DE102013206378A1

DE102013206378A1 - Verfahren zum einschätzen der ansaugluftfeuchte

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Publication number: DE102013206378A1
Application number: DE102013206378A
Authority: DE
Inventors: Yong-Wha Kim; In Kwang Yoo; Michiel J. Van Nieuwstadt; Brien Lloyd Fulton
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2013-10-17
Also published as: CN103375291A; CN103375291B; RU2638493C2; RU2013116887A; US20130275030A1; US10202923B2

Abstract

Es werden Ausführungsformen zum Einschätzen einer Ansaugluftfeuchte in einem Motor bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst das Motorverfahren das Einstellen eines Motorparameters als Reaktion auf die Ansaugluftfeuchte, die basierend auf einer Konzentration einer oder mehrerer Rohemissionen eingeschätzt wird. Auf diese Weise können einer oder mehrere Abgasemissionssensoren zum Einschätzen der Ansaugluftfeuchte verwendet werden.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren.
Motorbetriebsparameter wie Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Zündzeitpunkt und Abgasrückführung (EGR) können zum Erhöhen der Motoreffizienz und Kraftstoffökonomie und zum Verringern der Emissionen einschließlich Stickstoffoxide (NO_x) eingestellt werden. Ein Faktor, der die Anpassung solcher Betriebsparameter beeinflusst, ist die Ansaugluftfeuchte. Eine hohe Wasserkonzentration in der Ansaugluft kann die Verbrennungstemperaturen, Verdünnung, usw. beeinflussen. Daher kann die Steuerung von Betriebsparametern wie Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Zündzeitpunkt, EGR und dergleichen basierend auf der Feuchte zur Verbesserung der Motorleistung verwendet werden.
US-Patent 6,725,848 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen der Ansaugluftfeuchte durch Verwenden eines Feuchtesensors, der in dem Ansaugkrümmer oder Ladeluftkühler angeordnet ist. Feuchtesensoren können jedoch unter bestimmten Bedingungen ungenau und/oder anfällig für die Verschlechterung sein, wenn sie hohen Motorbetriebstemperaturen ausgesetzt sind.
Die Erfinder haben die Probleme des obigen Ansatzes erkannt und stellen ein Verfahren bereit, das diese zumindest teilweise behebt. In einer Ausführungsform umfasst das Motorverfahren das Anpassen eines Motorparameters als Reaktion auf die Ansaugluftfeuchte, die basierend auf einer Konzentration einer oder mehrerer Rohemissionen eingeschätzt wird.
Zum Beispiel werden Abgas-NO_x- und/oder Feinstaubmessungen mit den erwarteten NO_x- und/oder Feinstaubwerten für einen vorgegebenen Feuchtewert verglichen, um die derzeitigen Feuchtebedingungen zu bestimmen. Auf diese Weise kann die Auswirkung der Ansaugluftfeuchte auf verschiedene Betriebsparameter reduziert werden.
Die oben genannten Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung allein genommen oder in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
Man wird verstehen, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten bereitzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Es sollen keine Hauptmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifiziert werden, dessen Umfang einzig und allein in den Ansprüchen definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die mögliche Nachteile, die oben oder in einem beliebigen Teil der Offenbarung angegeben sind, lösen.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Motors.
2 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einschätzen der Ansaugluftfeuchte basierend auf der Sensorausgabe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
3 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einschätzen der Ansaugluftfeuchte basierend auf der Sensorausgabe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
4 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einschätzen der Ansaugluftfeuchte basierend auf der Sensorausgabe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
5 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Anpassen der Betriebsparameter basierend auf der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Die Konzentration verschiedener Abgasemissionen wie Feinstaub und NO_x kann basierend auf den Verbrennungsbedingungen variieren. Zum Beispiel kann die NO_x-Konzentration zunehmen, wenn die Verbrennungstemperatur zunimmt. Zum Überwachen der Rohemissionen können Fahrzeuge NO_x-, Feinstaub- und andere Emissionssensoren beinhalten. Diese Sensoren können auch zum Überwachen einer Veränderung der Verbrennungsbedingungen verwendet werden, und solche Veränderungen mit den Ansaugluftfeuchteveränderungen korrelieren. Die Feuchtigkeit in der Ansaugluft kann die Ladetemperatur, Verdünnung, usw. beeinflussen und daher können die verschiedenen Motorbetriebsparameter basierend auf der Ansaugluftfeuchte zum Aufrechterhalten der Verbrennungsstabilität angepasst werden. Während der Auswahlbedingungen kann die NO_x- und Feinstaubsensorausgabe überwacht werden, um die Ansaugluftfeuchte einzuschätzen. Zum Beispiel kann die NO_x-Konzentration in dem Abgas umgekehrt mit der Ansaugfeuchte korrelieren und die Feinstaubkonzentration in dem Abgas kann positiv mit der Ansaugfeuchte korrelieren. Ferner kann in einigen Ausführungsformen eingeschätztes NO_x und Feinstaub mit der NO_x- und Feinstaubsensorausgabe verglichen werden und die geschätzte Feuchte basierend auf der Differenz zwischen dem jeweils eingeschätzten und gemessenen NO_x und Feinstaub angepasst werden. 1 zeigt einen Motor mit einem NO_x-Sensor, einem Feinstaubsensor und einer Steuerung, die zum Ausführen der Verfahren aus 2 bis 5 konfiguriert ist.
In Bezug auf 1 ist ein schematisches Schaubild eines Zylinders eines mehrzylindrigen Motors 10 dargestellt, der in ein Antriebssystem eines Automobils aufgenommen werden kann. Motor 10 kann zumindest teilweise von einem Steuersystem mit einer Steuerung 12 und durch Eingabe eines Fahrzeugbedieners 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 130 ein Beschleunigungspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Die Verbrennungskammer (z. B. Zylinder) 30 von Motor 10 kann Verbrennungskammerwände 32 mit dem Kolben 36 darin angeordnet enthalten. In einigen Ausführungsformen kann die Fläche des Kolbens 36 in dem Zylinder 30 eine Schale aufweisen. Der Kolben 36 kann an der Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, sodass die reziproke Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs über ein zwischengeschaltetes Getriebesystem gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor mit der Kurbelwelle 40 über ein Schwungrad gekoppelt sein, um einen Startbetrieb des Motors 10 zu ermöglichen.
Die Verbrennungskammer 30 kann die Ansaugluft von dem Ansaugkrümmer 44 über den Ansaugdurchgang 42 erhalten und die Verbrennungsgase über den Abgasdurchgang 48 ausstoßen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Abgasdurchgang 48 können selektiv über das entsprechende Ansaugventil 52 oder Ablassventil 54 mit der Verbrennungskammer 30 in Kommunikation stehen. In einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehrere Ansaugventile und/oder zwei oder mehrere Ablassventile enthalten.
In diesem Beispiel können das Ansaugventil 52 und die Ablassventile 54 durch Nockenbetätigung der entsprechenden Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils eine oder mehrere Nocken aufweisen und ein oder mehrere Systeme mit Nockenprofilschaltung (CPS), variabler Nockenwellensteuerung (VCT), variabler Ventilsteuerung (VVT) und/oder variabler Ventilhubsteuerung (VVL) benutzen, die von der Steuerung 12 zum Variieren des Ventilbetriebs betrieben werden können. Die Position des Ansaugventils 52 und Ablassventils 54 können von den Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Ansaugventil 52 und/oder das Ablassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 alternativ ein Ansaugventil beinhalten, das über die elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Ablassventil, das über die Nockenbetätigung mit CPS- und/oder VCT-System gesteuert wird.
