeigt durch den Pfeil 202’, kürzer als die Zeitverzögerung von 8A. Dies liegt daran, dass sich das Lambda gleich nach dem angewiesenen Eintritt in die DFSO zu verändern beginnt und folglich die gemessene Zeit zwischen dem angewiesenen Beginn der DFSO und wann sich das Lambda um ein Schwellenmaß verändert, verkürzt ist. Als Folge dieser verkürzten Zeitverzögerung wird die Zeitkonstante, angezeigt durch den Pfeil 204’, verlängert. Ferner wird die Zeilenlänge, angezeigt durch den Pfeil 206’, ebenfalls verlängert, verglichen mit der Zeilenlänge von 8A. Das Einbeziehen dieser Zeitverzögerung und der Zeilenlänge in eine Funktionsminderungsfeststellung kann zu einer ungenauen Funktionsminderungsfeststellung führen. Um eine solche Störung zu identifizieren, kann die vorhergesagte τ₉₅ (3·τ₆₃) mit der gemessenen τ₉₅ verglichen werden. Wie in 8B gezeigt, ist die vorhergesagte τ₉₅, die das Dreifache der festgestellten Zeitkonstanten (Pfeil 204’) ist, größer als die gemessene τ₉₅. Falls sich die vorhergesagte τ₉₅ um ein Schwellenmaß, wie beispielsweise 10 %, von der gemessenen τ₉₅ unterscheidet, können die während dieser angewiesenen Veränderung bei Lambda gesammelten Daten verworfen werden, was das Rauschen mindert und die Genauigkeit der Funktionsminderungsfeststellung verbessert.
9–11 sind in Ablaufdiagrammen abgebildete Verfahren zum Überwachen des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, um festzustellen, ob ein oder mehrere Sensor-Funktionsminderungsverhalten vorhanden sind. Das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann durch einen Abgassensor während einer angewiesenen Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wie beispielsweise während eines Eintritts in die DFSO oder eines Austritts aus derselben, bestimmt werden. Es können jedoch bei einigen Ausführungsformen andere angewiesene Veränderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wie zum Beispiel Veränderungen auf Grund einer Katalysatorregeneration oder anderer Vorgänge, überwacht werden. Während der angewiesenen AFR-Veränderung kann das Lambda, wie es durch den Sensor gemessen wird, erfasst werden, wenn der Sensor auf die angewiesene Veränderung anspricht, und die Geschwindigkeit, mit welcher der Sensor anspricht, kann ausgewertet werden, um eine Zeitverzögerung und eine Zeilenlänge für das Ansprechen zu bestimmen. Es kann ei ne Menge von Reaktionen erfasst werden, und die Zeitverzögerungen und Zeilenlängen für alle Reaktionen können gemittelt und mit einer erwarteten Zeitverzögerung und Zeilenlänge verglichen werden. Ferner kann, um die Genauigkeit der Überwachung zu verbesser n, das AFR überwacht werden, um festzustellen, ob vor der angewiesenen Veränderung eine Störung des AFR auftritt. Falls dem so ist, können die während dieser angewiesenen Veränderung erfassten Lambda-Werte verworfen werden, da die AFR-Störung die berechnete Zeitverzögerung und Zeilenlänge zunichtemachen würde.
Nunmehr 9 zugewandt, wird ein Verfahren 300 zum Anzeigen einer Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgebildet. Das Verfahren 300 kann durch ein Steuerungssystem eines Fahrzeugs, wie beispielsweise das Steuergerät 12 und/oder das dedizierte Steuergerät 140, ausgeführt werden, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während einer angewiesenen Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses über einen Sensor, wie beispielsweise den Abgassensor 126, zu überwachen.
