DE102014220045B4 - Verfahren und systeme für einen einlasssauerstoffsensor - Google Patents

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Abstract

Verfahren für eine Kraftmaschine (10), umfassend:als Reaktion darauf, dass ein AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als ein Schwellenwert ist,Korrigieren einer Einlasssauerstoffsensorausgabe mit einem Korrekturfaktor basierend auf einer Fettheit des AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses; undEinstellen sowohl einer AGR-Rate als auch einer Zylinderkraftstoffeinspritzung basierend auf der korrigierten Einlasssauerstoffsensorausgabe.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein einen Sensor für Gasbestandteile, der in einem Einlasssystem einer Brennkraftmaschine enthalten ist.
  • Kraftmaschinensysteme können die Rückführung von Abgas von einem Kraftmaschinenauslasssystem zu einem Kraftmaschineneinlasssystem (Einlasskanal), einen als Abgasrückführung (AGR) bezeichneten Vorgang, zur Reduzierung von regulierten Emissionen und zur Verbesserung der Kraftstoffökonomie verwenden. Ein AGR-System kann verschiedene Sensoren zum Messen und/oder Steuern der AGR enthalten. Als Beispiel kann das AGR-System einen Einlassgasbestandteilsensor, wie zum Beispiel einen Sauerstoffsensor, enthalten, der unter Nicht-AGR-Bedingungen zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts von frischer Einlassluft eingesetzt werden kann. Unter AGR-Bedingungen kann der Sensor zum Ableiten von AGR basierend auf einer Änderung der Sauerstoffkonzentration aufgrund des Hinzufügens von AGR als ein Verdünnungsmittel verwendet werden. Ein Beispiel für solch einen Einlasssauerstoffsensor wird von Matsubara et al. in der US 6 742 379 B2 gezeigt. Zusätzlich dazu oder wahlweise kann das AGR-System einen Abgassauerstoffsensor enthalten, der an den Auslasskrümmer zum Schätzen eines Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnisses gekoppelt ist.
  • Aufgrund der Position des Sauerstoffsensors stromabwärts eines Auslasssystems des AGR-Kanals kann der Sensor somit empfindlich für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der AGR sein. Wenn die Kraftmaschine zum Beispiel mit fetter AGR betrieben wird, liegt überschüssiger Kraftstoff (zum Beispiel überschüssiges CO und überschüssiger H2) in der AGR vor. Der überschüssige Kraftstoff kann am Erfassungselement des Einlasssauerstoffsensors mit Sauerstoff reagieren, wodurch die durch den Sensor detektierte Sauerstoffkonzentration reduziert wird. Neben der Äquilibrierung eines Teils des Sauerstoffs in der Luft mit dem CO und H2 aus der AGR gibt es auch einen sekundären Effekt auf Grund dessen, dass kleinere H2 -Moleküle schneller durch die Diffusionsbarriere des Erfassungselements des Sauerstoffsensors diffundieren, wodurch der Sensorausgabemesswert fetter wird als die wahre Menge an überschüssigem Kraftstoff in der AGR. Wenn die Kraftmaschine mit magerer AGR läuft, enthält die AGR als anderes Beispiel zusätzliche Luft, und für einen gegebenen Massendurchsatz ist die Menge an tatsächlichem Verdünnungsmittel in der AGR geringer. Der überschüssige Sauerstoff in der mageren AGR kann durch den Einlasssauerstoffsensor als eine geringere AGR-Rate interpretiert werden.
  • Matsubara lehrt das Lernen eines anfänglichen Kalibrierkoeffizienten für den Einlasssauerstoffsensor unter gewählten Bedingungen, wenn der Sensor ausreichend warm ist, und ferner Einstellen des Kalibrierkoeffizienten, wenn die AGR zu fett oder zu mager ist. Der eingestellte Kalibrierkoeffizient wird dann zum Korrigieren der Ausgabe des Einlasssensors verwendet.
  • Die Erfinder haben jedoch potenzielle Probleme bei solch einem Ansatz identifiziert. Einer oder mehrere andere Kraftmaschinenbetriebsparameter werden auch durch die falsche Angabe der AGR durch den Einlasssauerstoffsensor bei Vorhandensein von fetter oder magerer AGR (bezüglich Stöchiometrie) beeinflusst. Bei Vorhandensein von magerer AGR spiegelt die Sensorausgabe zum Beispiel korrekt den verbrannten Gasanteil wider, obgleich der Sensor eine geringere (absolute) Menge an AGR misst. Infolgedessen können jegliche Einstellungen an dem Zündzeitpunkt, der Drosselstellung und/oder der Kraftstoffeinspritzung, die auf dem eingestellten Kalibrierkoeffizienten basieren, inkorrekt sein. Als anderes Beispiel liefert der Sensor bei Vorhandensein von fetter AGR keine genaue Schätzung darüber, wie viel überschüssiger Kraftstoff sich in der AGR befindet. Wenn der überschüssige Kraftstoff bei der Zylinderkraftstoffeinspritzung nicht ordnungsgemäß berücksichtigt wird, kann somit der eingespritzte Kraftstoff fetter als erwünscht sein. Dies kann verursachen, dass eine Kraftmaschinenkraftstoffzufuhr mit offenem Regelkreis fetter als erwünscht ist. Bei der Kraftstoffsteuerung mit geschlossenem Regelkreis kann der adaptive Kraftstoff an den überschüssigen Kraftstoff in der AGR angepasst werden, aber die adaptive Korrektur wird einem Kraftstoffsystemfehler zugeschrieben. Dadurch kann fälschlicherweise ein Kraftstoffsystemfehler ausgelöst werden, wenn die Korrektur über einem Schwellenwert liegt. Das Problem kann aufgrund einer Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und der Erfassung des Kraftstoffs am Einlasssauerstoffsensor verstärkt werden. Ebenso kann es eine Verzögerung zwischen der an einem Auslasssauerstoffsensor geschätzten AGR bezüglich der am Einlasssauerstoffsensor geschätzten AGR geben. In beiden Fällen können die Kraftmaschinenkraftstoffzufuhr- und die AGR-Steuerung gestört werden.
  • In einem Beispiel können einige der obigen Probleme durch ein Verfahren für eine Kraftmaschine gelöst werden, das Folgendes umfasst: als Reaktion darauf, dass ein AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als ein Schwellenwert ist, Korrigieren einer Einlasskrümmersauerstoffsensorausgabe mit einem Korrekturfaktor basierend auf einer Fettheit des AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und Einstellen einer AGR-Rate und einer Zylinderkraftstoffeinspritzung basierend auf der korrigierten Sensorausgabe. Auf diese Weise kann die Auswirkung einer Variation des AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses am Einlasssauerstoffsensor berücksichtigt werden und die AGR-Schätzung und Kraftmaschinenkraftstoffzufuhr entsprechend kompensiert werden.
  • Zum Beispiel kann unter AGR-Bedingungen ein AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AGR-AFR) durch einen Abgassauerstoffsensor geschätzt werden, während eine AGR-Rate durch einen Einlassgassauerstoffsensor geschätzt wird. Wenn bestimmt wird, dass das AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als ein Schwellenwert ist (zum Beispiel fetter als Stöchiometrie), kann ein (erster) Korrekturfaktor basierend auf dem Fettheitsgrad der AGR sowie einem Alkoholgehalt (z. B. Ethanolgehalt) des verbrannten Kraftstoffs gelernt werden. Dann wird der Korrekturfaktor auf die Ausgabe des Einlasssauerstoffsensors angewandt, um die gemessene AGR-Rate basierend auf der Fettheit zu reduzieren. Dann kann ein AGR-Ventil rückgekoppelt eingestellt werden, um eine Soll-AGR-Rate bereitzustellen. Darüber hinaus kann ein überschüssiger Kraftstoffgehalt der fetten AGR basierend auf der Ausgabe des Einlasssensors und der Ausgabe des Auslasssensors geschätzt werden. Eine Zylinderkraftstoffeinspritzung kann basierend auf dem überschüssigen Kraftstoffgehalt unter Berücksichtigung von Transportverzögerungen zwischen dem Auslasssensorsignal und dem Einlasskraftstoffeinspritzungszeitpunkt eingestellt werden.
  • Wenn hingegen bestimmt wird, dass das AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer als ein Schwellenwert ist (zum Beispiel magerer als Stöchiometrie), kann ein (zweiter) Korrekturfaktor basierend auf dem Magerkeitsgrad der AGR sowie einem Alkoholgehalt (z. B. Ethanolgehalt) des verbrannten Kraftstoffs gelernt werden. Dann wird der Korrekturfaktor auf die Ausgabe des Einlasssauerstoffsensors angewandt, um die gemessene AGR-Rate basierend auf der Magerkeit zu erhöhen. Dann kann ein AGR-Ventil rückgekoppelt eingestellt werden, um eine Soll-AGR-Rate bereitzustellen. Als Alternative dazu kann ein Korrekturfaktor nur bei Vorhandensein von fetter AGR angewandt werden, und es kann bei Vorhandensein von magerer AGR kein Korrekturfaktor angewandt werden. Da die Einlasssensorausgabe die Menge an verbranntem Gas in der AGR korrekt widerspiegelt, werden der Zündzeitpunkt und der Luftstrom zur Kraftmaschine basierend auf der unkorrigierten Sensorausgabe eingestellt.