Der Kraftstoffeinspritzer 66 ist direkt mit der Verbrennungskammer 30 zum Einspritzen von Kraftstoff direkt dort hinein gekoppelt, je nach der Pulsweite des Signals FPW, das von der Steuerung 12 über den Elektroantrieb 68 erhalten wird. Auf diese Weise stellt der Kraftstoffeinspritzer 66 die sogenannte Direkteinspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskammer 30 bereit. Der Kraftstoffeinspritzer kann zum Beispiel an der Seite der Verbrennungskammer oder an der Oberseite der Verbrennungskammer montiert sein. Der Kraftstoff kann dem Kraftstoffeinspritzer 66 über ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffzuteiler aufweist.
Die Verbrennung in Motor 10 kann verschiedener Art sein, je nach den Betriebsbedingungen. Obgleich 1 einen Kompressionszündungsmotor darstellt, wird man zu schätzen wissen, dass die Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, mit jedem geeigneten Motor verwendet werden können, einschließlich Diesel- und Benzinkompressionszündungsmotoren, Funkenzündungsmotoren, Direkt- oder Saugrohreinspritzungsmotoren, usw., aber nicht darauf beschränkt. Ferner können verschiedene Kraftstoffe und/oder Kraftstoffgemische wie Diesel, Biodiesel usw. verwendet werden.
Der Ansaugdurchgang 42 kann die Drosselklappen 62 und 63 mit Drosselklappenscheiben 64 bzw. 65 aufweisen. In diesem bestimmten Beispiel kann die Position der Drosselklappenscheibe 64 und 65 von der Steuerung 12 über Signale variiert werden, die einem Elektromotor oder Aktuator bereitgestellt werden, die in den Drosselklappen 62 und 63 enthalten sind, in einer Konfiguration, die allgemein als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise können die Drosselklappen 62 und 63 zum Variieren der Ansaugluft, die der Verbrennungskammer 30 und anderen Motorzylindern bereitgestellt wird, betrieben werden. Die Positionen der Drosselklappenscheiben 64 und 65 können von der Steuerung 12 über Drosselklappenpositionssignale TP bereitgestellt werden. Druck, Temperatur und Massendurchsatz können an verschiedenen Stellen entlang des Ansaugdurchgangs 42 und Ansaugkrümmers 44 gemessen werden. Zum Beispiel kann der Ansaugdurchgang 42 einen Massenluftdurchsatzsensor 120 zum Messen des Reinluftmassendurchsatzes aufweisen, der durch die Drosselklappe 63 eintritt. Der Reinluftmassendurchsatz kann mit der Steuerung 12 über das MAF-Signal in Kommunikation stehen.
Der Motor 10 kann ferner eine Verdichtungsvorrichtung wie einen Turbolader oder einen Superlader mit mindestens einem Verdichter 162 aufweisen, der stromaufwärts vom Ansaugkrümmer 44 angeordnet ist. Für einen Turbolader kann der Verdichter 162 mindestens teilweise von einer Turbine 164 (z. B. über eine Welle) angetrieben werden, die entlang des Abgasdurchgangs 48 angeordnet ist. Für einen Superlader kann der Verdichter 162 zumindest teilweise von dem Motor und/oder einer Elektromaschine angetrieben werden und braucht keine Turbine aufzuweisen. Daher wird die Verdichtungsmenge, die einem oder mehreren Zylindern des Motors über einen Turbolader oder Superlader bereitgestellt wird, von der Steuerung 12 variiert. Es können verschiedene Turboladeranordnungen verwendet werden. Zum Beispiel kann ein variabler Turbolader mit variabler Turbinengeometrie (VNT) verwendet werden, wenn eine Schubdüsenverstellung stromaufwärts und/oder stromabwärts von der Turbine in der Ablassleitung zum Verstellen der wirksamen Gasexpansion durch die Turbine angefordert wird. Noch andere Ansätze können zum Variieren der Expansion in dem Abgas verwendet werden, zum Beispiel ein Wastegate-Ventil.
Eine Ladeluftkühler 154 kann stromabwärts vom Verdichter 162 und stromaufwärts vom Ansaugventil 52 aufgenommen werden. Der Ladeluftkühler 154 kann zum Kühlen von Gasen konfiguriert sein, die zum Beispiel durch Kompression durch den Verdichter 162 erwärmt wurden. In einer Ausführungsform kann der Ladeluftkühler 154 stromaufwärts von Drosselklappe 62 angeordnet sein. Druck, Temperatur und Massenluftdurchsatz können stromabwärts von dem Verdichter 162 gemessen werden, wie mit Sensor 145 oder 147. Die gemessenen Ergebnisse können der Steuerung 12 von den Sensoren 145 und 147 über die Signale 148 bzw. 149 mitgeteilt werden. Der Druck und die Temperatur können stromaufwärts von dem Verdichter 162 gemessen werden, wie mit Sensor 153, und der Steuerung 12 über das Signal 155 mitgeteilt werden.
Ferner kann in den offenbarten Ausführungsformen ein EGR-System einen gewünschten Anteil von Abgas aus dem Abgasdurchgang 48 zum Ansaugkrümmer 44 leiten. 1 zeigt ein HP-EGR-System und ein LP-EGR-System, eine alternative Ausführungsform kann jedoch nur ein LP-EGR-System enthalten. Das HP-EGR (Hochdruck Abgasrückführung) wird durch den HP-EGR-Durchgang 140 von stromaufwärts der Turbine 164 zu stromabwärts des Verdichters 162 geleitet. Die Menge von HP-EGR, das dem Ansaugkrümmer 44 bereitgestellt wird, kann von der Steuerung 12 über das HP-EGR-Ventil 142 variiert werden. Das LP-EGR (Niederdruck Abgasrückführung) wird durch den LP-EGR-Durchgang 150 von stromabwärts der Turbine 164 zu stromaufwärts des Verdichters 162 geleitet. Die Menge von LP-EGR, das dem Ansaugkrümmer 44 bereitgestellt wird, kann von der Steuerung 12 über das LP-EGR-Ventil 152 variiert werden. Das HP-EGR-System kann einen HP-EGR-Kühler 146 aufweisen und das LP-EGR-System kann den LP-EGR-Kühler 158 aufweisen, um Wärme aus den EGR-Gasen zum Beispiel in das Motorkühlmittel abzuleiten.
Unter einigen Bedingungen kann das EGR-System zum Regulieren der Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemisches in der Verbrennungskammer 30 verwendet werden. Daher kann es wünschenswert sein, den EGR-Massendurchsatz zu messen oder einzuschätzen. Die EGR-Sensoren können innerhalb der EGR-Durchgänge angeordnet sein und eine Anzeige für eines oder mehrere von Massendurchsatz, Druck, Temperatur, O₂-Konzentration und Abgaskonzentration sein. Zum Beispiel kann ein HP-EGR-Sensor 144 innerhalb des HP-EGR-Durchgangs 140 angeordnet sein.
In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere Sensoren innerhalb des LP-EGR-Durchgangs 150 angeordnet sein, um eine Anzeige eines oder mehrerer von Druck, Temperatur, Luft-Kraftstoffverhältnis des durch den LP-EGR-Durchgangs zurückgeführten Abgases bereitzustellen. Das durch den LP-EGR-Durchgang 150 umgeleitete Abgas kann mit frischer Ansaugluft an der Mischstelle verdünnt werden, die an der Verbindung von LP-EGR-Durchgang 150 und Ansaugdurchgang 42 angeordnet ist. Insbesondere kann durch Anpassen des LP-EGR-Ventils 152 in Koordination mit einer ersten Luftansaugdrosselklappe 63 (die in dem Luftansaugdurchgang der Luftansaugung, stromaufwärts vom Verdichter angeordnet ist) eine Verdünnung des EGR-Flusses eingestellt werden.