Bei 302 schließt das Verfahren 300 das Bestimmen von Motor-Betriebsparametern ein. Die Motor-Betriebsparameter können auf der Grundlage einer Rückmeldung von verschiedenen Motorsensoren bestimmt werden und können Motordrehzahl, Last, Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Temperatur usw. einschließen. Ferner können die Motor-Betriebsparameter über eine gegebene Dauer, z. B. 10 Sekunden, bestimmt werden, um festzustellen, ob sich bestimmte Motor-Betriebsbedingungen verändern oder ob der Motor unter Beharrungsbedingungen arbeitet. Das Verfahren 300 schließt, bei 304, ein, festzustellen, ob der Motor in die Schubabschaltung (DFSO) eintritt oder aus derselben austritt. Während der DFSO wird der Motor ohne Kraftstoffeinspritzung betrieben, während sich der Motor dreht und Luft durch die Zylinder pumpt. Die DFSO-Eintritts- und Austrittsbedingungen können auf verschiedenen Fahrzeug- und Motor-Betriebsbedingungen beruhen. Im Einzelnen kann eine Kombination aus einem oder mehreren von Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugbeschleunigung, Motordrehzahl, Motorlast, Drosselklappenstellung, Pedalstellung, Getriebestellung und verschiedenen anderen Parametern dazu verwendet werden, festzustellen, ob der Motor in die DFSO e intreten oder aus derselben austreten wird. Beispielsweise können die DFSO-Eintrittsbedingungen auf einer Motordrehzahl unterhalb einer Schwelle beruhen. Bei einem anderen Beispiel können die DFSO-Eintrittsbedingungen auf einer Motorlast unterhalb einer Schwelle beruhen. Bei noch einem anderen Beispiel kann die DFSO-Bedingung auf einer Gaspedalstellung beruhen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Eintritt in die DFSO auf der Grundlage eines angewiesenen Signals zum Einstellen der Kraftstoffeinspritzung beruhen. Der Austritt aus der DFSO kann beispielsweise auf einem angewiesenen Signal zum Beginnen der Kraftstoffeinspritzung beruhen. Bei einem anderen Beispiel kann ein DFSO-Ereignis auf der Grundlage einer Fahrereingabe, weil die Fahrzeuggeschwi ndigkeit einen Schwellenwert erreicht und/oder die Motorlast einen Schwellenwert erreicht, beendet werden.
Falls bei 304 festgestellt wird, dass der Motor nicht in die DFSO eintritt oder aus derselben austritt, kehrt das Verfahren 300 zu 302 zurück, um weiterhin Motor-Betriebsparameter zu bestimmen. Falls DFSO-Eintritts- oder Austrittsbedingungen festgestellt werden, schreitet das Verfahren 300 zu 306 fort, um die Veränderung bei Lambda mit der Zeit während des DFSO-Eintritts oder- Austritts aufzuzeichnen. Wenn der Motor in die DFSO eintritt oder aus derselben austritt, verändert sich das angewiesene Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und das durch den Abgassensor erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann während des Übergangs in die DFSO oder aus derselben in dem Speicher des Steuergerätes oder des dedizierten Steuergerätes gespeichert werden. Wie sie hierin verwendet werden, können die Begriffe Eintritt in die DFSO und Austritt aus derselben die Zeit von da an, wenn ein angewiesener Eintritt oder Austritt erkannt wird, bis zu einer Zeit, wenn das durch den Sensor erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis den angewiesenen Beharrungszustandswert erreicht, einschließen.
Bei 308 wird festgestellt, ob vor dem Eintritt oder Austritt eine Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vorhanden ist. Wie zuvor erläutert, kann die Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zum Beispiel durch zusätzliche Kraftstoffdämpfe, die in dem Einlass vorhanden sind, verursacht werden. Diese Störungen können die Überwachung des Abgassensor-Ansprechens auf den angewiesenen DFSO-Eintritt oder -Austritt zunichtemachen. Um eine AFR-Störung zu erkennen, wird bei 310 das Lambda an dem angewiesenen Beginn oder Ende der DFSO aufgezeichnet. Bei 312 wird die Zeit seit dem Beginn oder Ende der DFSO, zu der das Lambda um einen Schwellenprozentsatz zugenommen hat, aufgezeichnet. Beispielsweise kann der Schwellenprozentsatz eine geeignete kleine Veränderung bei Lambda sein, die anzeigt, dass der Motor auf die angewiesene Veränderung anspricht, wie beispielsweise eine Steigerung von 10 %, 20 % usw. Diese Zeit kann als τ₀ bezeichnet werden. Bei 314 wird die Zeitkonstante (τ₆₃) bestimmt. Wie zuvor erläutert, kann die Zeitkonstante die Zeit von τ₀ an sein, zu der 63 % der angewiesenen Veränderung erreicht sind. τ₉₅ kann die Zeit von τ₀ an sein, zu der 95 % der angewiesenen Veränderung erreicht sind, und ist in einem System erster Ordnung von gleichem Wert wie drei Zeitkonstanten. Bei 316 werden die 3·τ₆₃ mit einer gemessenen τ₉₅ verglichen.