  • Auf diese Weise kann eine Einlasssauerstoffsensorausgabe bezüglich aufgrund eines sich ändernden Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von durch den Sensor strömender AGR entstehender Variationen korrigiert werden. Durch ordnungsgemäße Korrektur der Sensorausgabe zum Kompensieren von Auswirkungen fetter oder magerer AGR kann durch den Sensor eine genauere Verdünnungsschätzung bereitgestellt werden, wodurch die AGR-Steuerung verbessert wird. Durch Ableiten einer Menge an überschüssigem Kraftstoff in der fetten AGR basierend auf einer bekannten oder kalibrierten Zusammensetzung der fetten AGR und der anhand der korrigierten Sensorausgabe bestimmten AGR-Rate und entsprechendes Einstellen der Kraftmaschinenkraftstoffeinspritzung wird die Kraftstoffsteuerung mit offenem oder geschlossenem Regelkreis verbessert. Darüber hinaus werden möglicherweise weniger Kraftstoffsystemfehler fälschlicherweise ausgelöst. Durch Ableiten einer Menge an verbranntem Gas in der mageren AGR basierend auf der unkorrigierten Sensorausgabe und entsprechendes Einstellen des Zündzeitpunkts und der Einlassdrosselstellung wird eine Zünd- und Luftstromsteuerung mit offenem und geschlossenem Regelkreis verbessert. Insgesamt wird eine Verfälschung der Sensorausgabe bei Änderung des AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses reduziert. Durch Verbesserung der Genauigkeit der AGR-Verdünnungsschätzung bei Vorhandensein von fetter oder magerer AGR kann die Kraftmaschinenkraftstoffzufuhr und AGR-Steuerung verbessert werden.
  • Es versteht sich, dass die obige Kurzfassung dazu vorgesehen ist, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Des Weiteren ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem anderen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile lösen.
    • 1 - 2 sind Schemadiagramme eines Kraftmaschinensystems.
    • 3A - C sind Kennfelder, die die Auswirkung eines variierenden AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf die durch einen Einlasskrümmersauerstoffsensor geschätzte Sauerstoffkonzentration zeigen.
    • 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Einstellung einer Ausgabe eines Einlasskrümmersauerstoffsensors und eines oder mehrerer Kraftmaschinenbetriebsparameter bei Vorhandensein von fetter oder magerer AGR.
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft Verfahren und ein System zur Verwendung eines Einlasskrümmersensors zur Erfassung einer Menge von AGR-Strom zu einem Kraftmaschinensystem, wie zum Beispiel den Kraftmaschinensystemen der 1-2. Um die Auswirkung fetter oder magerer AGR, wie durch einen Abgassauerstoffsensor bestimmt, auf eine Ausgabe eines Einlassgassauerstoffsensors, wie in den 3A-C gezeigt, zu überwinden, kann eine abgeleitete AGR-Schätzung mit einem Korrekturfaktor eingestellt werden. Eine Steuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerroutine, wie zum Beispiel die Routine von 4 durchzuführen, um eine Menge an überschüssigem Kraftstoff in fetter AGR oder überschüssigem Sauerstoff in magerer AGR, die in die Kraftmaschine eingelassen wird, zu lernen und einen AGR-Strom entsprechend einzustellen. Eine Ausgabe des Sensors sowie eine durch den Sensor geschätzte AGR-Verdünnung können zum Kompensieren der Auswirkung eines variierenden AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf die Ausgabe des Sensors eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Genauigkeit einer AGR-Schätzung durch einen Einlasssauerstoffsensor erhöht werden.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften turboaufgeladenen Kraftmaschinensystems 100, das einen Mehrzylinderverbrennungsmotor 10 und Doppel-Turbolader 120 und 130 enthält. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Kraftmaschinensystem 100 als Teil eines Antriebssystems für einen Personenkraftwagen enthalten sein. Das Kraftmaschinensystem 100 kann Einlassluft über den Einlasskanal 140 empfangen. Der Einlasskanal 140 kann einen Luftfilter 156 und eine AGR-Drosselklappe 230 enthalten. Das Kraftmaschinensystem 100 kann ein System mit geteilter Kraftmaschine sein, bei dem der Einlasskanal 140 stromabwärts der AGR-Drosselklappe 230 in einen ersten und einen zweiten parallelen Einlasskanal, die jeweils einen Turboladerverdichter enthalten, verzweigt ist. Insbesondere wird mindestens ein Teil der Einlassluft über einen ersten parallelen Einlasskanal 142 zum Verdichter 122 des Turboladers 120 geleitet, und mindestens ein anderer Teil der Einlassluft wird über einen zweiten parallelen Einlasskanal 144 des Einlasskanals 140 zum Verdichter 132 des Turboladers 130 geleitet.
  • Der erste Teil der durch den Verdichter 122 verdichteten Gesamteinlassluft kann dem Einlasskrümmer 160 über den ersten parallelen verzweigten Einlasskanal 146 zugeführt werden. Auf diese Weise bilden die Einlasskanäle 142 und 146 einen ersten parallelen Zweig des Lufteinlasssystems der Kraftmaschine. Analog dazu kann ein zweiter Teil der Gesamteinlassluft durch den Verdichter 132 verdichtet werden, wobei er dem Einlasskrümmer 160 über den zweiten parallelen verzweigten Einlasskanal 148 zugeführt werden kann. Auf diese Weise bilden die Einlasskanäle 144 und 148 einen ersten parallelen Zweig des Lufteinlasssystems der Kraftmaschine. Wie in 1 gezeigt, kann die Einlassluft aus den Einlasskanälen 146 und 148 über einen gemeinsamen Einlasskanal 149 wieder zusammengeführt werden, bevor sie den Einlasskrümmer 160 erreicht, wobei die Einlassluft der Kraftmaschine zugeführt werden kann.
  • Eine erste AGR-Drosselklappe 230 kann im Kraftmaschineneinlass stromaufwärts des ersten und zweiten parallelen Einlasskanals 142 und 144 positioniert sein, während eine zweite Lufteinlassdrosselklappe 158 im Kraftmaschineneinlass stromabwärts des ersten und zweiten parallelen Einlasskanals 142 und 144 und stromabwärts des ersten und des zweiten parallelen verzweigten Einlasskanals 146 und 148, zum Beispiel im gemeinsamen Einlasskanal 149, positioniert sein kann.
  • In einigen Beispielen kann der Einlasskrümmer 160 einen Einlasskrümmerdrucksensor 182 zum Schätzen eines Krümmerdrucks (MAP - manifold air pressure) und/oder einen Einlasskrümmertemperatursensor 183 zum Schätzen einer Krümmerlufttemperatur (MCT- manifold charge temperature), die jeweils mit der Steuerung 12 in Verbindung stehen, enthalten. Der Einlasskanal 149 kann einen Ladeluftkühler (CAC) 154 und/oder eine Drossel (wie zum Beispiel die zweite Drosselklappe 158) enthalten. Die Stellung der Drosselklappe 158 kann durch das Steuersystem über einen (nicht gezeigten) Drosselaktuator, der mit der Steuerung 12 kommunikativ gekoppelt ist, eingestellt werden. Es kann ein Pumpverhütungsventil 152 vorgesehen sein, um die Verdichterstufen der Turbolader 120 und 130 über den Bypass-Kanal 150 gezielt zu umgehen. Als Beispiel kann sich das Pumpverhütungsventil 152 öffnen, um einen Strom durch den Bypass-Kanal 150 zu ermöglichen, wenn der Einlassluftdruck stromaufwärts der Verdichter einen Schwellenwert erreicht.
  • Der Einlasskrümmer 160 kann ferner einen Einlassgassauerstoffsensor 172 enthalten. In einem Beispiel ist der Sauerstoffsensor ein UEGO-Sensor. Wie hierin angeführt, kann der Einlassgassauerstoffsensor dazu konfiguriert sein, eine Schätzung des Sauerstoffgehalts der im Einlasskrümmer empfangenen Frischluft bereitzustellen. Wenn AGR strömt, kann darüber hinaus eine Änderung der Sauerstoffkonzentration am Sensor dazu verwendet werden, eine AGR-Menge abzuleiten, und für eine genaue AGR-Stromsteuerung verwendet werden. In dem gezeigten Beispiel ist der Sauerstoffsensor 162 stromaufwärts der Drossel 158 und stromabwärts des Ladeluftkühlers (CAC - charge air cooler) 154 positioniert. Bei anderen Ausführungsformen kann der Sauerstoffsensor jedoch stromaufwärts des CAC positioniert sein. Ein Drucksensor 174 kann neben dem Sauerstoffsensor zum Schätzen eines Einlassdrucks, bei dem eine Ausgabe des Sauerstoffsensors empfangen wird, positioniert sein. Da die Ausgabe des Sauerstoffsensors durch den Einlassdruck beeinflusst wird, kann bei einem Bezugseinlassdruck eine Bezugssauerstoffsensorausgabe gelernt werden. In einem Beispiel handelt es sich bei dem Bezugseinlassdruck um einen Drosseleinlassdruck (TIP - throttle inlet pressure), wobei der Drucksensor 174 ein TIP-Sensor ist. In anderen Beispielen handelt es sich bei dem Bezugseinlassdruck um einen Krümmerdruck (MAP), wie durch den MAP-Sensor 182 erfasst.
  • Die Kraftmaschine 10 kann mehrere Zylinder 14 enthalten. In dem gezeigten Beispiel enthält die Kraftmaschine 10 sechs in einer V-Konfiguration angeordnete Zylinder. Insbesondere sind die sechs Zylinder auf 2 Bänken 13 und 15 angeordnet, wobei jede Bank drei Zylinder enthält. In anderen Beispielen kann die Kraftmaschine 10 zwei oder mehr Zylinder enthalten, wie zum Beispiel 4, 5, 8, 10 oder mehr Zylinder. Diese verschiedenen Zylinder können gleichmäßig verteilt und in anderen Konfigurationen angeordnet sein, wie zum Beispiel in einer V-, Reihen- oder Boxer-Konfiguration usw. Jeder Zylinder 14 kann mit einer Kraftstoffeinspritzdüse 166 konfiguriert sein. In dem gezeigten Beispiel handelt es sich bei der Kraftstoffeinspritzdüse 166 um eine Direkt-Einspritzdüse im Zylinder. In anderen Beispielen kann die Kraftstoffeinspritzdüse 166 jedoch auch als eine Saugkanal-Einspritzdüse konfiguriert sein.