Eine anteilige Verdünnung des LP-EGR-Flusses kann von der Ausgabe eines Sensors 145 in dem Motoransaug-Gasstrom abgeleitet werden. Insbesondere kann der Sensor 145 stromabwärts von der ersten Ansaugdrosselklappe 63 angeordnet sein, stromabwärts von LP-EGR-Ventil 152 und stromaufwärts von der zweiten Hauptansaugdrosselklappe 62, sodass die LP-EGR-Verdünnung an oder in der Nähe der Hauptansaugdrosselklappe präzise bestimmt werden kann. Der Sensor 145 kann zum Beispiel eine Lambdasonde wie ein UEGO-Sensor sein.
Der Abgassensor 126 ist mit dem Ablassdurchgang 48 stromabwärts von der Turbine 164 gekoppelt dargestellt. Der Sensor 126 kann jeder geeignete Sensor zum Bereistellen einer Anzeige eines Abgasluft-/Kraftstoffverhältnisses wie eine lineare Lambdasonde oder Breitband-Lambdasonde (universale oder Breitband-Abgas-Lambdasonde), eine Zweistufen-Lambdasonde oder EGO, eine HEGO (erhitzte EGO), HC oder CO-Sensor sein. Ferner kann der Ablassdurchgang 48 zusätzliche Sensoren aufweisen, einschließlich den NO_x-Sensor 128 und einen Feinstaubsensor 129, der die Feinstaubmasse und/oder -konzentration in dem Abgas anzeigt. In einem Beispiel kann der Feinstaubsensor durch Ansammeln von Rußpartikeln über die Zeit und Bereitstellen einer Anzeige des Grads der Ansammlung als Maß für die Abgasrußwerte betrieben werden.
Die Emissionssteuerungsvorrichtungen 71 und 72 sind entlang des Abgasdurchgangs 48 stromabwärts von dem Abgassensor 126 angeordnet dargestellt. Die Vorrichtungen 71 und 72 können ein selektives Katalysatorreduktionssystem (SCR-System), ein Dreiwege-Katalysator (TWC), NO_x-Falle, verschiedene andere Emissionssteuerungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 71 ein TWC und die Vorrichtung 72 ein Partikelfilter (PF) sein. In einigen Ausführungsformen kann der PF 72 stromabwärts vom TWC 71 (wie in 1 dargestellt) angeordnet sein, während in anderen Ausführungsformen der PF 72 stromaufwärts von dem TWC 72 angeordnet sein kann (nicht in 1 dargestellt).
Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer dargestellt, der die Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabeports 104, wobei ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, in diesem Beispiel als schreibgeschützter Speicherchip 106 dargestellt, Zufallszugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einem Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Signalen verschiedene Signale von den Sensoren empfangen, die mit dem Motor 10 gekoppelt sind, einschließlich die Messung des induzierten Massenluftdurchsatzes (MAF) von dem Massenluftsensor 120; der Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von dem Temperatursensor 112, der mit der Kühlhülse 114 gekoppelt ist; des Profilzündungsaufnahmesignals (PIP) aus dem Halleffektsensor 118 (oder einem anderen Typ), der mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; der Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappenpositionssensor, und des absoluten Krümmerdrucksignals MAP vom Sensor 122. Das Motordrehzahlsignal, U/MIN, kann von der Steuerung 12 aus dem PIP-Signal erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP aus dem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Anzeige des Vakuums oder Drucks in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Es sei darauf hingewiesen, dass die verschiedenen Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie ein MAF-Sensor ohne MAP-Sensor und umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Anzeige eines Motordrehmoments ausgeben. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der erfassten Motordrehzahl eine Einschätzung der Ladung (einschließlich Luft), die in den Zylinder induziert wird, bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der auch als ein Motordrehmomentsensor verwendet wird, eine vorbestimmte Anzahl von gleich beabstandeten Impulsen für jede Umdrehung der Kurbelwelle erzeugen.
Das schreibgeschützte Speichermedium 106 kann mit computerlesbaren Daten programmiert werden, die von dem Prozessor 102 zum Ausführen der Verfahren, die unten beschrieben sind, ausführbar sind, sowie andere Varianten, die antizipiert werden können, aber nicht spezifisch aufgeführt sind.
Wie oben beschrieben, zeigt 1 nur einen Zylinder eines mehrzylindrigen Motors, und, dass jeder Zylinder auf ähnliche Weise seinen eigenen Satz Ansaug- und Ablassventile, Einspritzer usw. aufweisen kann.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 200 zum Einschätzen der Ansaugluftfeuchte basierend auf der NO_x-Sensorausgabe darstellt. Das Verfahren 200 wird von einer Steuerung wie Steuerung 12 aus 12 ausgeführt, gemäß den darin gespeicherten Anweisungen. Das Verfahren 200 benutzt eine anfangs eingeschätzte Ansaugfeuchte zusammen mit zusätzlichen Betriebsparametern zum Berechnen einer eingeschätzten Abgas-NO_x-Konzentration. Das eingeschätzte NO_x wird dann mit der NO_x-Konzentration wie von dem NO_x-Sensor gemessen, verglichen, und die anfangs geschätzte Ansaugfeuchte basierend auf der Differenz zwischen dem geschätzten und dem gemessenen NO_x angepasst, um eine derzeitige eingeschätzte Ansaugluftfeuchte zu bestimmen.
Das Verfahren 200 umfasst bei 202 das Bestimmen von Motorbetriebsparametern. Die bestimmten Motorbetriebsparameter umfassen Motordrehzahl, Motorlast, ECT, MAP, MAF, VGT oder Wastegate-Position, Nockenwellenzeitsteuerung, Kraftstoffeinspritzmenge und -zeitsteuerung usw. Die bestimmten Motorbetriebsparameter können eine anfangs eingeschätzte Ansaugluftfeuchte beinhalten. Die Ansaugluftfeuchte kann den Luftfeuchtewert in dem Ansaugkrümmer und/oder den Ladeluftfeuchtewert in den Verbrennungszylindern vor der Verbrennung beinhalten. Die anfangs eingeschätzte Ansaugluftfeuchte kann eine zuvor eingeschätzte Ansaugluftfeuchte beinhalten. In einer anderen Ausführungsform kann die anfangs eingeschätzte Ansaugluftfeuchte die Feuchte umfassen, die basierend auf den Betriebsbedingungen eingeschätzt wurde, wie Motortemperatur, Massenluftdurchsatz, Krümmerdruck, usw. Ferner kann in einigen Ausführungsformen die anfangs eingeschätzte Ansaugluftfeuchte ein voreingestellter Wert sein, wie eine durchschnittliche Umgebungsfeuchte basierend, zum Beispiel, auf der Geografie, Zeit im Jahr, usw.
Bei 204 wird bestimmt, ob der Motor unter gleichbleibenden Bedingungen betrieben wird. Gleichbleibende Bedingungen können durch Vergleichen einiger oder sämtlicher bestimmter Motorbetriebsparameter mit den zuvor bestimmten Motorbetriebsparametern bestimmt werden. Zum Beispiel kann die Motordrehzahl und -ladung für eine vorgegebene Dauer gesammelt werden, wie eine Sekunde, fünf Sekunden, zehn Sekunden, usw. und wenn die Drehzahl und die Ladung sich nicht um eine Schwellenwertmenge verändern, wie 10 %, sind die gleichbleibenden Bedingungen angezeigt.