Bei 318 wird festgestellt, ob 3·τ₆₃ annähernd gleich der gemessenen τ₉₅ ist. Die vorhergesagte τ₉₅ (d.h., 3·τ₆₃) kann um eine geeignete Spanne, wie beispielsweise 5 oder 10 %, von der gemessenen τ₉₅ abweichen. Falls 3·τ₆₃ um ein Maß von der gemessenen τ₉₅ abweicht, das größer ist als diese Spanne, zeigt das an, dass die gemessene τ₀ eine Reaktion auf eine AFR-Störung und nicht die tatsächliche τ₀ als Reaktion auf den angewiesenen DFSO-Eintritt oder -Austritt ist. Folglich schreitet das Verfahren 300 zu 320 fort, um anzuzeigen, dass eine AFR-Störung vorhanden ist, und die erfasste Veränderung bei Lambda zu verwerfen. Falls jedoch 3·τ₆₃ annähernd gleich der gemessenen τ₉₅ ist, ist keine AFR-Störung vorhanden, und die während des DFSO-Eintritts oder -Austritts erfasste Veränderung bei Lambda kann bei 322 als eine Probe zu einer Menge von Abgassensor-Reaktionen hinzugefügt werden. Nach dem Verwerfen der erfassten Lambda-Werte bei 320 oder dem Hinzufügen der erfassten Lambda-Werte bei 322 endet das Verfahren 300.
10 illustriert ein Verfahren 400 zum Überwachen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während der DFSO. Das Verfahren 400 kann durch das Steuergerät 12 und/oder das dedizierte Steuergerät 140 ausgeführt werden. Das Verfahren 400 schließt bei 402 ein, festzustellen, ob eine Schwellenanzahl von Proben in der Menge von Abgassensor-Reaktionen erfasst worden ist. Die Proben können, wie in Bezug auf 9 erläutert, während des Eintritts und des Austritts der DFSO erfasst werden. Die Proben können während des Abgassensor-Ansprechens auf den angewiesenen Eintritt oder Austritt der DFSO erfasste Lambda-Werte einschließen. Zum Beispiel kann jede Probe jeden während eines Ansprechens auf einen angewiesenen Eintritt in die DFSO erfassten Lambda-Wert einschließen, z. B. kann die Probe einen alle 10 ms oder alle 100 ms usw. erfassten Lambda-Wert einschließen. Die Schwelle kann eine geeignete Schwelle sein, welche die Datenerfassung mit einer genauen Sensormodellierung abgleicht, und kann 10 Proben, 20 Proben usw. einschließen.
Falls die Schwellenanzahl an Proben nicht erfasst worden ist, springt das Verfahren 400 zurück. Falls die Schwellenanzahl an Proben erfasst worden ist, schreitet das Verfahren 400 zu 404 fort, um eine erwartete und eine gemessene Zeitverzögerung und Zeilenlänge für jede während des DFSO-Eintritts erfasste Probe zu bestimmen. Die gemessene Zeitverzögerung und Zeilenlänge kann berechnet werden, wie oben in Bezug auf 8A und 8B beschrieben. Die erwartete Zeitverzögerung zwischen der Veränderung bei dem angewiesenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem anfänglichen Abgassensor-Ansprechen kann aus verschiedenen Verzögerungsquellen bestimmt werden. Erstens gibt es einen Verzögerungsbeitrag von dem Zyklus von Einspritzung – Ansaugung – Verdichtung – Ausdehnung – Ausstoßen. Dieser Verzögerungsbeitrag kann proportional zu der Umkehrung der Motordrehzahl sein. Zweitens gibt es einen Verzögerungsbeitrag von der Zeit, damit sich das Abgas von dem Auslassschlitz der Motorzylinder bis zu dem Abgassensor bewegt. Dieser Verzögerungsbeitrag kann sich mit der Umkehrung der Geschwindigkeit oder der Luftmassen-Durchflussgeschwindigkeit von Gas in dem Abgasdurchgang verändern. Schließlich gibt es Verzögerungsbeiträge, die induziert werden durch Verarbeitungszeiten, die auf das Abgassensorsignal angewendete Filterung und die Zeit, die erforderlich ist, damit das gefilterte Abgassensorsignal das erforderliche Delta Lambda verändert.