  • Jedem Zylinder 14 (hierin auch als Brennkammer 14 bezeichnet) über einen gemeinsamen Einlasskanal 149 zugeführte Einlassluft kann für Kraftstoffverbrennung verwendet werden, und Verbrennungsprodukte können dann über bankspezifische parallele Auslasskanäle abgelassen werden. In dem gezeigten Beispiel kann eine erste Bank 13 von Zylindern der Kraftmaschine 10 Verbrennungsprodukte über einen ersten parallelen Auslasskanal 17 ablassen, und eine zweite Bank 15 von Zylindern kann Verbrennungsprodukte über einen zweiten parallelen Auslasskanal 19 ablassen. Der erste und der zweite parallele Auslasskanal 17 und 19 können ferner jeweils eine Turboladerturbine enthalten. Insbesondere können über den Auslasskanal 17 abgelassene Verbrennungsprodukte durch die Abgasturbine 124 des Turboladers 120 geleitet werden, wodurch dem Verdichter 122 über die Welle 126 wiederum mechanische Arbeit zugeführt werden kann, um eine Verdichtung der Einlassluft bereitzustellen. Als Alternative dazu kann ein Teil des oder sämtliches durch den Auslasskanal 17 strömenden Abgas(es) die Turbine 124 über den Turbinen-Bypasskanal 123, wie durch das Wastegate 128 gesteuert, umgehen. Ebenso können über den Auslasskanal 19 abgelassene Verbrennungsprodukte durch die Abgasturbine 134 des Turboladers 130 geleitet werden, wodurch dem Verdichter 132 über die Welle 136 wiederum mechanische Arbeit zugeführt werden kann, um eine Verdichtung der durch den zweiten Zweig des Kraftmaschineneinlasssystems strömenden Einlassluft bereitzustellen. Als Alternative dazu kann ein Teil des oder sämtliches durch den Auslasskanal 19 strömenden Abgas(es) die Turbine 134 über den Turbinen-Bypasskanal 133, wie durch das Wastegate 138 gesteuert, umgehen.
  • In einigen Beispielen können die Abgasturbinen 124 und 134 als Turbine mit verstellbarer Geometrie konfiguriert sein, wobei die Steuerung 12 die Position der Turbinenlaufradschaufeln (oder -leitschaufeln) einstellen kann, um das Energieniveau zu variieren, das von dem Abgasstrom erhalten und mit dem ihr jeweiliger Verdichter beaufschlagt wird. Als Alternative dazu können die Abgasturbinen 124 und 134 als Turbine mit verstellbarer Düse konfiguriert sein, wobei die Steuerung 12 die Position der Turbinendüse einstellen kann, um das Energieniveau zu variieren, das von dem Abgasstrom erhalten und mit dem ihr jeweiliger Verdichter beaufschlagt wird. Das Steuersystem kann zum Beispiel dazu konfiguriert sein, die Leitschaufel- oder Düsenposition der Abgasturbinen 124 und 134 über jeweilige Aktuatoren unabhängig zu variieren.
  • Abgase in dem ersten parallelen Auslasskanal 17 können über den verzweigten parallelen Abgaskanal 170 zur Atmosphäre geleitet werden, während Abgase in dem zweiten parallelen Auslasskanal 19 über den verzweigten parallelen Auslasskanal 180 zur Atmosphäre geleitet werden können. Die Auslasskanäle 170 und 180 können eine oder mehrere Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, wie zum Beispiel einen Katalysator und einen oder mehrere Abgassensoren, enthalten.
  • Ferner kann die Kraftmaschine 10 einen oder mehrere Abgasrückführungs(AGR-) Kanäle oder -Kreisläufe zum Zurückführen mindestens eines Teils des Abgases von dem Auslasskrümmer zum Einlasskrümmer enthalten. Dazu können Hochdruck-AGR-Kreisläufe zur Bereitstellung von Hochdruck-AGR (HD-AGR) und Niederdruck-AGR-Kreisläufe zur Bereitstellung von Niederdruck-AGR (ND-AGR) gehören. In einem Beispiel kann bei Fehlen von durch die Turbolader 120, 130 bereitgestellter Aufladung HD-AGR bereitgestellt werden, während bei Vorhandensein von Turboladeraufladung, und/oder wenn die Abgastemperatur über einem Schwellenwert liegt, ND-AGR bereitgestellt werden kann. In noch anderen Beispielen können sowohl HD-AGR als auch ND-AGR gleichzeitig bereitgestellt werden.
  • In dem gezeigten Beispiel kann die Kraftmaschine 10 einen Niederdruck-AGR-Kreislauf 202 zum Zurückführen mindestens eines Teils des Abgases von dem ersten verzweigten parallelen Auslasskanal 170 stromabwärts der Turbine 124 zu dem ersten parallelen Einlasskanal 142 stromaufwärts des Verdichters 122 enthalten. Bei einigen Ausführungsformen kann ebenfalls ein (nicht gezeigter) zweiter Niederdruck-AGR-Kreislauf zum Zurückführen mindestens eines Teils des Abgases von dem zweiten verzweigten parallelen Auslasskanal 180 stromabwärts der Turbine 134 zu dem zweiten parallelen Einlasskanal 144 stromaufwärts des Verdichters 132 bereitgestellt sein. Der ND-AGR-Kreislauf 202 kann ein ND-AGR-Ventil 204 zum Steuern eines AGR-Stroms (das heißt einer zurückgeführten Abgasmenge) durch die Kreisläufe sowie einen Ladeluftkühler 206 zum Senken der Temperatur eines durch den AGR-Kreislauf strömenden Abgases vor Rückführung in den Kraftmaschineneinlass enthalten. Unter bestimmten Bedingungen kann der AGR-Kühler 206 auch zum Erwärmen des durch den ND-AGR-Kreislauf 202 strömenden Abgases, bevor das Abgas in den Verdichter eintritt, verwendet werden, um zu vermeiden, dass Wassertropfen auf die Verdichter auftreffen.
  • Die Kraftmaschine 10 kann ferner einen ersten Hochdruck-AGR-Kreislauf 208 zum Zurückführen mindestens eines Teils des Abgases von dem ersten parallelen Auslasskanal 17 stromaufwärts der Turbine 124 zu dem Einlasskrümmer 160 stromabwärts der Kraftmaschinendrossel 158 enthalten. Ebenso kann die Kraftmaschine einen (nicht gezeigten) zweiten Hochdruck-AGR-Kreislauf zum Zurückführen mindestens eines Teils des Abgases von dem zweiten parallelen Auslasskanal 19 stromaufwärts der Turbine 134 zu dem zweiten verzweigten parallelen Einlasskrümmer 148 stromabwärts des Verdichters 132 enthalten. AGR-Strom durch die HD-AGR-Kreisläufe 208 kann über das HD-AGR-Ventil 210 gesteuert werden.
  • Eine PCV-Öffnung (PCV - positive crankcase ventilation / Kurbelgehäuseentlüftung) 102 kann dazu konfiguriert sein, Kurbelgehäuseentlüftungsgase (Blow-By-Gase) entlang dem zweiten parallelen Einlasskanal 144 dem Kraftmaschineneinlasskrümmer zuzuführen. Bei einigen Ausführungsformen kann Strom von PCV-Luft durch die PCV-Öffnung 102 durch ein eigens vorgesehenes PCV-Öffnungs-Ventil gesteuert werden. Ebenso kann eine Spülöffnung 104 dazu konfiguriert sein, Spülgase aus einem Kraftstoffsystembehälter dem Kraftmaschineneinlasskrümmer entlang dem Kanal 144 zuzuführen. Bei einigen Ausführungsformen kann Spülluft durch die Spülöffnung 104 durch ein eigens vorgesehenes Spül-Öffnung-Ventil gesteuert werden.
  • Der Feuchtigkeitssensor 232 und der Drucksensor 234 können in nur einem der parallelen Einlasskanäle (hierin im ersten parallelen Einlassluftkanal 142, aber nicht im zweiten parallelen Einlasskanal 144 gezeigt) stromabwärts der AGR-Drosselklappe 230 enthalten sein. Insbesondere können der Feuchtigkeitssensor und der Drucksensor in dem Einlasskanal enthalten sein, der die PCV- oder Spülluft nicht empfängt. Der Feuchtigkeitssensor 232 kann dazu konfiguriert sein, eine relative Feuchtigkeit der Einlassluft zu schätzen. Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Feuchtigkeitssensor 232 um einen UEGO-Sensor, der dazu konfiguriert ist, die relative Feuchtigkeit der Einlassluft basierend auf der Ausgabe des Sensors bei einer oder mehreren Spannungen zu schätzen. Da Spülluft und PCV-Luft die Ergebnisse des Feuchtigkeitssensors störend beeinflussen können, sind die Spülöffnung und die PCV-Öffnung in einem anderen Einlasskanal als der Feuchtigkeitssensor positioniert. Der Drucksensor 234 kann dazu konfiguriert sein, einen Druck der Einlassluft zu schätzen. Bei einigen Ausführungsformen kann auch ein Temperatursensor in dem gleichen parallelen Einlasskanal stromabwärts der AGR-Drosselklappe 230 enthalten sein.
  • Somit kann der Einlasssauerstoffsensor 172 zum Schätzen einer Einlasssauerstoffkonzentration und Ableiten einer AGR-Strommenge durch die Kraftmaschine basierend auf einer Änderung der Einlasssauerstoffkonzentration bei Öffnen des AGR-Ventils 204 verwendet werden. Insbesondere wird eine Änderung der Ausgabe des Sensors bei Öffnen des AGR-Ventils mit einem Bezugspunkt, bei dem der Sensor ohne AGR arbeitet (der Nullpunkt), verglichen. Basierend auf der Änderung (zum Beispiel der Verringerung) der Sauerstoffmenge von dem Zeitpunkt des Betriebs ohne AGR kann ein derzeit der Kraftmaschine zugeführter AGR-Strom berechnet werden. Zum Beispiel wird bei Anlegen einer Bezugsspannung (Vs) an den Sensor ein Pumpstrom (Ip) durch den Sensor ausgegeben. Die Änderung der Sauerstoffkonzentration kann proportional zu der Änderung des durch den Sensor bei Vorhandensein von AGR bezüglich der Sensorausgabe bei Fehlen von AGR (Nullpunkt) ausgegebenen Pumpstroms (delta Ip-Ausgabe) sein. Basierend auf einer Abweichung des geschätzten AGR-Stroms von dem erwarteten (oder Soll-)AGR-Strom kann eine weitere AGR-Steuerung durchgeführt werden.