Wenn die gleichbleibenden Bedingungen angezeigt werden, geht das Verfahren 200 zu 206, um die Abgas-NO_x-Konzentration basierend auf den gleichbleibenden Verbrennungsbedingungen und der eingeschätzten Feuchte einzuschätzen. Wenn die gleichbleibenden Bedingungen nicht angezeigt werden, geht das Verfahren 200 zu 208, um die Abgas-NO_x-Konzentration basierend auf den vorübergehenden Verbrennungsbedingungen und der eingeschätzten Feuchte einzuschätzen. Das Einschätzen von NO_x während gleichbleibender Bedingungen und das Einschätzen von NO_x während vorübergehender Bedingungen benutzen beide bestimmte Motorbetriebsparameter während der vorübergehenden Bedingungen, wie Einspritzzeitsteuerung und Motortemperatur, um die NO_x-Rohwerte während des Übergangs vorherzusagen. Ferner kann das vorhergesagte NO_x von beiden Bedingungen zusammen mit dem NO_x verwendet werden, das von dem Sensor gemessen wird, um die anfangs eingeschätzte Ansaugluftfeuchte (wie unten näher erklärt) anzupassen. Die zwei Bedingungen unterscheiden sich jedoch durch eingegebenen Fehler, Auftrittshäufigkeit und andere Parameter und können daher in unterschiedlichen relativen Beiträgen der Luftfeuchte zu den vorhergesagten NO_x-Werten resultieren.
Zunächst in Bezug auf die NO_x-Einschätzung während gleichbleibender Bedingungen bei 206 kann das NO_x basierend auf derzeitigen Motorparametern eingeschätzt werden, einschließlich Einspritzzeitsteuerung, Kraftstoffeinspritzmenge, Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Motorlast, Motortemperatur und die bei 202 eingeschätzte Feuchte. Die gleichbleibenden Bedingungen können jedoch zu einem stationären Fehler führen, wobei die Eingabe in das System (z. B. angefordertes Luft-Kraftstoff-Verhältnis) nicht mit der tatsächlichen Ausgabe (z. B. Luft-Kraftstoffverhältnis wie von einem Abgassensor gemessen) übereinstimmt. Dies kann zum Beispiel zu einem geringeren relativen Beitrag der Veränderung in der Feuchte zu der resultierenden Veränderung der NO_x-Werte führen. Um dies zu vermeiden, kann das NO_x mehrfach über eine vorgegebene Dauer eingeschätzt werden, zum Beispiel einmal alle 100 ms für fünf Sekunden, und der Durchschnitt der vorgesehenen NO_x-Konzentrationen genommen werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein gleichbleibender Fehler, der von bestimmten Motorbetriebsparametern verursacht wird, den Effekt der Feuchte auf den eingeschätzten NO_x überschatten und daher kann das Einschätzen von NO_x bei gleichbleibenden Bedingungen das Entfernen bestimmter Betriebsparameter aus der NO_x-Einschätzung umfassen, wie zum Beispiel das angeforderte Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
In Bezug auf die NO_x-Einschätzung bei vorübergehenden Bedingungen bei 208 kann, ähnlich wie beim Einschätzen von NO_x bei gleichbleibenden Bedingungen, das NO_x während vorübergehender Bedingungen, wie z. B. beim Öffnen der Drosselklappe, eingeschätzt werden, wobei diese auf den Motorbetriebsparametern basieren, die während des vorübergehenden Betriebs gesammelt werden. Diese Betriebsparameter schließen die Einspritzzeitsteuerung, Kraftstoffeinspritzmenge, Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Motorlast, Motortemperatur usw. und die bei 202 eingeschätzte Feuchte ein. In einigen Ausführungsformen kann das NO_x für mehrere vorübergehende Bedingungen vorhergesagt und die vorhergesagten NO_x-Werte gemittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können bestimmte Betriebsparameter von der NO_x-Berechnung entfernt werden, wie zum Beispiel die LP-EGR-Menge. Da einige Betriebsparameter (wie LP-EGR) eine Verzögerung der Reaktion auf eine vorübergehende Bedingung erleiden, dürfen diese Parameter nicht in der vorübergehenden NO_x-Vorhersage verwendet werden, oder sie können angepasst/anders gewichtet werden als bei gleichbleibenden Bedingungen. Ferner können in einigen Ausführungsformen die Betriebsparameter, die zum Bestimmen der vorübergehenden NO_x-Werte verwendet werden, die Gleichen sein wie die Betriebsparameter, die zum Bestimmen der gleichbleibenden NO_x-Werte verwendet werden. In anderen Ausführungsformen können die Betriebsparameter jedoch unterschiedlich sein und/oder sich etwas überschneiden.
In einem Beispiel können, weil die vorübergehende NO_x-Einschätzung weniger anfällig für Abweichungen und andere stationäre Fehler in den Sensoren und Aufzeichnungsdaten ist, die vorübergehenden NO_x-Aufzeichnungen zum Identifizieren genauerer Korrekturen der eingeschätzten Feuchte verwendet werden. Zum Beispiel können beim Öffnen der Drosselklappe die Veränderungen der Größe einer NO_x-Spitze für einen vorgegebenen Satz an Betriebsparametern genauer mit den Feuchteveränderungen korreliert werden und damit eine verbesserte Feuchteerfassung bereitstellen.
Verfahren 200 geht zu 210, um den geschätzten NO_x mit dem gemessenen NO_x nach Einschätzen des NO_x während gleichbleibender oder vorübergehender Bedingungen zu vergleichen. In einigen Ausführungsformen kann das NO_x nur während der gleichbleibenden Bedingungen oder nur während der vorübergehenden Bedingungen eingeschätzt werden. In anderen Ausführungsformen kann das NO_x sowohl während gleichbleibender Bedingungen als auch vorübergehender Bedingungen eingeschätzt werden und die eingeschätzten Feuchtekorrekturen (die unten näher beschrieben sind) können jeweils gemittelt werden. Das geschätzte NO_x kann mit den NO_x-Werten, die von dem NO_x-Sensor gemessen werden, verglichen werden. Wenn das geschätzte NO_x mehrfach über eine Zeitdauer geschätzt wurde, kann es mit einem durchschnittlich gemessenen NO_x für diese Zeitdauer verglichen werden.
Bei 212 wird bestimmt, of das geschätzte NO_x innerhalb eines Schwellenwertbereichs des gemessenen NO_x liegt. Der Schwellenwertbereich kann ein geeigneter Bereich sein, wie innerhalb von 1 %, innerhalb von 5 %, innerhalb von 10 %, usw. Wenn Ja, geht das Verfahren 200 zu 214, um die anfangs geschätzte Ansaugluftfeuchte als derzeitige Ansaugluftfeuchte beizubehalten. Da die NO_x-Werte, die durch Verwenden der anfangs geschätzten Ansaugluftfeuchte vorhergesagt wurden, ungefähr gleich sind wie die gemessenen NO_x-Werte, hat sich die derzeitige Ansaugfeuchte nicht von der anfänglichen Einschätzung geändert. Wenn die Antwort bei 212 jedoch Nein ist, d. h., wenn das geschätzte NO_x nicht innerhalb eines Schwellenwertbereichs des gemessenen NO_x liegt, geht das Verfahren 200 zu 216, um die anfangs geschätzte Feuchte basierend auf der Differenz zwischen dem gemessenen NO_x und dem geschätzten NO_x anzupassen. Auf diese Weise kann die Veränderung der NO_x-Werte von geschätzt zu gemessen einer Veränderung der Feuchte weg von der anfangs geschätzten Feuchte zugeschrieben werden. Nach dem Bestimmen der derzeitigen Ansaugluftfeuchte wird das Verfahren 200 zurückgesetzt.