Die erwartete Zeilenlänge kann berechnet werden auf der Grundlage der Zeit zum Erreichen des Endwertes von dem Ende der Zeitverzögerung (Beginn der Zeilenlänge) und des Endwertes, der auf der Grundlage der Luftmasse, der Geschwindigkeit des Abgases durch den Sensor und andere Parameter bestimmt werden kann.
Bei 406 werden die erwartete und die gemessene Zeitverzögerung und Zeilenlänge für jede während eines DFSO-Austritts gesammelte Probe bestimmt, ähnlich der Zeitverzögerung und Zeilenlänge für den oben beschriebenen DFSO-Eintritt. Bei 408 werden alle gemessenen Eintrittszeitverzögerungen gemittelt, werden alle gemessenen Eintrittszeilenlängen gemittelt, werden alle erwarteten Eintrittszeitverzögerungen gemittelt und werden alle erwarteten Eintrittszeilenlängen gemittelt. Ähnlich werden, bei 410, die gemessenen und die erwarteten Austrittszeitverzögerungen und -zeilenlängen gemittelt. Folglich werden sowohl für Übergänge von fett zu mager (z. B. Eintritt in die DFSO) als auch für Übergänge von mager zu fett (z. B. Austritt aus der DFSO) eine mittlere gemessene Zeitverzögerung, eine mittlere gemessene Zeilenlänge, eine mittlere erwartete Zeitverzögerung und mittlere erwartete Zeilenlänge bestimmt.
Bei 412 wird eine Art des Sensor-Funktionsminderungsverhaltens auf der Grundlage der zuvor berechneten mittleren Zeitverzögerungen und Zeilenlängen bestimmt, was ausführlicher in Bezug auf 11 beschrieben werden wird. Bei 414 wird festgestellt, ob der Sensor wenigstens eine Art von Sensor-Funktionsminderung zeigt. Wenn nicht, endet das Verfahren 400, da der Sensor nicht funktionsgemindert ist und folglich der standardmäßige Motorbetrieb fortgesetzt werden kann. Wenn ja, schreitet das Verfahren 400 zu 416 fort, um die Menge und/oder die Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung einzustellen. Um eine angemessene Motorsteuerung zum Erhalten der Motoremissionen und des Kraftstoffverbrauchs bei einem gewünschten Niveau sicherzustellen, können, falls gewünscht, bei 416 ein oder mehrere Motor-Betriebsparameter eingestellt werden. Dies kann das Einstellen der Menge und/oder der Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung einschließen und kann das Einstellen von Steuerungsroutinen einschließen, die auf der Rückmeldung von dem funktionsgeminderten Sensor beruhen, um die identifizierte Funktionsminderung auszugleichen. Bei 418 kann, falls das Funktionsminderungsverhalten eine Schwelle übers chreitet, dies anzeigen, dass der Sensor beschädigt oder anderweitig nicht funktionsfähig ist, und daher kann ein Führer des Fahrzeugs über die Sensor-Funktionsminderung benachrichtigt werden, zum Beispiel durch die Aktivierung eines Störungsanzeigelichts. Nach dem Einstellen von Betriebsparametern und/oder dem Benachrichtigen eines Fahrzeugführers endet das Verfahren 400.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren 500 zum Bestimmen eines Sensor-Funktionsminderungsverhaltens auf der Grundlage der bestimmten und erwarteten Zeitverzögerungen und Zeilenlängen während eines Austritts und eines Eintritts in die DFSO illustriert. Das Verfahren 500 kann durch das Steuergerät 12 und/oder das dedizierte Steuergerät 140 ausgeführt werden und kann während 412 des oben beschriebenen Verfahrens 400 ausgeführt werden. Bei 502 schließt das Verfahren 500 das Vergleichen der gemessenen Eintrittszeitverzögerung und Austrittszeitverzögerung mit der erwarteten Eintrittszeitverzögerung und Austrittszeitverzögerung ein. Wie in Bezug auf 10 erläutert, können sowohl für den Eintritt in die DFSO als auch für den Austritt aus derselben die mittlere gemessene Zeitverzögerung und die mittlere erwartete Zeitverzögerung bestimmt werden. Jede gemessene Zeitverzögerung kann mit i hrer jeweiligen erwarteten Zeitverzögerung verglichen werden, um eine Differenz bei den Zeitverzögerungen festzustellen.