  • Eine Nullpunktschätzung des Einlasssauerstoffsensors kann unter Leerlaufbedingungen durchgeführt werden, unter denen Einlassdruckschwankungen minimal sind, und wenn keine PCV- oder Spülluft in die Kraftmaschine eingelassen wird. Darüber hinaus kann die Leerlaufanpassung regelmäßig durchgeführt werden, wie zum Beispiel bei jedem ersten Leerlauf nach einem Kraftmaschinenstart, um die Auswirkung von Sensoralterung und Teil-zu-Teil-Variabilität auf die Sensorausgabe zu kompensieren.
  • Eine Nullpunktschätzung des Einlasssauerstoffsensors kann als Alternative unter Nichtkraftstoffzufuhrbedingungen der Kraftmaschine, wie zum Beispiel während einer Schubabschaltung (SAS), durchgeführt werden. Durch Durchführung der Anpassung unter SAS-Bedingungen werden zusätzlich zu reduzierten Rauschfaktoren, wie zum Beispiel den bei Leerlaufanpassung erreichten, auch Sensormesswertschwankungen aufgrund einer AGR-Ventilleckage reduziert.
  • Erneut auf 1 Bezug nehmend, kann die Stellung der Einlass- und Auslassventile jedes Zylinders 14 über mit Ventilstößelstangen gekoppelte hydraulisch betätigte Heber oder über einen Nockenprofilumschaltmechanismus, in dem Nockenerhebungen verwendet werden, geregelt werden. In diesem Beispiel können mindestens die Einlassventile jedes Zylinders 14 durch Nockenbetätigung unter Verwendung eines Nockenbetätigungssystems gesteuert werden. Insbesondere kann das Ventilnockenbetätigungssystem 25 einen oder mehrere Nocken enthalten und kann variable Nockensteuerung oder variablen Hub für Einlass- und/oder Auslassventile verwenden. Bei alternativen Ausführungsformen können die Einlassventile durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Ebenso können die Auslassventile durch Nockenbetätigungssysteme oder elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden.
  • Das Kraftmaschinensystem 100 kann durch ein Steuersystem 80, das die Steuerung 12 enthält, und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer über eine (nicht gezeigte) Eingabevorrichtung zumindest teilweise gesteuert werden. Das Steuersystem 80 empfängt in der Darstellung Informationen von mehreren Sensoren 16 (von denen verschiedene Beispiele hierin beschrieben werden) und sendet Steuersignale an mehrere Aktuatoren 81. Als Beispiel können die Sensoren 16 den Feuchtigkeitssensor 232, den Einlassluftdrucksensor 234, den MAP-Sensor 182, den MCT-Sensor 183, den TIP-Sensor 174 und den Einlassluftsauerstoffsensor 172 umfassen. In einigen Beispielen kann der gemeinsame Einlasskanal 149 ferner einen Drosseleinlasstemperatursensor zum Schätzen einer Drossellufttemperatur (TCT) enthalten. In anderen Beispielen können ein oder mehrere AGR-Kanäle Druck-, Temperatur- und Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren zur Bestimmung von AGR-Stromeigenschaften enthalten. Als anderes Beispiel können die Aktuatoren 81 die Kraftstoffeinspritzdüse 166, die HD-AGR-Ventile 210, das ND-AGR-Ventil 204, die Drosselklappen 158 und 230 und die Wastegates 128, 138 enthalten. Andere Aktuatoren, wie zum Beispiel verschiedenste zusätzliche Ventile und Drosseln, können an verschiedene Stellen im Kraftmaschinensystem 100 gekoppelt sein. Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktuatoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage von darin programmierten Anweisungen oder Code entsprechend einer oder mehrerer Routinen auslösen. Eine beispielhafte Steuerroutine wird hier unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
  • Nunmehr auf 2 Bezug nehmend, wird ein anderes Ausführungsbeispiel 200 für die Kraftmaschine von 1 gezeigt. Somit sind zuvor in 1 vorgestellte Komponenten mit gleichen Bezugszahlen versehen und werden der Kürze halber hier nicht erneut vorgestellt.
  • Die Ausführungsform 200 zeigt einen Kraftstofftank 218, der zur Zufuhr von Kraftstoff zu Kraftmaschinenkraftstoffeinspritzdüsen konfiguriert ist. Eine (nicht gezeigte) im Kraftstofftank 218 eingetauchte Kraftstoffpumpe kann dazu konfiguriert sein, den Einspritzdüsen der Kraftmaschine 10, wie zum Beispiel der Einspritzdüse 166, zugeführten Kraftstoff mit Druck zu beaufschlagen. Kraftstoff kann von einer externen Quelle durch eine (nicht gezeigte) Betankungsklappe in den Kraftstofftank gepumpt werden. Der Kraftstofftank 218 kann mehrere Kraftstoffmischungen, einschließlich Kraftstoff mit verschiedenen Alkoholkonzentrationen, wie zum Beispiel verschiedene Benzin-Ethanol-Gemische, einschließlich E10, E85, Benzin usw. und Kombinationen davon, aufnehmen. Ein im Kraftstofftank 218 positionierter Kraftstofffüllstandsgeber 219 kann eine Anzeige für den Kraftstofffüllstand für die Steuerung 12 bereitstellen. Wie gezeigt, kann der Kraftstofffüllstandssensor 219 einen mit einem Regelwiderstand verbundenen Schwimmer umfassen. Als Alternative dazu können andere Arten von Kraftstofffüllstandssensoren verwendet werden. Ein oder mehrere andere Sensoren können mit dem Kraftstofftank 218 gekoppelt sein, wie zum Beispiel ein Kraftstofftankdruckwandler 220 zum Schätzen eines Kraftstofftankdrucks.
  • Im Kraftstofftank 218 erzeugte Dämpfe können über die Leitung 31 zum Kraftstoffdampfbehälter 22 geleitet werden, bevor sie zum Kraftmaschineneinlass gespült werden. Dazu können zum Beispiel die im Tagesverlauf entstehenden und die bei der Betankung entstehenden Kraftstofftankdämpfe zählen. Der Behälter kann mit einem geeigneten Adsorptionsmittel, wie zum Beispiel Aktivkohle, zum vorübergehenden Einschließen von Kraftstoffdämpfen (einschließlich verdampfter Kohlenwasserstoffe), die im Kraftstofftank erzeugt werden, gefüllt sein. Während eines späteren Kraftmaschinenbetriebs, wenn Spülbedingungen erfüllt sind, wie zum Beispiel wenn der Behälter gesättigt ist, können dann Kraftstoffdämpfe aus dem Behälter in den Kraftmaschineneinlass gespült werden, indem das Behälterspülventil 112 und das Behälterlüftungsventil 114 geöffnet werden.
  • Der Behälter 22 enthält eine Entlüftungsöffnung 27 zum Herausleiten von Gasen aus dem Behälter 22 zur Atmosphäre beim Speichern oder Einschließen von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstofftank 218. Die Entlüftungsöffnung 27 kann auch das Ansaugen von Frischluft in den Kraftstoffdampfbehälter 22 gestatten, wenn gespeicherte Kraftstoffdämpfe über die Spülleitungen 90 oder 92 (in Abhängigkeit von der Aufladungshöhe) und das Spülventil 112 zum Kraftmaschineneinlass gespült werden. Obgleich dieses Beispiel eine nicht beheizte Frischluft weiterleitende Entlüftungsöffnung 27 zeigt, können auch verschiedene Modifikationen verwendet werden. Die Entlüftungsöffnung 27 kann ein Behälterlüftungsventil 114 zur Einstellung eines Stroms von Luft und Dämpfen zwischen dem Behälter 22 und der Atmosphäre enthalten. Das Lüftungsventil kann während Kraftstoffdampfspeichervorgängen (zum Beispiel beim Betanken des Kraftstofftanks, und während die Kraftmaschine nicht läuft) geöffnet werden, so dass Luft ohne den Kraftstoffdampf nach dem Durchströmen des Behälters zur Atmosphäre herausgedrückt werden kann. Ebenso kann das Lüftungsventil bei Spülvorgängen (zum Beispiel während der Behälterregeneration und während die Kraftmaschine läuft) geöffnet sein, um zu gestatten, dass ein Frischluftstrom die im Behälter gespeicherten Kraftstoffdämpfe entfernt.
  • Aus dem Behälter 22 zum Beispiel während eines Spülvorgangs freigesetzte Kraftstoffdämpfe können über die Spülleitung 28 in den Kraftmaschineneinlasskrümmer 160 geleitet werden. Der Strom von Dämpfen entlang der Spülleitung 28 kann durch das Behälterspülventil 112 reguliert werden, das zwischen dem Kraftstoffdampfbehälter und dem Kraftmaschineneinlass gekoppelt ist. Die Menge und die Rate von durch das Behälterspülventil freigesetzten Dämpfen können durch das Tastverhältnis eines (nicht gezeigten) zugeordneten Behälterspülventilsolenoids bestimmt werden. Demnach kann das Tastverhältnis des Behälterspülventilsolenoids durch das Antriebsstrangsteuergerät (PCM - Powertrain Control Module) des Fahrzeugs bestimmt werden, wie zum Beispiel durch die Steuerung 12, die auf die Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, einschließlich beispielsweise Kraftmaschinendrehzahl/-lastbedingungen, Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Behälterlast usw., reagiert.
  • Ein (nicht gezeigtes) optionales Behälterrückschlagventil kann in der Spülleitung 28 enthalten sein, um zu verhindern, dass Einlasskrümmerdruck Gase in die entgegengesetzte Richtung vom Spülstrom leitet. Somit kann das Rückschlagventil erforderlich sein, wenn die Behälterspülventilsteuerung nicht genau getaktet ist, oder das Behälterspülventil selbst kann durch einen hohen Einlasskrümmerdruck aufgedrückt werden. Eine Schätzung des Einlasskrümmer-Absolutdrucks (MAP - manifold absolute pressure) kann von dem mit dem Einlasskrümmer 160 gekoppelten und mit der Steuerung 12 in Verbindung stehenden MAP-Sensor 174 erhalten werden. Als Alternative dazu kann der MAP von anderen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, wie zum Beispiel Luftmasse (MAF - mass air flow), wie durch einen mit dem Einlasskrümmer gekoppelten MAF-Sensor gemessen, abgeleitet werden.