3 zeigt ein Verfahren 300 zum Einschätzen der Ansaugluftfeuchte basierend auf der Feinstaubsensorausgabe. Das Verfahren 300 wird von einer Steuerung wie Steuerung 12 aus 1 ausgeführt, gemäß den darin gespeicherten Anweisungen. Das Verfahren 300 benutzt eine anfangs eingeschätzte Ansaugfeuchte zusammen mit zusätzlichen Betriebsparametern zum Berechnen einer eingeschätzten Abgas-Feinstaubkonzentration. Ähnlich wie bei Verfahren 200, wie oben in Bezug auf 2 beschrieben, wird der geschätzte Feinstaub dann mit der Feinstaubkonzentration, wie von dem Feinstaubsensor gemessen, verglichen, und die anfangs geschätzte Ansaugfeuchte kann basierend auf der Differenz zwischen dem geschätzten und dem gemessenen Feinstaub angepasst werden, um eine derzeitige eingeschätzte Ansaugluftfeuchte zu bestimmen. Das Verfahren 300 ist im Wesentlichen deckungsgleich mit Verfahren 200, dennoch können die Betriebsparameter, die zum Einschätzen des Feinstaubs verwendet werden, von den Betriebsparametern zum Bestimmen von NO_x abweichen.
Das Verfahren 300 umfasst bei 302 das Bestimmen von Motorbetriebsparametern. Die bestimmten Motorbetriebsparameter umfassen Motordrehzahl, Motorlast, ECT, MAP, MAF, VGT oder Wastegate-Position, Nockenwellenzeitsteuerung, Kraftstoffeinspritzmenge und -zeitsteuerung usw. Die bestimmten Motorbetriebsparameter können eine anfangs geschätzte Ansaugluftfeuchte beinhalten, ähnlich wie die anfängliche Ansaugluftfeuchte, die oben in Bezug auf Verfahren 200 bestimmt wird. Bei 304 wird bestimmt, ob gleichbleibende Bedingungen vorliegen. Wenn Ja, geht das Verfahren 300 zu 306, um den Feinstaub basierend auf den gleichbleibenden Verbrennungsbedingungen und der geschätzten Feuchte einzuschätzen. Das Berechnen einer geschätzten Feinstaubkonzentration während des gleichbleibenden Betriebs kann wie ein geschätzter NO_x bei gleichbleibendem Betrieb sein. Die Betriebsparameter, die zum Berechnen des Feinstaubs verwendet werden, können jedoch unterschiedlich zu denen zur Berechnung von NO_x sein. Zum Beispiel kann der Feinstaub von Veränderungen im Luft-Kraftstoff-Verhältnis stärker beeinflusst sein als die NO_x-Werte. Ferner kann, während die Ansaugluftfeuchte dazu führen kann, dass die NO_x-Werte abnehmen, die Ansaugluftfeuchte dazu führen, dass der Feinstaubwert zunimmt.
Wenn keine gleichbleibenden Bedingungen vorliegen, geht das Verfahren 300 zu 308, um die Feinstaubwerte basierend auf vorübergehenden Verbrennungsbedingungen zu bestimmen, ähnlich wie beim Einschätzen von NO_x bei vorübergehenden Bedingungen. Die Betriebsparameter, die zum Einschätzen des Feinstaubs verwendet werden, können jedoch unterschiedlich zu den Parametern zum Einschätzen von NO_x sein.
Sowohl 306 als auch 308 gehen zu 310, um den geschätzten Feinstaub und die Feinstaubsensorausgabe zu vergleichen. Die gleichbleibenden und/oder vorübergehenden, geschätzten Feinstaubkonzentrationen können mit den gemessenen Feinstaubwerten verglichen werden. Bei 312 wird bestimmt, ob der geschätzte Feinstaub innerhalb eines Schwellenwertbereichs (zum Beispiel wie der Schwellenwertbereich von Verfahren 200) liegt. Wenn Ja, geht das Verfahren 300 zu 314, um die anfangs geschätzte Ansaugluftfeuchte als derzeitige Ansaugluftfeuchte beizubehalten. Wenn Nein, geht das Verfahren 300 zu 316, um die anfangs geschätzte Ansaugfeuchte basierend auf der Differenz zwischen dem geschätzten Feinstaub und dem gemessenen Feinstaub zum Berechnen der derzeitigen Ansaugluftfeuchte zu korrigieren. Nach dem Bestimmen der derzeitigen Ansaugluftfeuchte wird das Verfahren 300 zurückgesetzt. 4 zeigt ein Verfahren 400 zum Einschätzen der Ansaugluftfeuchte basierend auf der Emissionssensorausgabe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Verfahren 400 kann von Steuerung 12 gemäß den darin gespeicherten Anweisungen ausgeführt werden. Das Verfahren 400 schätzt die Ansaugluftfeuchte basierend auf den gemessenen NO_x- und/oder Feinstaubwerten. Während der Auswahlbetriebsparameter können die NO_x- und Feinstaubwerte direkt mit der Ansaugluftfeuchte korreliert werden. Wenn der Motor unter diesen Bedingungen betrieben wird, kann die Ansaugluftfeuchte durch Zugreifen auf eine Nachschlagetabelle bestimmt werden, die in dem Speicher der Steuerung gespeichert ist, der bestimmte Motorbetriebsparameter erfasst und die Ansaugluftfeuchte mit den NO_x- und/oder Feinstaubwerten korreliert.
Das Verfahren 400 beinhaltet bei 402 das Bestimmen von Motorbetriebsparametern. Die bestimmten Motorbetriebsparameter umfassen Motordrehzahl, Motorlast, ECT, MAP, MAF, VGT oder Wastegate-Position, Nockenwellenzeitsteuerung, Kraftstoffeinspritzmenge und -zeitsteuerung usw. Wenn ein Untersatz oder alle bestimmten Motorbetriebsparameter innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen (z. B. stöchiometrisches Luft-Kraftstoffverhältnis, geringe Last, geringe Drehzahl, VGT an Standardposition usw.) geht Verfahren 400 zu 404, um die Ansaugluftfeuchte basierend auf einem oder mehreren Rohemissionskonzentrationen zu bestimmen. Wenn die Betriebsparameter nicht in dem gewünschten Bereich liegen, kann das Verfahren 400 zurückkehren zu der Stelle, an der die Betriebsparameter innerhalb des Bereichs liegen. Alternativ können ein oder mehrere Betriebsparameter angefordert werden, für einen kurzen Zeitraum innerhalb des Bereichs zu liegen, damit die Feuchte bestimmt werden kann. Zum Beispiel kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis vorübergehend angepasst werden.
Das Bestimmen der Ansaugluftfeuchte kann bei 406 das Nachschlagen der Feuchte für die gemessenen NO_x-Werte beinhalten. Alternativ oder zusätzlich kann das Bestimmen der Ansaugluftfeuchte bei 408 das Nachschlagen der Ansaugfeuchte für die gemessenen Feinstaubwerte beinhalten. In einigen Ausführungsformen können nur die NO_x- oder Feinstaubwerte zum Einschätzen der Ansaugluftfeuchte verwendet werden. In anderen Ausführungsformen können sowohl die NO_x- als auch die Feinstaubwerte zum Einschätzen der Ansaugluftfeuchte verwendet werden, zum Beispiel können die geschätzten Feuchten gemittelt werden.
Bei 410 kann die geschätzte Feuchte basierend auf den Betriebsparametern angepasst werden. Wenn zum Beispiel einer oder mehrere Motorbetriebsparameter, die bei 402 bestimmt werden, außerhalb des Bereichs in der Nachschlagetabelle aufgezeichnet werden, kann eine Korrektur angewendet werden, um die geschätzte Feuchte basierend auf dem Betriebsparameter anzupassen. Wenn zum Beispiel die Motortemperatur höher ist als der für die Nachschlagetabelle spezifizierte Bereich, kann die eingeschätzte Feuchte angepasst, d. h. die Feuchte kann erhöht werden. Nach dem Bestimmen der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte wird das Verfahren 400 zurückgesetzt.