Bei 504 wird festgestellt, ob sowohl die Eintritts- als auch die Austrittszeitverzögerungen um ein Schwellenmaß größer sind als ihre jeweiligen erwarteten Zeitverzögerungen. Das Schwellenmaß kann ein geeignetes Maß, wie beispielsweise 5 % oder 10 %, sein, das eine gewisse Variation bei dem Abgassensor-Ansprechen ermöglicht, die das Fahrverhalten oder die Emissionen nicht beeinträchtigt, und einen Fehler bei den erwarteten Zeitverzögerungen erlaubt. Falls sowohl die Eintritts- als auch die Austrittszeitverzögerung größer sind als ihre jeweiligen erwarteten Zeitverzögerungen, wird bei 506 ein Funktionsminderungsverhalten mit symmetrischer Verzögerung angezeigt, und das Verfahren 500 schreitet fort zu 508. Falls beide nicht größer sind als ihre jeweiligen erwarteten Zeitverzögerungen, schreitet das Verfahren 500 ebenfalls fort zu 508, um festzustellen, ob eine von den Eintritts- oder Austrittszeitverzögerungen größer ist als ihre jeweilige erwartete Zeitverzögerung. Falls nicht, schreitet das Verfahren 500 fort zu 512. Falls ja, schreitet das Verfahren 500 fort zu 510, um eine Funktionsminderung mit asymmetrischer Verzögerung anzuzeigen. Falls die Eintrittszeitverzögerung größer ist als erwartet, wird eine Funktionsminderung mit Fett-Mager-Verzögerung angezeigt. Falls die Austrittszeitverzögerung größer ist als erwartet, wird eine Funktionsminderung mit Mager-Fett-Verzögerung angezeigt. Danach schreitet das Verfahren 500 fort zu 512.
Bei 512 wird die gemessene Eintrittszeilenlänge mit der erwarteten Eintrittszeilenlänge verglichen, und die gemessene Austrittszeilenlänge wird mit der erwarteten Austrittszeilenlänge verglichen. Bei 514 wird festgestellt, ob sowohl die Eintritts- als auch die Austrittszeilenlänge um ein Schwellenmaß größer sind als ihre jeweiligen erwarteten Zeilenlängen, ähnlich der bei 504 vorgenommenen Feststellung. Falls beide größer sind als erwartet, schreitet das Verfahren 500 fort zu 516, um eine Funktionsminderung mit symmetrischem Filter anzuzeigen, und danach schreitet das Verfahren 500 fort zu 518. Falls nicht, schreitet das Verfahren 500 fort zu 518, um festzustellen, ob eine von den Eintritts- oder Austrittszeilenlängen größer ist als ihre jeweilige erwartete Zeilenlänge.
Falls festgestellt wird, dass eine von den Eintritts- oder Austrittszeilenlängen größer ist als erwartet, schreitet das Verfahren 500 fort zu 520, um eine Funktionsminderung mit asymmetrischem Filter a nzuzeigen. Falls die Eintrittszeilenlänge größer ist als erwartet, wird eine Funktionsminderung mit Fett-Mager-Filter angezeigt. Falls die Austrittszeilenlänge größer ist als erwartet, wird eine Funktionsminderung mit Mager-Fett-Filter angezeigt. Das Verfahren 500 schreitet danach fort zu 522. Auch wenn bei 518 die Antwort nein ist, schreitet das Verfahren 500 fort zu 522, um festzustellen, ob wenigstens ein Funktionsminderungsverhalten auf der Grundlage der vorherigen Vergleiche der Zeitverzögerungen und Zeilenlängen angezeigt wird. Falls wenigstens ein Funktionsminderungsverhalten angezeigt wird, endet das Verfahren 500. Falls kein Funktionsminderungsverhalten angezeigt wird, schreitet das Verfahren 500 fort zu 524, um kein Funktionsminderungsverhalten anzuzeigen, und danach endet das Verfahren 500.
Folglich sorgen die hierin vorgestellten Verfahren für das Bestimmen einer Abgassensor-Funktionsminderung auf der Grundlage einer Zeitverzögerung und einer Zeilenlänge einer Menge von Abgassensorreaktionen, die während angewiesener Veränderungen bei Lambda erfasst werden. Diese angewiesenen Veränderungen bei Lambda können ein Eintritt in eine DFSO oder ein Austritt aus derselben sein. Ferner können die während der angewiesenen Veränderung bei Lambda erfassten Lambda-Werte überwacht werden, um festzustellen, ob vor der angewiesenen Veränderung bei Lambda eine Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vorhanden ist. Falls dem so ist, können diese erfassten Lambda-Werte verworfen werden, um so das Rauschen zu verringern, dass die genaue Funktionsminderungsbestimmung zunichtemachen kann. Die Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann erkannt werden durch das Bestimmen einer Zeitkonstanten des Sensoransprechens und das Schätzen einer Schwellenansprechzeit auf der Grundlage der Zeitkonstanten. Falls sich die geschätzte Schwellenansprechzeit von einer gemessenen Ansprechzeit unterscheidet, dann kann eine Störung angezeigt werden.