  • Spülkohlenwasserstoffe können basierend auf Kraftmaschinenbetriebsbedingungen entweder über einen Aufladungsweg 92 oder einen Unterdruckweg 90 zum Einlasskrümmer 160 geleitet werden. Insbesondere unter Bedingungen, unter denen der Turbolader 120 zur Bereitstellung einer aufgeladenen Luftladung für den Einlasskrümmer betrieben wird, bewirkt der erhöhte Druck im Einlasskrümmer, dass sich das Einwegventil 94 im Unterdruckweg 90 schließt, während sich das Einwegventil 96 im Aufladungsweg 92 öffnet. Infolgedessen wird Spülluft in den Lufteinlasskanal 140 stromabwärts des Luftfilters 156 und stromaufwärts des Ladeluftkühlers 154 über den Aufladungsweg 92 geleitet. Hierin wird die Spülluft stromaufwärts des Einlassluftsensors 172 eingeleitet. Bei einigen Ausführungsformen kann wie dargestellt eine Venturi-Düse 98 im Aufladungsweg so positioniert sein, dass Spülluft bei Durchströmen der Venturi-Düse und des Kanals 99 zum Einlass geleitet wird. Dies gestattet, dass der Spülluftstrom für Unterdruckerzeugung vorteilhaft ausgenutzt wird.
  • Unter Bedingungen, unter denen die Kraftmaschine 10 ohne Aufladung betrieben wird, bewirkt der erhöhte Unterdruck im Einlasskrümmer, dass sich das Einwegventil 94 im Unterdruckweg öffnet, während sich das Einwegventil 96 im Aufladungsweg schließt. Infolgedessen wird Spülluft über den Unterdruckweg 90 stromabwärts der Drossel 158 in den Einlasskrümmer 160 geleitet. Hierin wird die Spülluft stromabwärts des Einlassluftsensors 172 eingeleitet.
  • PCV-Kohlenwasserstoffe können basierend auf Kraftmaschinenbetriebsbedingungen entweder über einen PCV-Schlauch 252 auf der Aufladungsseite oder einen PCV-Schlauch 254 auf der Unterdruckseite zum Einlasskrümmer 160 geleitet werden. Insbesondere strömen Blow-By-Gase von den Kraftmaschinenzylindern 14 an den Kolbenringen vorbei und treten in das Kurbelgehäuse 255 ein. Unter Bedingungen, unter denen der Turbolader 120 zur Bereitstellung einer aufgeladenen Luftladung für den Einlasskrümmer betrieben wird, bewirkt der erhöhte Druck im Einlasskrümmer, dass sich das Einwegventil 256 im PCV-Schlauch 254 auf der Unterdruckseite schließt. Infolgedessen strömen bei aufgeladenem Kraftmaschinenbetrieb PCV-Gase in einer ersten Richtung (Pfeil 262) und werden im Kraftmaschineneinlass stromabwärts des Einlasssauerstoffsensors aufgenommen. Infolgedessen wird PCV-Luft in den Lufteinlasskanal 140 stromabwärts des Luftfilters 156 und stromaufwärts des Ladeluftkühlers 154 über den PCV-Schlauch 252 auf der Aufladungsseite geleitet. Der PCV-Strom kann bei Durchströmen eines Ölabscheiders 260 auf der Aufladungsseite zum Einlasskanal geleitet werden. Der Ölabscheider auf der Aufladungsseite kann in den Nockenwellendeckel integriert sein oder kann eine externe Komponente sein. Unter Aufladungsbedingungen werden somit die PCV-Gase stromaufwärts eines Einlasssauerstoffsensors 172 eingeleitet und beeinflussen deshalb die Ausgabe des Sauerstoffsensors 172.
  • Unter Bedingungen, unter denen die Kraftmaschine 10 ohne Aufladung betrieben wird, bewirkt im Vergleich dazu der erhöhte Unterdruck im Einlasskrümmer, dass sich das Einwegventil 256 im PCV-Schlauch 254 auf der Unterdruckseite öffnet. Infolgedessen strömen bei nicht aufgeladenem Kraftmaschinenbetrieb PCV-Gase in einer zweiten Richtung (Pfeil 264), die sich von der ersten Richtung unterscheidet, und werden im Kraftmaschineneinlass stromabwärts des Einlasssauerstoffsensors aufgenommen. In dem gezeigten Beispiel ist die zweite Richtung des PCV-Stroms bei nicht aufgeladenem Kraftmaschinenbetrieb der ersten Richtung des PCV-Stroms bei aufgeladenem Kraftmaschinenbetrieb entgegengesetzt (vergleiche Pfeile 262 und 264). Insbesondere wird bei nicht aufgeladenem Betrieb PCV-Luft über den PCV-Schlauch 254 auf der Unterdruckseite stromabwärts der Drossel 158 direkt in den Einlasskrümmer 160 geleitet. Hierin wird die PCV-Luft stromabwärts des Einlasssauerstoffsensors 172 eingeleitet und beeinflusst deshalb nicht die Ausgabe des Sauerstoffsensors 172. Aufgrund der speziellen Kraftmaschinenkonfiguration werden somit PCV- und Spülluftkohlenwasserstoffe bei aufgeladenem Kraftmaschinenbetrieb in den Kraftmaschineneinlasskrümmer stromaufwärts des Einlasssauerstoffsensors eingelassen und unter nicht aufgeladenen Bedingungen in den Kraftmaschineneinlasskrümmer stromabwärts des Einlasssauerstoffsensors eingelassen.
  • Wie zuvor besprochen, kann der Einlassluftsauerstoffsensor dazu verwendet werden, die Menge an AGR in der Einlassluftladung als Funktion des Ausmaßes der Sauerstoffgehaltänderung aufgrund des Hinzufügens von AGR als ein Verdünnungsmittel zu messen. Somit kann der Sensor mit zunehmender Einleitung von AGR einen Messwert oder Pumpstrom ausgeben, der einer geringeren Sauerstoffkonzentration entspricht. Während der Schätzung wird eine Nennbezugsspannung (zum Beispiel 450 mV) oder Nernstspannung an den Sensor angelegt, und eine Ausgabe (zum Beispiel ein durch den Sensor bei Anlegen der geringeren Bezugsspannung ausgegebener Pumpstrom) wird aufgezeichnet. Basierend auf der Ausgabe des Sensors bezüglich eines Nullpunkts des Sensors (das heißt, Sensorausgabe unter Bedingungen ohne AGR) wird eine Änderung der Sauerstoffkonzentration gelernt, und es wird eine Einlassverdünnung mit AGR abgeleitet.
  • Somit nimmt die Schätzung ein Nenn-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der AGR an. Zum Beispiel nimmt die Schätzung an, dass die AGR bei oder um Stöchiometrie liegt. Die Sensorausgabe ist jedoch fehleranfällig, wenn die AGR von einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis abweicht. Zum Beispiel kann die Sensorausgabe aufgrund von überschüssigem Kraftstoff aus fetter AGR, die mit Umgebungssauerstoff am Erfassungselement des Einlasssensors reagiert, wodurch die von dem Sensor gemessene (lokale) Sauerstoffkonzentration reduziert wird, verfälscht werden. Da die Ausgabe des Sensors und die Änderung der Sauerstoffkonzentration zum Ableiten einer AGR-Verdünnung der Einlassluftladung verwendet werden, kann die vom Einlasssauerstoffsensor bei Vorhandensein von fetter AGR gemessene reduzierte Sauerstoffkonzentration fälschlicherweise als zusätzliches Verdünnungsmittel interpretiert werden. Dies wirkt sich auf die AGR-Schätzung und die anschließende AGR Steuerung aus. Insbesondere kann AGR überschätzt werden. Die Sensorausgabe kann auch aufgrund von überschüssigem Sauerstoff aus magerer AGR, die die von dem Sensor gemessene (lokale) Sauerstoffkonzentration erhöht, verfälscht werden. Da die Ausgabe des Sensors und die Änderung der Sauerstoffkonzentration zum Ableiten einer AGR-Verdünnung der Einlassluftladung verwendet wird, kann die vom Einlasssauerstoffsensor bei Vorhandensein von magerer AGR gemessene erhöhte Sauerstoffkonzentration fälschlicherweise als reduziertes Verdünnungsmittel interpretiert werden. Dies wirkt sich auf die AGR-Schätzung und die anschließende AGR Steuerung aus. Insbesondere kann AGR unterschätzt werden.
  • Die 3A-C zeigen diese Variation des Messwerts des Einlasssensors. Insbesondere zeigt das Kennfeld 300 von 3A eine durch einen Einlasskrümmersauerstoffsensor geschätzte Sauerstoffkonzentration (O2-Konz.) entlang der Y-Achse und ein AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) entlang der X-Achse bei einer gegebenen AGR-Höhe. Mit zunehmender Fettheit der AGR reagieren die Kohlenwasserstoffe mit Sauerstoff am Erfassungselement des Einlasssauerstoffsensors. Der Sauerstoff wird verbraucht, und Wasser und Kohlendioxid werden freigesetzt. Infolgedessen wird die geschätzte Sauerstoffkonzentration reduziert, obgleich eine Menge an AGR-Strom konstant bleiben kann. Die Reduzierung der durch den Sauerstoffsensor geschätzten Sauerstoffkonzentration kann als eine erhöhte Verdünnung (oder einen Ersatz des Sauerstoffs durch AGR) verstanden werden. Somit kann die Steuerung ableiten, dass eine größere Menge an AGR-Strom zur Verfügung steht als tatsächlich vorliegt. Wenn bezüglich der Kohlenwasserstoffwirkung nicht korrigiert wird, kann eine Steuerung AGR-Strom als Reaktion auf eine die AGR-Steuerung beeinträchtigende falsche Anzeige einer höheren AGR-Verdünnung AGR-Strom verringern.