Daher stellen die Verfahren 200, 300 und 400 aus 2 bis 4 das Einschätzen der Ansaugluftfeuchte bereit. Die Verfahren können einzeln oder in Kombination, parallel oder nacheinander ausgeführt werden. Zum Beispiel können beide Verfahren 200 und 300 parallel durchgeführt und die eingeschätzte Ansaugfeuchte gemittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Verfahren 200 und 300 miteinander verglichen werden, um sicherzustellen, dass jedes Modell gültig ist und/oder um eine mögliche Sensor-Verschlechterung zu bestimmen (wenn die Modelle zum Beispiel in bedeutend unterschiedlichen eingeschätzten Feuchten resultieren). In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 400 anstelle der Verfahren 200 und 300 ausgeführt werden. Da das Verfahren 400 die Ansaugluftfeuchte unabhängig von der anfänglichen Ansaugluftfeuchte einschätzt, kann das Verfahren 400 am Anfang zum Einschätzen der Ansaugluftfeuchte verwendet werden. Diese anfangs eingeschätzte Ansaugluftfeuchte kann dann während der Ausführung von Verfahren 200 und/oder 300 verwendet werden, zum Beispiel als die anfangs eingeschätzte Ansaugluftfeuchte, die bei 202 und 302 bestimmt wird. Die derzeitige eingeschätzte Ansaugluftfeuchte, die von einem oder mehreren beliebigen der Verfahren 200, 300 und 400 bestimmt wird, kann zum Anpassen der Motorbetriebsparameter zum Beibehalten der gewünschten Verbrennungsbedingungen und/oder zum Verhindern der Verbrennungsinstabilität verwendet werden, wie unten in Bezug auf 5 beschrieben.
5 zeigt ein Verfahren 500 zum Anpassen der Betriebsparameter basierend auf der eingeschätzten Feuchte. Das Verfahren 500 kann von Steuerung 12 gemäß den in dem Speicher gespeicherten Anweisungen ausgeführt werden. Verfahren 500 umfasst bei 502 das Bestimmen einer derzeitigen eingeschätzten Ansaugluftfeuchte. Die derzeitige Ansaugluftfeuchte kann gemäß Verfahren 200 aus 2, Verfahren 300 aus 3 und/oder Verfahren 400 aus 4 eingeschätzt werden. Bei 504 wird bestimmt, ob die derzeitige Feuchte von der zuvor eingeschätzten Feuchte abweicht. Wenn die derzeitige Feuchte ähnlich einer vorherigen Feuchte ist, wenn zum Beispiel die Feuchten im Wesentlichen gleich sind (z. B. um weniger als 10 % abweichen), geht Verfahren 500 zu 508, um die derzeitigen Betriebsparameter beizubehalten. Wenn die derzeitige Feuchte unterschiedlich zu der vorherigen Feuchte ist, d. h., wenn die Feuchte seit der vorherigen Feuchtebestimmung zu- oder abgenommen hat, können die derzeitigen Betriebsparameter nicht optimiert oder anders eingestellt werden, um eine stabile Verbrennung bereitzustellen. Daher geht das Verfahren 500 zu 506, um einen oder mehrere Motorbetriebsparameter basierend auf der derzeitigen Ansaugluftfeuchte anzupassen.
Als Reaktion auf die bei 502 bestimmte Ansaugluftfeuchte können mehrere Betriebsparameter unter ausgewählten Motorverbrennungsbedingungen angepasst werden. Solche Betriebsparameter können u. a. eine EGR-Menge, Zündzeitpunkt, Luft-Kraftstoff-Verhältnis und VCT sein. Bei Verbrennungsmotoren ist es wünschenswert, die Motorbetriebsparameter wie Zündzeitpunkt und Nockenwellenzeitsteuerung zu planen, um die Motorleistung zu optimieren. In einigen Ausführungsformen kann nur ein Parameter als Reaktion auf die Feuchte angepasst werden. In anderen Ausführungsformen kann jede Kombination oder Unterkombination dieser Betriebsparameter als Reaktion auf die eingeschätzte Ansaugluftfeuchte angepasst werden.
In einer Beispielsausführungsform kann eine Abgasrückführungsmenge (EGR-Menge) basierend auf der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte angepasst werden. Zum Beispiel kann in einer Bedingung die Wasserkonzentration in der Luft, die das Fahrzeug umgibt, aufgrund einer Wetterbedingung wie Nebel höher sein; daher wird eine höhere Feuchte von dem NO_x- und/oder Feinstaubsensor erfasst. Als Reaktion auf die erhöhte Feuchtemessung kann der EGR-Fluss in mindestens eine Verbrennungskammer reduziert werden. Als Ergebnis kann die Motoreffizienz beibehalten werden.
Als Reaktion auf eine Veränderung der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte kann der EGR-Fluss in mindestens einer Verbrennungskammer erhöht oder verringert werden. Der EGR-Fluss kann in nur einer Verbrennungskammer, in einigen Verbrennungskammern oder in allen Verbrennungskammern erhöht oder verringert werden. Des Weiteren kann die Größe der Veränderung des EGR-Flusses die gleiche für alle Zylinder sein oder die Größe der Veränderung des EGR-Flusses kann je nach Zylinder basierend auf den spezifischen Betriebsbedingungen jedes einzelnen Zylinders variieren.
In einer anderen Ausführungsform, die einen Ottomotor beinhaltet, kann der Zündzeitpunkt als Reaktion auf die eingeschätzte Ansaugluftfeuchte angepasst werden. Bei mindestens einer Bedingung kann zum Beispiel der Zündzeitpunkt in einem oder mehreren Zylindern während des nachfolgenden Motorfüllbetriebs als Reaktion auf eine höhere Feuchteeinschätzung vorgezogen werden. Der Zündzeitpunkt kann geplant werden, um das Einschlagen von geringen Feuchtebedingungen (z. B. verzögert von einer Spitzendrehmomentzeitsteuerung) zu reduzieren. Wenn eine Zunahme der Feuchte erfasst wird, kann der Zündzeitpunkt vorgezogen werden, um die Motorleistung beizubehalten und näher an einem oder auf einem Spitzendrehmoment-Zündzeitpunkt betrieben zu werden.
Zusätzlich kann der Zündzeitpunkt als Reaktion auf eine Abnahme der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte verzögert werden. Zum Beispiel kann eine Abnahme der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte von einer höheren Feuchte einen Schlag verursachen. Wenn die Abnahme der Feuchte erkannt wird, kann der Zündzeitpunkt verzögert und der Schlag reduziert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Zündung in einem oder mehreren Zylindern vorgezogen oder verzögert werden können. Ferner kann die Größe der Veränderung des Zündzeitpunkts die gleiche für alle Zylinder sein, oder einer oder mehrere Zylinder können verschiedene Größen des Vorziehens oder Verzögerns der Zündung aufweisen.
In einer weiteren Beispielsausführungsform kann die variable Ventilsteuerung (VCT) und damit die Ventilzeitsteuerung während dem nachfolgenden Motorfüllbetrieb basierend auf der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte angepasst werden. Die Ventilsteuerung kann für einen optimalen Kraftstoffverbrauch und -emissionen entsprechend einer beispielsweise geringen Umgebungsfeuchte eingestellt sein. Zum Beibehalten des optimalen Kraftstoffverbrauchs und -emissionen und zum Verhindern einer Motorfehlzündung kann die Ventilsteuerung für einen oder mehrere Zylinderventile als Reaktion auf eine Zunahme oder Abnahme der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte angepasst werden. Je nach derzeitiger VCT-Planung und der Zeit für die Ventilsteuerungsanpassung können verschiedene Ventilkombinationen angepasst werden, zum Beispiel können eines oder mehrere Ablassventile, eines oder mehrere Ansaugventile oder eine Kombination aus einem oder mehreren Ansaugventilen und einem oder mehreren Ablassventilen angepasst werden. Des Weiteren kann die VCT auf ähnliche Weise als Reaktion auf eine Abnahme der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte angepasst werden.