Es wird zu erkennen sein, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Verfahren von be ispielhafter Beschaffenheit sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem begrenzenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie auf V6-, I4-, I6-, V12-, Boxer-4- und andere Motorentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und der anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden, ein.

Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent desselben beziehen. Solche Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch die Vorlage von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandte n Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob weiter, enger, gleich oder unterschiedlich im Rahmen gegenüber den ursprünglichen Ansprüchen, werden ebenfalls als innerhalb des Gegenstandes der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet. ZEICHENERKLÄRUNG Fig. 10:

Start	Start
Threshold samples in set of responses?	Schwellenproben in Menge von Reaktionen?
No, Return	Nein, Rücksprung
Yes, Determine expected and measured time delay and line length for each sample collected during DFSO entry	Ja, Erwartete und gemessene Zeitverzögerung und Zeilenlänge für jede während des DFSO-Eintritts erfasste Probe bestimmen
Determine expected and measured time delay andline length for each sample collected during DFSO exit	Erwartete und gemessene Zeitverzögerung und Zeilenlänge für jede während des DFSO-Austritts erfasste Probe bestimmen
Determine average expected and measured entry time delay and line length	Mittlere erwartete und gemessene Eintrittszeitverzögerung und- zeilenlänge bestimmen
Determine average expected and measured exit time delay and line length	Mittlere erwartete und gemessene Austrittszeitverzögerung und- zeilenlänge bestimmen
Determine if sensor degradation is indicated (see fig. 11)	Feststellen, ob Sensor-Funktionsminderung angezeigt wird (siehe Fig. 11)
Sensor degradation? No, Yes	Sensor-Funktionsminderung? Nein, Ja
Exit	Ende
Adjust fuel injection amount and/or timing	Menge und/oder Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung einstellen
Notify vehicle operator if degradation exceeds threshold	Fahrzeugführer benachrichtigen, falls Funktionsminderung Schwelle überschreitet

Claims

Verfahren zum Überwachen eines in einen Motorauspuff gekoppelten Abgassensors, das Folgendes umfasst: das Anzeigen der Abgassensor-Funktionsminderung auf der Grundlage einer Zeitverzögerung und einer Zeilenlänge jeder Probe einer während einer angewiesenen Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gesammelten Menge an Abgassensor-Reaktionen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die angewiesene Veränderung bei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis den Eintritt in die Schubabschaltung (deceleration fuel shut-off – DFSO) oder den Austritt aus derselben umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner, für jede Probe der Menge von Abgassensor-Reaktionen, umfasst, festzustellen, ob vor dem Eintritt in die DFSO oder dem Austritt aus derselben eine Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vorhanden ist, falls eine Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vorhanden ist, dann diese Abgasprob e nicht in die Menge von Abgasreaktionen einzuschließen, und falls keine Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vorhanden ist, dann diese Probe in die Menge von Abgasreaktionen einzuschließen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Zeitverzögerung eine Dauer von einem angewiesenen Eintritt in die DFSO oder Austritt aus derselben bis zu einer Schwellenveränderung bei Lambda ist und wobei die Zeilenlänge auf einer Veränderung von Lambda über die Zeit während des Abgassensor-Ansprechens beruht.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner Folgendes umfasst: falls eine mittlere Zeitverzögerung der Abgassensor-Reaktionen während des DFSO-Eintritts eine erwartete Eintrittszeitverzögerung überschreitet und eine mittlere Zeitverzögerung der Abgassensor-Reaktionen während des DFSO-Austritts eine erwartete Austrittszeitverzögerung nicht überschreitet, das Anzeigen einer Sensor-Funktionsminderung mit Fett-Mager-Verzögerung, und falls die mittlere Zeitverzögerung der Abgassensor-Reaktionen während des DFSO-Austritts die erwartete Austrittszeitverzögerung überschreitet und die mittlere Zeitverzögerung der Abgassensor-Reaktionen während des DFSO-Eintritts die erwartete Eintrittszeitverzögerung nicht überschreitet, das Anzeigen einer Sensor-Funktionsminderung mit Mager-Fett-Verzögerung.