  • Wenn die Magerkeit der AGR zunimmt, kann der überschüssige Sauerstoff in der AGR hingegen als eine verringerte Verdünnung verstanden werden. Somit kann die Steuerung ableiten, dass eine geringere Menge an AGR-Strom zur Verfügung steht als tatsächlich vorliegt. Wenn bezüglich der Kohlenwasserstoffwirkung nicht korrigiert wird, kann eine Steuerung AGR-Strom als Reaktion auf eine die AGR-Steuerung beeinträchtigende falsche Anzeige einer geringeren AGR-Verdünnung AGR-Strom verringern. Somit kann die Sensorausgabe bei Vorliegen von magerer AGR einen verbrannten Masseanteil der Luftladung richtig schätzen.
  • Das Kennfeld 320 von 3B zeigt eine gemessene AGR-Rate entlang der X-Achse, wie basierend auf der Ausgabe des Einlasssauerstoffsensors als Funktion des AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses entlang der Y-Achse geschätzt. In dem gezeigten Beispiel kann die bei Vorliegen von magerer AGR gemessene AGR-Rate korrekt sein. Deshalb ist auf der Magerseite (der Stöchiometrie) möglicherweise kein Korrekturfaktor erforderlich. Die bei Vorhandensein von fetter AGR gemessene AGR-Rate ist hingegen höher als die tatsächliche AGR-Rate. Das heißt, die AGR wird überschätzt. Deshalb ist auf der Fettseite (der Stöchiometrie) ein Korrekturfaktor erforderlich, um die gemessene Rate auf die richtige AGR-Rate zu reduzieren.
  • Kennfeld 330 von 3C zeigt, wie solch ein Korrekturfaktor angewandt werden kann. Insbesondere zeigt Kennfeld 330 einen für eine AGR-Schätzung entlang der Y-Achse, wie für die Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der AGR entlang der X-Achse gelernt, angewandten Korrekturfaktor (K). Wie oben unter Bezugnahme auf 3B besprochen, ist auf der Magerseite möglicherweise kein Korrekturfaktor erforderlich. Deshalb kann der Korrekturfaktor auf der Magerseite (der Stöchiometrie) auf einen Wert von 1,0 eingestellt werden. Auf der Fettseite kann der Korrekturfaktor hingegen auf einen Wert von unter 1,0 (zum Beispiel bis 0,8 oder 0,9) eingestellt werden, um die gemessene Rate auf die richtige AGR-Rate zu korrigieren. Die korrigierte AGR-Rate kann dann als: korrigierte AGR-Rate = (unkorrigierte AGR-Rate) x (Korrekturfaktor K) gelernt werden.
  • Wie unter Bezugnahme auf 4 ausgeführt, kann bei Vorhandensein von mager oder fetter AGR, wie durch einen Abgassauerstoffsensor geschätzt, ein Korrekturfaktor gelernt und auf die Ausgabe eines Einlassgassauerstoffsensors angewandt werden.
  • Dann kann die korrigierte Sensorausgabe für eine rückgekoppelte Einstellung der Stellung eines AGR-Ventils zur Bereitstellung einer Soll-AGR-Rate verwendet werden. Darüber hinaus kann die korrigierte Sensorausgabe zum Lernen einer Menge an überschüssigem Kraftstoff in der fetten AGR und entsprechenden Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge verwendet werden. Als Alternative dazu kann die unkorrigierte Sensorausgabe zum Lernen eines verbrannten Gasmassenanteils in der AGR und entsprechenden Einstellen eines Zündzeitpunkts und einer Drosselöffnung verwendet werden.
  • Nunmehr auf 4 Bezug nehmend, wird eine Routine 400 zur Einstellung der Ausgabe eines Einlasssauerstoffsensors basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von AGR gezeigt. Darüber hinaus werden ein oder mehrere Kraftmaschinenbetriebsparameter basierend darauf, ob die AGR fetter oder magerer als Stöchiometrie war, eingestellt. Der Ansatz gestattet das Kompensieren der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Wirkung von fetter oder magerer AGR, wobei die Genauigkeit der AGR-Schätzung verbessert wird und die Verwendung des Einlasssauerstoffsensors unter Bedingungen fetter, magerer und stöchiometrischer AGR gestattet wird.
  • Bei 402 umfasst die Routine Schätzen und/oder Messen von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen. Dazu können zum Beispiel Kraftmaschinendrehzahl, Drehmomentanforderung, Aufladung, AGR, erforderliche Kraftmaschinenverdünnung, Kraftmaschinentemperatur, BP, MAP usw. gehören. Bei 404 kann eine Soll-AGR-Rate basierend auf den geschätzten Kraftmaschinenbetriebsbedingungen bestimmt werden. Zum Beispiel kann unter Bedingungen einer geringeren Kraftmaschinen-Drehzahl-Last eine geringere AGR-Rate bestimmt werden, während unter Bedingungen einer höheren Kraftmaschinen-Drehzahl-Last eine höhere AGR-Rate bestimmt werden kann, wobei die Verdünnung mehr Kraftstoffökonomie- und Emissionsvorteile bietet.
  • Bei 406 kann bestimmt werden, ob AGR aktiviert worden ist. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob das AGR-Ventil in die geöffnete Stellung betätigt worden ist. Ist keine AGR aktiviert, kann AGR bei 408 aktiviert werden. Zum Beispiel kann ein AGR-Ventil geöffnet werden. Bei Bestätigung, dass AGR aktiviert ist, kann bei 410 ein AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis basierend auf einer Ausgabe eines Auslasskrümmersauerstoffsensors abgeleitet werden. Zum Beispiel kann das AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einem durch den Sensor ausgegebenen Pumpstrom basieren. Somit kann der Auslasskrümmersauerstoffsensor stromaufwärts eines Einlasses eines AGR-Kanals positioniert sein, der Restabgase von dem Auslasskrümmer stromabwärts des Abgassauerstoffsensors und stromabwärts einer Abgasturbine dem Einlasskrümmer stromaufwärts eines Einlassverdichters und stromaufwärts eines Einlasssauerstoffsensors zuführt.
  • Bei 412 kann bestimmt werden, ob das AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer als ein Schwellenwert ist. In einem Beispiel ist der Schwellenwert Stöchiometrie, und es wird bestimmt, ob das AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer als Stöchiometrie ist. Ist dies nicht der Fall, kann bei 422 bestimmt werden, ob das AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als der Schwellenwert ist. In einem Beispiel wird bestimmt, ob das AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als Stöchiometrie ist.
  • Ist das AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als Stöchiometrie, dann kann bei 424 eine AGR-Rate basierend auf einer Ausgabe eines Einlasssauerstoffsensors geschätzt werden. Somit kann der Einlasssauerstoffsensor stromabwärts eines Auslasssystems des AGR-Kanals und stromaufwärts einer Einlassdrossel positioniert werden. Insbesondere kann die AGR-Rate basierend auf einer Differenz zwischen einem durch den Einlasssensor bei aktivierter AGR ausgegebenen Pumpstrom bezüglich eines zuvor gelernten Nullpunkts des Einlasssauerstoffsensors (das heißt eines durch den Einlasssensor bei deaktivierter AGR ausgegebenen Pumpstroms) geschätzt werden. Mit zunehmender Differenz zwischen den Pumpströmen kann die Steuerung eine größere Verdünnungsmenge (oder Verdrängung von Einlasssauerstoff durch AGR) und deshalb eine größere AGR-Rate ableiten.
  • Als Reaktion darauf, dass das AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als der Schwellenwert ist, umfasst die Routine bei 426 Korrigieren der Einlasskrümmersauerstoffsensorausgabe mit einem Korrekturfaktor basierend auf einer Fettheit des AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Insbesondere umfasst das Korrigieren Erhöhen der Ausgabe des Sensors basierend auf dem Fettheitsgrad. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der überschüssige Kraftstoff in der fetten AGR mit dem Sauerstoff reagiert und bewirkt, dass die durch den Einlasssauerstoffsensor erfasste Ausgabe weiter verringert wird. Infolgedessen wird die AGR-Rate überschätzt. Durch Korrigieren der Sensorausgabe wird somit die AGR-Rate basierend auf dem Fettheitsgrad verringert.
  • Bei 428 wird die korrigierte Sensorausgabe zum Steuern einer Stellung des AGR-Ventils im geschlossenen Regelkreis auf die Soll-AGR-Rate (wie zuvor bei 404 bestimmt) verwendet. Die Einstellung im geschlossenen Regelkreis umfasst rückgekoppeltes Einstellen des AGR-Ventils basierend auf einer Differenz zwischen einer Soll-AGR-Rate und einer basierend auf der korrigierten Sensorausgabe geschätzten AGR-Rate bei Aufrechterhalten der vorwärtsgekoppelten Einstellung des AGR-Ventils. Zum Beispiel kann die AGR-Ventilöffnung basierend auf einer Differenz zwischen der gewünschten Soll-AGR-Rate und der zugeführten tatsächlichen AGR-Rate, wie basierend auf der korrigierten Sensorausgabe geschätzt, eingestellt werden. Wenn die gewünschte Rate höher als die geschätzte Rate ist, wird eine Öffnung des AGR-Ventils vergrößert. Wenn die gewünschte Rate geringer als die geschätzte Rate ist, wird ansonsten eine Öffnung des AGR-Ventils verkleinert.
  • Bei 430 wird eine Menge an überschüssigem Kraftstoff in der AGR berechnet. Darüber hinaus wird eine Zylinderkraftstoffeinspritzung basierend auf der berechneten Menge an überschüssigem Kraftstoff eingestellt. Insbesondere wird die Menge an überschüssigem Kraftstoff in fetter AGR basierend auf der korrigierten Einlasssensorausgabe und dem Fettheitsgrad der AGR (oder dem AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis) geschätzt. Zum Beispiel wird die Menge an überschüssigem Kraftstoff in der AGR basierend sowohl auf der Ausgabe des Abgassauerstoffsensors als auch des Einlasssauerstoffsensors (oder der AGR-Rate) berechnet.