In noch einer anderen Beispielsausführungsform kann das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Reaktion auf die eingeschätzte Ansaugluftfeuchte angepasst werden. Zum Beispiel kann ein Motor mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden, das für eine geringe Feuchte optimiert wurde. In dem Fall einer Zunahme der Feuchte kann das Gemisch verdünnt werden, was zu einer Motorfehlzündung führt. Wenn jedoch eine Erhöhung der Feuchte erkannt wird, kann die AFR angepasst werden, sodass der Motor mit einem geringen Magerkeitsgrad betrieben wird, zum Beispiel einer weniger mageren AFR als bei geringer Luftfeuchte, aber immer noch ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweisen. Auf ähnliche Weise kann die AFR auf einen höheren Magerkeitsgrad angepasst werden, z. B. ein magereres mageres Luft-Kraftstoffverhältnis als Reaktion auf eine Abnahme der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte. Auf diese Weise können die Bedingungen wie Motorfehlzündung aufgrund von Feuchteschwankungen reduziert werden.
In einigen Beispielen kann ein Motor mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder einem reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden. Daher kann die AFR unabhängig von der Umgebungsfeuchte sein und Schwankungen der Feuchte nicht in einer AFR-Anpassung resultieren.
Auf diese Weise können die Motorbetriebsparameter als Reaktion auf die eingeschätzte Ansaugluftfeuchte angepasst werden, die von der Ausgabe eines NO_x- und/oder Feinstaubsensors erzeugt werden, die mit einem Motorabgassystem gekoppelt sind. Die Ansaugluftfeuchte kann häufig eingeschätzt werden und ein oder mehrere Motorbetriebsparameter entsprechend angepasst werden, was zu einer optimierten Gesamtmotorleistung trotz Feuchteschwankungen führt.
Verfahren 500 schließt bei 510 das wahlweise Validieren der NO_x- und Feinstaubmodelle ein und/oder das Bestimmen des Vorliegens einer Sensorverschlechterung durch Vergleichen der eingeschätzten Feuchten aus verschiedenen Verfahren. Wie oben erklärt, können mehrere Verfahren, wie die oben in Bezug auf 2 bis 4 beschriebenen Verfahren allein oder kombiniert verwendet werden, um die Ansaugluftfeuchte zu bestimmen. Diese Verfahren schließen verschiedene Modelle zum Bestimmen der Ansaugluftfeuchte ein und benutzen unterschiedliche Eingaben. In einigen Ausführungsformen kann die eingeschätzte Feuchte von einem Modell (z. B. Verfahren) zum Validieren der Einschätzungen von anderen Modellen verwendet werden. Zum Beispiel kann die eingeschätzte Feuchte unter Verwendung der NO_x-Rohwerte die erste Einschätzung sein, die zum Ableiten der Feuchte und nachfolgenden Anpassen der Betriebsparameter verwendet wird. Diese Einschätzung kann mit der Feuchte verglichen werden, die durch Verwendung der Feinstaubwerte abgeleitet wurde. Falls beide Feuchten relativ gleich sind, können die Modelle als gültig betrachtet werden. Wenn jedoch eine bedeutende Differenz vorliegt, können eines oder mehrere der Modelle ungültig sein. Wenn dies der Fall ist, können ein oder beide der NO_x- und Feinstaubmodelle präzise eingestellt werden, um eine präzise Feuchteeinschätzung bereitzustellen.
Ferner kann, wenn der NO_x- oder Feinstaubsensor mangelhaft ist, eine falsche Feuchteeinschätzung bereitgestellt werden. Zur Bestimmung, ob ein Sensor sich verschlechtert hat, können die eingeschätzte NO_x- oder eingeschätzte Feinstaubkonzentration mit den gemessenen Werten verglichen werden; wenn der gemessene Wert bedeutend (zum Beispiel um eine größere Menge als die für eine Veränderung der Feuchte festgelegte) von dem eingeschätzten Wert abweicht, kann eine Sensorverschlechterung angezeigt werden.
Daher stellen die Verfahren 200 bis 500 aus 2 bis 5 ein Motorverfahren bereit, das das Einstellen eines Motorparameters als Reaktion auf die Aufnahmeluftfeuchte, die basierend auf einer Konzentration einer oder mehrerer Rohemissionen eingeschätzt wird, beinhaltet. Das Verfahren kann auch einschließen, dass die Ansaugluftfeuchte basierend auf der Abgas-NO_x-Konzentration eingeschätzt wird. Das Einschätzen der Ansaugluftfeuchte basierend auf der Abgas-NO_x-Konzentration kann das Einschätzen der Abgas-NO_x-Konzentration basierend auf mehreren Verbrennungsbedingungen beinhalten; das Vergleichen der eingeschätzten NO_x-Konzentration mit der NO_x-Sensorausgabe; und das Einschätzen der Ansaugluftfeuchte basierend auf einer Differenz zwischen dem eingeschätzten NO_x und der NO_x-Sensorausgabe. Die mehreren Verbrennungsbedingungen können den Massenluftdurchsatz, eine Abgasrückführungsmenge, Motordrehzahl und Motortemperatur einschließen.
Das Verfahren beinhaltet ferner das Anpassen des Motorparameters als Reaktion auf die Ansaugluftfeuchte und umfasst ferner das Anpassen einer Abgasrückführungsmenge, wobei das Anpassen der Abgasrückführungsmenge bei mindestens einer Bedingung das Reduzieren der Abgasrückführungsmenge als Reaktion auf eine höhere Feuchte beinhaltet, wobei das Anpassen des Motorparameters als Reaktion auf die Ansaugluftfeuchte ferner das Anpassen einer Drosselklappenposition umfasst und/oder das Anpassen des Motorparameters als Reaktion auf die Ansaugluftfeuchte ferner das Anpassen des Motor-Luft-Kraftstoffverhältnisses umfasst.
Ein anderes Verfahren, das von 2 bis 5 bereitgestellt wird, beinhaltet das Einschätzen der Ansaugluftfeuchte aus einem NO_x-Sensor; und das Reduzieren einer Abgasrückführungsmenge, wenn die Ansaugluftfeuchte zunimmt. Das Verfahren beinhaltet, dass die Ausgabe des NO_x-Sensors die Abgas-NO_x-Konzentration umfasst, wobei, wenn die Abgas-NO_x-Konzentration zunimmt, eine eingeschätzte Ansaugluftfeuchte abnimmt. Das Verfahren beinhaltet auch das Einschätzen der Ansaugluftfeuchte von der Ausgabe eines NO_x-Sensors und umfasst ferner das Einschätzen der Ansaugluftfeuchte von der Ausgabe eines NO_x-Sensors und von der Ausgabe eines Feinstaubsensors. Das Verfahren beinhaltet ferner, dass die Ausgabe des Feinstaubsensors die Abgasfeinstaubkonzentration umfasst, wobei, wenn die Abgasfeinstaubkonzentration zunimmt, eine eingeschätzte Ansaugluftfeuchte zunimmt.