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner Folgendes umfasst: falls eine mittlere Zeilenlänge der Abgassensor-Reaktionen während des DFSO-Eintritts eine erwartete Eintrittszeilenlänge überschreitet und eine mittlere Zeilenlänge der Abgassensor-Reaktionen während des DFSO-Austritts eine erwartete Austrittszeilenlänge nicht überschreitet, das Anzeigen einer Sensor-Funktionsminderung mit Fett-Mager-Filter, und falls die mittlere Zeilenlänge der Abgassensor-Reaktionen während des DFSO-Austritts die erwartete Austrittszeilenlänge überschreitet und die mittlere Zeilenlänge der Abgassensor-Reaktionen während des DFSO-Eintritts die erwartete Eintrittszeilenlänge nicht überschreitet, das Anzeigen einer Sensor-Funktionsminderung mit Mager-Fett-Filter.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner Folgendes umfasst: falls eine mittlere Zeitverzögerung der Abgassensor-Reaktionen während des DFSO-Eintritts eine erwartete Eintrittszeitverzögerung überschreitet und eine mittlere Zeitverzögerung der Abgassensor-Reaktionen während des DFSO-Austritts eine erwartete Austrittszeitverzögerung überschreitet, das Anzeigen einer Sensor-Funktionsminderung mit symmetrischer Verzögerung, und falls eine mittlere Zeilenlänge der Abgassensor-Reaktionen während des DFSO-Eintritts eine erwartete Eintrittszeilenlänge überschreitet und eine mittlere Zeilenlänge der Abgassensor-Reaktionen während des DFSO-Austritts eine erwartete Austrittszeilenlänge überschreitet, das Anzeigen einer Sensor-Funktionsminderung mit symmetrischem Filter.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Einstellen einer Menge und/oder Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der angezeigten Funktionsminderung umfasst, wobei die Funktionsminderung asymmetrische Sensorreaktionen auf magere und fette Auslenkungen einschließt.
System für ein Fahrzeug, wobei das System Folgendes umfasst: einen Motor, der ein Kraftstoff-Einspritzungssystem einschließt, einen Abgassensor, der in ein Abgassystem des Motors gekoppelt ist, und ein Steuergerät, das Anweisungen einschließt, die ausführbar sind, um: für jeden Eintritt in die DFSO oder Austritt aus derselben, falls vor dem Eintritt oder Austritt keine Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vorhanden ist, dann eine erfasste Veränderung bei L ambda über die Zeit während des Eintritts oder Austritts zu einer Menge von Abgasreaktionen hinzuzufügen, eine Abgassensor-Funktionsminderung auf der Grundlage einer Zeitverzögerung und einer Zeilenlänge jeder Probe der Menge von Abgassensor-Reaktionen anzuzeigen und eine Menge und/oder Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der angezeigten Funktionsminderung einzustellen.
System nach Anspruch 9, wobei die Anweisungen ferner ausführbar sind, um einen Führer des Fahrzeugs zu benachrichtigen, falls die angezeigte Sensor-Funktionsminderung eine Schwelle überschreitet.
System nach Anspruch 9, wobei die Anweisungen ferner ausführbar sind, um, für jeden Austritt und Eintritt, eine Zeitkonstante aus der erfassten Veränderung bei Lambda zu bestimmen und eine vorhergesagte Schwellenansprechzeit auf der Grundlage der Zeitkonstanten zu bestimmen.
System nach Anspruch 11, wobei die Anweisungen ferner ausführbar sind, um anzuzeigen, dass die Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vorhanden ist, falls sich die vorhergesagte Schwellenansprechzeit von einer gemessenen Schwellenansprechzeit unterscheidet, und anzuzeigen, dass die Störung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht vorhanden ist, falls die vorhergesagte Schwellenansprechzeit der gemessenen Schwellenansprechzeit ähnlich ist.
System nach Anspruch 9, wobei die Zeitverzögerung eine Dauer von einem angewiesenen Eintritt in die DFSO oder Austritt aus derselben bis zu einer Schwellenveränderung bei Lambda ist und wobei die Zeilenlänge auf einer Veränderung von Lambda über die Zeit während des Abgassensor-Ansprechens beruht.