  • Somit bestimmt die Ausgabe des Abgassauerstoffsensors das AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Für AGR mit fettem Luft-Kraftstoff-Verhältnis liegt unverbrannter Kraftstoff in der AGR in Form von unverbrannten oder teilweise verbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid vor. Die Konzentration von unverbranntem Kraftstoff für das gemessene AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann durch die Kraftmaschinensteuerung analytisch bestimmt werden oder kann vorher berechnet und in der Kraftmaschinensteuerung gespeichert werden. Die Gesamtkonzentration von unverbranntem Kraftstoff in der Einlassladung wird dann durch Multiplizieren der AGR-Rate, wie durch den korrigierten Einlasssauerstoffsensor bestimmt, mit der Konzentration von unverbranntem Kraftstoff in der fetten AGR bestimmt, wobei das AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch den Abgassauerstoffsensor bestimmt wird. Die Menge an überschüssigem Kraftstoff wird bezüglich einer Transportverzögerung zwischen dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und dem Zeitpunkt der Ausgabe aus dem Abgassauerstoffsensor weiter eingestellt, um einen Zeitabgleich zu ermöglichen. Dann wird eine Zylinderkraftstoffeinspritzmenge basierend auf der berechneten Menge an überschüssigem Kraftstoff reduziert.
  • Bei 432 können ein oder mehrere Kraftmaschinenbetriebsparameter basierend auf dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis der AGR und der durch den Einlasssauerstoffsensor geschätzten AGR eingestellt werden. Als Beispiel kann die korrigierte Sensorausgabe zur Einstellung eines Zündzeitpunkts und/oder einer Einlassdrosselöffnung verwendet werden. Dazu gehört Einstellen des Zündzeitpunkts und/oder Einstellen einer Öffnung der Einlassdrossel mit Zunahme der Sensorausgabe. Bei gekühlter ND-AGR kann der Zündzeitpunkt zum Beispiel nach spät verstellt werden und/oder die Einlassdrosselöffnung kann mit Zunahme der Sensorausgabe (und deshalb Abnahme der AGR) verkleinert werden.
  • Auf diese Weise stellt die Steuerung sowohl die AGR-Rate als auch eine Zylinderkraftstoffeinspritzung basierend auf der korrigierten Sensorausgabe als Reaktion darauf, dass das AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als der Schwellenwert ist, ein.
  • Ist das AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer als der Schwellenwert, dann kann bei erneuter Bezugnahme auf 412 bei 414 wie bei 424 eine AGR-Rate basierend auf einer Ausgabe eines Einlasskrümmersauerstoffsensors geschätzt werden. Insbesondere kann die AGR-Rate basierend auf einer Differenz zwischen einem durch den Einlasssensor bei aktivierter AGR ausgegebenen Pumpstrom bezüglich eines zuvor gelernten Nullpunkts des Einlasssauerstoffsensors (das heißt eines durch den Einlasssensor bei deaktivierter AGR ausgegebenen Pumpstroms) geschätzt werden. Mit zunehmender Differenz zwischen den Pumpströmen kann die Steuerung eine größere Verdünnungsmenge (oder Verdrängung von Einlasssauerstoff durch AGR) und deshalb eine größere AGR-Rate ableiten.
  • Bei 418 wird die Sensorausgabe zum Steuern einer Stellung des AGR-Ventils im geschlossenen Regelkreis auf die Soll-AGR-Rate (wie zuvor bei 404 bestimmt) verwendet. Die Einstellung im geschlossenen Regelkreis umfasst rückgekoppeltes Einstellen des AGR-Ventils basierend auf einer Differenz zwischen der Soll-AGR-Rate und einer basierend auf der unkorrigierten Sensorausgabe geschätzten AGR-Rate bei vorwärtsgekoppelter Einstellung des AGR-Ventils basierend auf einem Grad von Magerkeit des AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Zum Beispiel kann die AGR-Ventilöffnung basierend auf einer Differenz zwischen der gewünschten Soll-AGR-Rate und der zugeführten tatsächlichen AGR-Rate, wie basierend auf der unkorrigierten Sensorausgabe geschätzt, eingestellt werden. Wenn die gewünschte Rate höher als die geschätzte Rate ist, wird eine Öffnung des AGR-Ventils vergrößert. Wenn die gewünschte Rate geringer als die geschätzte Rate ist, wird ansonsten eine Öffnung des AGR-Ventils verkleinert.
  • Bei 420 umfasst die Routine Einstellen eines oder mehrerer Kraftmaschinenbetriebsparameter basierend auf dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis der AGR und der durch den Einlasssauerstoffsensor geschätzten AGR. Als Beispiel wird der Zündzeitpunkt und/oder eine Einlassdrosselstellung basierend auf der unkorrigierten Sensorausgabe eingestellt (zum Beispiel wird der Zündzeitpunkt nach früh oder nach spät verstellt und die Einlassdrosselöffnung vergrößert oder verkleinert). Hierin wird die unkorrigierte Sensorausgabe verwendet, weil die unkorrigierte Ausgabe des Einlasssensors den verbrannten Massenanteil der AGR korrekt widerspiegelt. Bei gekühlter ND-AGR kann in einem Beispiel der Zündzeitpunkt nach spät verstellt werden, und/oder die Einlassdrosselöffnung kann mit Zunahme der Sensorausgabe (und deshalb Abnahme der AGR) verkleinert werden.
  • Unter einer ersten Bedingung bei Zufuhr von AGR, die fetter als ein Schwellen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, kann eine Steuerung in einem Beispiel eine Sauerstoffsensorausgabe basierend auf einer Fettheit der AGR korrigieren, sowohl eine AGR-Rate als auch einen Zündzeitpunkt basierend auf der korrigierten Sensorausgabe einstellen und eine Kraftstoffeinspritzung basierend auf einer korrigierten Sensorausgabe einstellen. Unter einer zweiten Bedingung bei der Zufuhr von AGR, die magerer als das Schwellen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, kann die Steuerung dann die Sauerstoffsensorausgabe basierend auf einem Magerkeitsgrad der AGR korrigieren, die AGR-Rate basierend auf der unkorrigierten Sensorausgabe einstellen und sowohl den Zündzeitpunkt als auch die Einlassdrosselstellung basierend auf der unkorrigierten Sensorausgabe einstellen. Hierin kann die Sensorausgabe sowohl unter der ersten als auch unter der zweiten Bedingung basierend auf einem Ethanolgehalt des verbrannten Kraftstoffs weiter korrigiert werden. Zum Beispiel kann die Sensorausgabe mit Zunahme des Ethanolgehalts des verbrannten Kraftstoffs eingestellt werden.
  • Wie hierin verwendet, umfasst das Korrigieren der Sensorausgabe unter der ersten Bedingung Erhöhen der Sensorausgabe basierend auf der Fettheit der AGR, während die Sensorausgabe unter der zweiten Bedingung nicht korrigiert werden muss. Darüber hinaus umfasst das Einstellen einer Kraftstoffeinspritzung basierend auf einer korrigierten Sensorausgabe unter der ersten Bedingung Schätzen einer Menge an überschüssigem Kraftstoff in der AGR basierend auf der korrigierten Sensorausgabe und der Fettheit der AGR und Reduzieren der Zylinderkraftstoffeinspritzung basierend auf der Menge an überschüssigem Kraftstoff.
  • Als anderes Beispiel umfasst ein Kraftmaschinensystem eine einen Einlass- und einen Auslasskrümmer enthaltende Kraftmaschine, einen ein AGR-Ventil enthaltenden AGR-Kanal, wobei der Kanal den Auslasskrümmer an den Einlasskrümmer koppelt, einen an den Einlasskrümmer gekoppelten ersten Sauerstoffsensor stromabwärts eines Auslasses des AGR-Kanals und stromaufwärts eines Einlassverdichters, einen an den Auslasskrümmer gekoppelten zweiten Sauerstoffsensor stromaufwärts eines Einlasses des AGR-Kanals und stromabwärts einer Abgasturbine und einer Steuerung mit rechnerlesbaren Anweisungen. Die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der AGR basierend auf einer Ausgabe des zweiten Sauerstoffsensors zu schätzen. Wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als Stöchiometrie ist, kann die Steuerung die Ausgabe des ersten Sensors basierend auf dem Fettheitsgrad erhöhen, während eine vorwärtsgekoppelte Einstellung einer Öffnung des AGR-Ventils auf der erhöhten Ausgabe des ersten Sensors basiert. Wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer als Stöchiometrie ist, kann die Steuerung ansonsten die AGR-Ventilöffnung basierend auf einer unkorrigierten Ausgabe von dem ersten Sensor rückgekoppelt einstellen, während sie die Öffnung des AGR-Ventils basierend auf dem Magerkeitsgrad des zweiten Sensors vorwärtsgekoppelt einstellt.
  • Die Steuerung enthält weitere Anweisungen für rückgekoppelte Einstellung der Öffnung des AGR-Ventils basierend auf der erhöhten Ausgabe des ersten Sensors, wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als Stöchiometrie ist, und rückgekoppelte Einstellung der Öffnung des AGR-Ventils basierend auf der unkorrigierten Ausgabe des ersten Sensors, wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer als Stöchiometrie ist. Die Steuerung kann auch mit Code zum Nachspätverstellen des Zündzeitpunkts basierend auf der erhöhten Ausgabe des ersten Sensors, wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als Stöchiometrie ist, und Nachspätverstellen des Zündzeitpunkts basierend auf der nicht eingestellten Ausgabe des ersten Sensors, wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer als Stöchiometrie ist, konfiguriert sein.
  • Ferner kann die Steuerung mit Anweisungen zum Verringern einer Kraftmaschinenkraftstoffeinspritzung basierend auf der erhöhten Ausgabe des ersten Sensors, wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als Stöchiometrie ist, und Verringern eines Kraftmaschineneinlassluftstroms basierend auf der nicht verkleinerten Ausgabe des ersten Sensors, wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer als Stöchiometrie ist, konfiguriert sein. Schließlich kann die Steuerung weitere Anweisungen zum Schätzen eines Alkoholgehalts des in der Kraftmaschine verbrannten Kraftstoffs basierend auf einer Ausgabe des zweiten Sensors und ferner Einstellen einer Ausgabe des ersten Sensors basierend auf dem geschätzten Alkoholgehalt, wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer oder fetter als Stöchiometrie ist, enthalten.