Das Motorsystem, das in 1 dargestellt ist, kann mit einem Abgassystem konfiguriert sein, das an den Motor mit einem NO_x-Sensor und einem Feinstaubsensor gekoppelt ist; und eine Steuerung mit Anweisungen zum Einschätzen der Ansaugluftfeuchte basierend auf der Ausgabe von einem NO_x-Sensor und Feinstaubsensor; und das Anpassen eines Motorbetriebsparameters basierend auf der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte. Die Steuerung beinhaltet auch Anweisungen zum Einschätzen der Ansaugluftfeuchte basierend auf der Ausgabe eines NO_x-Sensors und Feinstaubsensors durch Ausführen von Folgendem: Einschätzen der NO_x-Konzentration und der Abgasfeinstaubkonzentration basierend auf einer zuvor eingeschätzten Ansaugluftfeuchte und mindestens einem oder mehreren von Massenluftdurchsatz, Abgasrückführungsmenge, Motordrehzahl und Motortemperatur; und Einstellen der zuvor eingeschätzten Ansaugluftfeuchte basierend auf einer Differenz zwischen der eingeschätzten NO_x-Konzentration und einer NO_x-Konzentrationsausgabe von dem NO_x-Sensor und einer Differenz zwischen der eingeschätzten Feinstaubkonzentration und einer Feinstaubkonzentrationsausgabe von dem Feinstaubsensor.
Die Steuerung schließt ferner Anweisungen ein, den Magerkeitsgrad des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses basierend auf einer eingeschätzten Ansaugluftfeuchte einzustellen, wenn der Motor mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird. Die Steuerung schließt ferner Anweisungen ein, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis unabhängig von der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte bei einem gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu halten, wenn der Motor mit einem stöchiometrischen oder reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird. Die Steuerung kann Anweisungen zum Anpassen einer EGR-Menge basierend auf der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte einschließen.
Man wird zu schätzen wissen, dass die Konfigurationen und Verfahren, die hier offenbart sind, beispielhaft sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen davon möglich sind. Zum Beispiel kann die oben beschriebene Technologie auf V-6, I-4, I-6, V-12, 4-Boxermotor und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden, hervor. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder ein Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Aufnahme eines oder mehrerer solcher Elemente beinhalten und zwei oder mehrere solcher Elemente weder erforderlich machen noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch die Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch die Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, die im Hinblick auf die ursprünglichen Ansprüche einen breiteren, engeren, den gleichen oder einen anderen Schutzbereich aufweisen, sollen in dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6725848 [0003]

Claims

Motorverfahren, umfassend: Einstellen eines Motorparameters als Reaktion auf die Ansaugluftfeuchte, die basierend auf einer Konzentration einer oder mehrerer Rohemissionen eingeschätzt wird.
Motorverfahren nach Anspruch 1, wobei die Ansaugluftfeuchte basierend auf der Abgas-NO_x-Konzentration eingeschätzt wird.
Motorverfahren nach Anspruch 2, wobei das Einschätzen der Ansaugluftfeuchte basierend auf der Abgas-NO_x-Konzentration ferner Folgendes umfasst: Einschätzen der Abgas-NO_x-Konzentration basierend auf mehreren Verbrennungsbedingungen; Vergleichen der eingeschätzten NO_x-Konzentration mit der NO_x-Sensorausgabe; und Einschätzen der Ansaugluftfeuchte basierend auf einer Differenz zwischen dem eingeschätzten NO_x und der NO_x-Sensorausgabe.
Motorverfahren nach Anspruch 3, wobei die mehreren Verbrennungsbedingungen einen Massenluftdurchsatz, eine Abgasrückführungsmenge, Motordrehzahl und Motortemperatur einschließen.
Motorverfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen des Motorparameters als Reaktion auf die Ansaugluftfeuchte, die basierend auf der Konzentration eines oder mehrerer Rohemissionen eingeschätzt wird, ferner das Einstellen des Motorparameters als Reaktion auf die Ansaugluftfeuchte umfasst, die basierend auf der Abgasfeinstaubkonzentration eingeschätzt wird.
Motorverfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen des Motorparameters als Reaktion auf die Ansaugluftfeuchte ferner das Einstellen einer Abgasrückführungsmenge umfasst.
Motorverfahren nach Anspruch 6, wobei das Einstellen der Abgasrückführungsmenge in mindestens einer Bedingung einschließt, dass die Menge der Abgasrückführung als Reaktion auf eine höhere Luftfeuchte reduziert wird.
Motorverfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen des Motorparameters als Reaktion auf die Ansaugluftfeuchte ferner das Einstellen einer Drosselklappenposition umfasst.
Motorverfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen des Motorparameters als Reaktion auf die Ansaugluftfeuchte ferner das Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses umfasst.
Motorverfahren nach Anspruch 1, wobei die Ansaugluftfeuchte ferner basierend auf einen Massenluftdurchsatz, einer Abgasrückführungsmenge, Motordrehzahl und/oder Motortemperatur eingeschätzt wird.
Motorverfahren, umfassend: Einschätzen der Ansaugluftfeuchte aus einer Ausgabe eines NO_x-Sensors; und Reduzieren einer Abgasrückführungsmenge, wenn die Ansaugluftfeuchte zunimmt.
Motorverfahren nach Anspruch 11, wobei die Ausgabe des NO_x-Sensors die Abgas-NO_x-Konzentration umfasst, und wobei, wenn die Abgas-NO_x-Konzentration zunimmt, eine eingeschätzte Ansaugluftfeuchte abnimmt.
Motorverfahren nach Anspruch 11, wobei das Einschätzen der Ansaugluftfeuchte von der Ausgabe eines NO_x-Sensors ferner das Einschätzen der Ansaugluftfeuchte von der Ausgabe eines NO_x-Sensors und von der Ausgabe eines Feinstaubsensors umfasst.
Motorverfahren nach Anspruch 13, wobei die Ausgabe des Feinstaubsensors die Abgasfeinstaubkonzentration umfasst, und wobei, wenn die Abgasfeinstaubkonzentration zunimmt, eine eingeschätzte Ansaugluftfeuchte zunimmt.
Motorverfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das Verringern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wenn die Feuchte zunimmt.
Motorsystem, umfassend: ein Abgassystem, das mit dem Motor gekoppelt ist, der einen NO_x-Sensor und einen Feinstaubsensor aufweist; und eine Steuerung, die folgende Anweisungen enthält: Einschätzen der Ansaugluftfeuchte basierend auf der Ausgabe von einem NO_x-Sensor und Feinstaubsensor; und Einstellen eines Motorbetriebsparameters basierend auf der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte.
Motorsystem nach Anspruch 16, wobei die Steuerung Anweisungen zum Einschätzen der Ansaugluftfeuchte basierend auf der Ausgabe von einem NO_x-Sensor und Feinstaubsensor durch Ausführen von Folgendem einschließt: Einschätzen der Abgas-NO_x-Konzentration und der Abgasfeinstaubkonzentration basierend auf einer zuvor eingeschätzten Ansaugluftfeuchte und mindestens einem oder mehreren von Massenluftdurchsatz, Abgasrückführungsmenge, Motordrehzahl und Motortemperatur; und Einstellen der zuvor eingeschätzten Ansaugluftfeuchte basierend auf einer Differenz zwischen der eingeschätzten NO_x-Konzentration und einer NO_x-Konzentrationsausgabe von einem NO_x-Sensor und auf einer Differenz zwischen der eingeschätzten Feinstaubkonzentration und einer Feinstaubkonzentrationsausgabe von dem Feinstaubsensor.
Motorsystem nach Anspruch 16, wobei die Steuerung ferner Anweisungen einschließt, den Magerkeitsgrad des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses basierend auf einer eingeschätzten Ansaugluftfeuchte einzustellen, wenn der Motor mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird.
Motorsystem nach Anspruch 16, wobei die Steuerung ferner Anweisungen einschließt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis unabhängig von der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte bei einem gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu halten, wenn der Motor mit einem stöchiometrischen oder reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird.
Motorsystem nach Anspruch 16, wobei die Steuerung Anweisungen zum Einstellen einer EGR-Menge basierend auf der eingeschätzten Ansaugluftfeuchte einschließt.