  • Auf diese Weise kann die Ausgabe eines Einlasssauerstoffsensors zur Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der AGR eingestellt werden. Durch Erhöhen der Sensorausgabe mit einem Korrekturfaktor, wenn die AGR fetter als Stöchiometrie ist, können Fehler bei der Schätzung der AGR-Rate durch den überschüssigen Kraftstoff in dem fetten AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis berücksichtigt werden. Indem auch die Zylinderkraftstoffeinspritzung gemäß der Menge an überschüssigem Kraftstoff in der fetten AGR reduziert wird, wird die Kraftstoffsteuerung verbessert, und die Wahrscheinlichkeit, dass fälschlicherweise Kraftstoffsystemfehler ausgelöst werden, wird reduziert. Durch Verwendung der unkorrigierten Sensorausgabe, wenn die AGR magerer als Stöchiometrie ist, kann die Schätzung der AGR-Rate bei Vorliegen von überschüssiger Luft in dem mageren AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbessert werden. Somit gestattet dies die Verwendung der Ausgabe eines Einlasskrümmersauerstoffsensors zur AGR-Schätzung unter stöchiometrischen sowie mageren oder fetten AGR-Bedingungen, wodurch die AGR-Steuerung über einen größeren Bereich von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen verbessert wird.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuerungs- und Schätzungsroutinen mit verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nicht-flüchtigem Speicher gespeichert werden. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere von einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie beispielsweise ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern lediglich zur Vereinfachung der Darstellung und Beschreibung vorgesehen. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können je nach der bestimmten Strategie, die verwendet wird, wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in nicht-flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Kraftmaschinensteuersystem zu programmierenden Code grafisch darstellen.
  • Es versteht sich von selbst, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne auszulegen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die obige Technologie kann zum Beispiel auf V-6-, 1-3, 1-4-, 1-6, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart werden.
  • Die folgenden Ansprüche weisen speziell auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche beziehen sich möglicherweise auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie den Einschluss eines oder mehrerer derartiger Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften werden möglicherweise durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht. Solche Ansprüche werden, ob ihr Schutzbereich weiter, enger, gleich oder anders in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims (20)

  1. Verfahren für eine Kraftmaschine (10), umfassend: als Reaktion darauf, dass ein AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als ein Schwellenwert ist, Korrigieren einer Einlasssauerstoffsensorausgabe mit einem Korrekturfaktor basierend auf einer Fettheit des AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses; und Einstellen sowohl einer AGR-Rate als auch einer Zylinderkraftstoffeinspritzung basierend auf der korrigierten Einlasssauerstoffsensorausgabe.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Ableiten des AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses basierend auf einer Ausgabe eines Abgassauerstoffsensors.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein Einlasssauerstoffsensor (172) stromabwärts eines Auslasses eines AGR-Kanals positioniert ist und wobei der Abgassauerstoffsensor stromaufwärts eines Einlasses des AGR-Kanals positioniert ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Korrigieren ein Erhöhen der Ausgabe eines Einlasssauerstoffsensors (172) mit Zunahme eines Fettheitsgrads umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Einstellen der Zylinderkraftstoffeinspritzung ein Berechnen einer Menge an überschüssigem Kraftstoff in rezirkulierendem Abgas (AGR) und ein Reduzieren einer Zylinderkraftstoffeinspritzung basierend auf der berechneten Menge an überschüssigem Kraftstoff umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Menge an überschüssigem Kraftstoff in der AGR basierend sowohl auf der Ausgabe des Abgassauerstoffsensors als auch der AGR-Rate berechnet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Menge an überschüssigem Kraftstoff weiter bezüglich einer Transportverzögerung zwischen dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und dem Zeitpunkt der Ausgabe aus dem Abgassauerstoffsensor eingestellt wird, um Zeitabgleich zu ermöglichen.
  8. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Einstellen der AGR-Rate rückgekoppeltes Einstellen eines AGR-Ventils (204, 210) basierend auf einer Differenz zwischen einer Soll-AGR-Rate und einer basierend auf der korrigierten Einlasssauerstoffsensorausgabe geschätzten AGR-Rate bei Aufrechterhalten der vorwärtsgekoppelten Einstellung des AGR-Ventils (204, 210) umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend als Reaktion darauf, dass das AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer als der Schwellenwert ist, rückgekoppeltes Einstellen des AGR-Ventils (204, 210) basierend auf einer Differenz zwischen der Soll-AGR-Rate und einer basierend auf einer unkorrigierten Sensorausgabe geschätzten AGR-Rate; und vorwärtsgekoppeltes Einstellen des AGR-Ventils (204, 210) basierend auf einem Magerkeitsgrad des AGR-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: ein Einstellen eines Zündzeitpunkts und/oder einer Einlassdrosselstellung basierend auf einer unkorrigierten Sensorausgabe.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwert ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis umfasst.
  12. Verfahren für eine Kraftmaschine (10), umfassend: unter einer ersten Bedingung bei Zufuhr von AGR, die fetter als ein Schwellen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, Korrigieren einer Einlasssauerstoffsensorausgabe basierend auf einer Fettheit der AGR, Einstellen sowohl einer AGR-Rate als auch eines Zündzeitpunkts basierend auf einer korrigierten Einlasssauerstoffsensorausgabe und Einstellen einer Kraftstoffeinspritzung basierend auf der korrigierten Einlasssauerstoffsensorausgabe; und unter einer zweiten Bedingung bei Zufuhr von AGR, die magerer als das Schwellen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, Einstellen der AGR-Rate basierend auf einer unkorrigierten Einlasssauerstoffsensorausgabe und Einstellen sowohl des Zündzeitpunkts als auch der Einlassdrosselstellung basierend auf der unkorrigierten Einlasssauerstoffsensorausgabe.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei, unter der ersten Bedingung, die korrigierte Einlasssauerstoffsensorausgabe basierend auf einem Ethanolgehalt des verbrannten Kraftstoffs weiter korrigiert wird und wobei, unter der zweiten Bedingung, die unkorrigierte Einlasssauerstoffsensorausgabe basierend auf einem Ethanolgehalt des verbrannten Kraftstoffs korrigiert wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Korrigieren der Einlasssauerstoffsensorausgabe unter der ersten Bedingung ein Erhöhen der korrigierten Einlasssauerstoffsensorausgabe basierend auf der Fettheit der AGR umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung basierend auf der korrigierten Einlasssauerstoffsensorausgabe unter der ersten Bedingung ein Schätzen einer Menge an überschüssigem Kraftstoff in der AGR basierend auf der korrigierten Einlasssauerstoffsensorausgabe und der Fettheit der AGR und ein Reduzieren der Zylinderkraftstoffeinspritzung basierend auf der Menge an überschüssigem Kraftstoff umfasst.
  16. Kraftmaschinensystem (100, 200), umfassend: eine einen Einlasskrümmer (160) und einen Auslasskrümmer enthaltende Kraftmaschine (10); einen ein AGR-Ventil (204, 210) enthaltenden AGR-Kanal, wobei der AGR-Kanal den Auslasskrümmer an den Einlasskrümmer (160) koppelt; einen an den Einlasskrümmer (160) gekoppelten ersten Sauerstoffsensor stromabwärts eines Auslasses des AGR-Kanals und stromaufwärts einer Einlassdrossel; einen an den Auslasskrümmer gekoppelten zweiten Sauerstoffsensor stromaufwärts eines Einlasses des AGR-Kanals; und eine Steuerung (12) mit rechnerlesbaren Anweisungen zum: Schätzen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der AGR basierend auf einer Ausgabe des zweiten Sauerstoffsensors; wenn ein geschätztes Luft-Kraftstoff-Verhältnis der AGR fetter als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, Erhöhen einer Ausgabe des ersten Sauerstoffsensors basierend auf einem Fettheitsgrad bei vorwärtsgekoppeltem Einstellen einer Öffnung des AGR-Ventils (204, 210) auf einer erhöhten Ausgabe des ersten Sauerstoffsensors; und wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis der AGR magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, vorwärtsgekoppeltes Einstellen der Öffnung des AGR-Ventils (204, 210) basierend auf einer nicht eingestellten Ausgabe des ersten Sauerstoffsensors.
  17. System (100, 200) nach Anspruch 16, wobei die Steuerung (12) weitere Anweisungen für rückgekoppelte Einstellung der Öffnung des AGR-Ventils (204, 210) basierend auf der erhöhten Ausgabe des ersten Sauerstoffsensors, wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis der AGR fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und rückgekoppelte Einstellung der Öffnung des AGR-Ventils (204, 210) basierend auf der nicht eingestellten Ausgabe des ersten Sauerstoffsensors, wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis der AGR magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, enthält.
  18. System (100, 200) nach Anspruch 17, wobei die Steuerung (12) weitere Anweisungen zum Nachspätverstellen des Zündzeitpunkts basierend auf der erhöhten Ausgabe des ersten Sauerstoffsensors, wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis der AGR fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und Nachspätverstellen des Zündzeitpunkts basierend auf der nicht eingestellten Ausgabe des ersten Sauerstoffsensors, wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, enthält.
  19. System (100, 200) nach Anspruch 18, wobei die Steuerung (12) weitere Anweisungen zum Verringern einer Kraftmaschinenkraftstoffeinspritzung basierend auf der erhöhten Ausgabe des ersten Sauerstoffsensors, wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis der AGR fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und Verringern eines Kraftmaschineneinlassluftstroms basierend auf der nicht eingestellten Ausgabe des ersten Sauerstoffsensors, wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis der AGR magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, enthält.
  20. System (100, 200) nach Anspruch 19, wobei die Steuerung (12) weitere Anweisungen zum Schätzen eines Alkoholgehalts des in der Kraftmaschine (10) verbrannten Kraftstoffs basierend auf einer Ausgabe des zweiten Sauerstoffsensors und ferner Einstellen einer Ausgabe des ersten Sauerstoffsensors basierend auf einem geschätzten Alkoholgehalt, wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis des AGR magerer oder fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, enthält.
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