DE102016102545A1 - Verfahren und System zur Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs und zur Kraftmaschinensteuerung - Google Patents

Verfahren und System zur Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs und zur Kraftmaschinensteuerung Download PDF

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Daniel A. Makled
Gopichandra Surnilla
Richard E. Soltis
Evangelos Skoures
Jacobus Hendrik Visser
Timothy Joseph Clark
David James Scholl
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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Bestimmen einer Alkoholmenge in dem in eine Kraftmaschine eingespritzten Kraftstoff basierend auf den Ausgaben von einem Abgassauerstoffsensor bereitgestellt. In einem Beispiel enthält ein Verfahren das Schätzen eines ersten Alkoholgehalts des Kraftstoffs basierend auf einem mit dem Abgassauerstoffsensor geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das Schätzen eines zweiten Alkoholgehalts des Kraftstoffs basierend auf einer Änderung der Sensorausgabe während des Modulierens einer Bezugsspannung des Abgassauerstoffsensors zwischen einer ersten und einer zweiten Spannung. Das Verfahren enthält ferner das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf einen Abgassensor, der an ein Auslasssystem einer Brennkraftmaschine gekoppelt ist.
  • Hintergrund/Zusammenfassung
  • Ein Abgassensor (z. B. ein Abgassauerstoffsensor) kann in einem Auslasssystem eines Fahrzeugs positioniert sein und betrieben werden, um Angaben der verschiedenen Abgasbestandteile bereitzustellen. In einem Beispiel kann der Abgassensor verwendet werden, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs entleerten Abgases zu detektieren. Die Messwerte des Abgassensors können dann verwendet werden, um den Betrieb der Brennkraftmaschine zu steuern, um das Fahrzeug anzutreiben. Außerdem kann basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis eine erste Schätzung eines Alkoholgehalts des in der Kraftmaschine verbrannten Kraftstoffs bestimmt werden. US-Patent Nr. 6,016,796 beschreibt z. B. ein Verfahren zum Bestimmen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nach einem Betankungsereignis und dann zum Aktualisieren einer Schätzung eines Ethanolgehalts des Kraftstoffs basierend auf dem bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • In einem weiteren Beispiel können die Ausgaben des Abgassensors verwendet werden, um einen Wassergehalt im Abgas zu schätzen. Der unter Verwendung des Abgassauerstoffsensors geschätzte Wassergehalt kann während des Kraftmaschinenbetriebs verwendet werden, um eine Umgebungsfeuchtigkeit zu folgern. Noch weiter kann der Wassergehalt verwendet werden, um eine zweite Schätzung eines Ethanolgehalts des Kraftstoffs zu folgern. Unter ausgewählten Bedingungen kann der Abgassensor als ein Sauerstoffsensor mit variabler Spannung (VVs) betrieben werden, um den Wassergehalt des Abgases und den Ethanolgehalt des Kraftstoffs genauer zu bestimmen. Wenn in dem VVs-Modus gearbeitet wird, wird eine Bezugsspannung des Abgassensors von einer niedrigeren, Basisspannung (z. B. etwa 450 mV) zu einer höheren, Zielspannung (z. B. im Bereich von 900–1100 mV) erhöht. In einigen Beispielen kann die höhere, Zielspannung eine Spannung sein, bei der Wassermoleküle an dem Sauerstoffsensor teilweise oder völlig dissoziiert werden, während die Basisspannung eine Spannung ist, bei der keine Wassermoleküle an dem Sensor dissoziiert werden.
  • Die Erfinder haben hier jedoch erkannt, dass jedes der oben beschriebenen Verfahren zum Schätzen des Ethanolgehalts des Kraftstoffs verschiedene Rauschfaktoren (z. B. die Umgebungsfeuchtigkeit, den Druck, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis) aufweisen kann, die die Genauigkeit der Schätzung unter bestimmten Betriebsbedingungen verringern können. Ferner kann der Betrieb des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus nicht möglich sein, bis sich die Kraftmaschinentemperaturen über ein Schwellenniveau erhöht haben. Noch weiter kann das kontinuierliche Betreiben des Abgassauerstoffsensors in dem VVs-Modus und insbesondere bei der höheren Zielspannung zu einer Sensorverschlechterung führen. Die ungenauen Schätzungen des Ethanolgehalts des Kraftstoffs können zu einer verringerten Kraftmaschinensteuerung führen.
  • In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein Verfahren zum Schätzen eines ersten Alkoholgehalts des Kraftstoffs basierend auf einem mit einem Abgassauerstoffsensor geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis; nachdem eine Kraftmaschinentemperatur über einen Schwellenwert zugenommen hat, Schätzen eines zweiten Alkoholgehalts des Kraftstoffs basierend auf einer Änderung der Sensorausgabe während des Modulierens einer Bezugsspannung des Abgassauerstoffsensors zwischen einer ersten und einer zweiten Spannung; und Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs behandelt werden. In dieser Weise können die Fehler in der Schätzung des Alkoholgehalts des Kraftstoffs verringert werden und kann ein genauer geschätzter Alkoholgehalt des Kraftstoffs für die Kraftmaschinensteuerung ausgewählt werden, wobei dadurch die Kraftmaschinenleistung und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhöht werden.
  • Als ein Beispiel können in Reaktion auf das Modulieren der Spannung des Abgassauerstoffsensors zwischen der ersten und der zweiten Spannung ein erster und ein zweiter Pumpstrom erzeugt werden. Der erste Pumpstrom kann eine Sauerstoffmenge in einem Probengas angeben, während der zweite Pumpstrom eine Sauerstoffmenge in dem Probengas plus eine in den Wassermolekülen in dem Probengas enthaltene Sauerstoffmenge angeben kann. Der erste und der zweite Pumpstrom können dann basierend auf den Abweichungen eines erwarteten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (wobei angenommen wird, dass die Kraftmaschine bei diesem arbeitet) von einem geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (bei dem die Kraftmaschine tatsächlich arbeitet) und/oder einer Umgebungsfeuchtigkeit und/oder einem Druck und/oder einer Wasserdampfumgebung des Sensors (z. B. ob die Kraftmaschine aktuell Kraftstoff einspritzt oder nicht) korrigiert werden. Die korrigierten Werte können dann verwendet werden, um einen Wassergehalt zu berechnen und einen Alkoholgehalt des verbrannten Kraftstoffs mit einer höheren Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu folgern. Weil jedoch das Betreiben des Sauerstoffsensors bei der höheren zweiten Spannung die Sensorzeit verschlechtern kann, kann es erwünscht sein, den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf dem ersten Alkoholgehalt des Kraftstoffs, der bestimmt wird, während der Sauerstoffsensor bei der ersten Spannung arbeitet, einzustellen. Wenn der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Alkoholgehalts des Kraftstoffs kleiner als ein Schwellenwert ist, kann der Kraftmaschinen-Controller den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf dem ersten Alkoholgehalt des Kraftstoffs und nicht auf dem zweiten einstellen. Falls umgekehrt der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Alkoholgehalts des Kraftstoffs größer als der Schwellenwert ist, kann der Kraftmaschinen-Controller den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf dem zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs und nicht auf dem ersten einstellen. In dieser Weise kann nach einem Betankungsereignis der Kraftmaschine eine Schätzung des Alkoholgehalts des Kraftstoffs bestimmt werden. Durch das Vergleichen der beiden verschiedenen Schätzungen kann die genaueste Schätzung des Alkoholgehalts des Kraftstoffs ausgewählt und für eine erhöhte Kraftmaschinensteuerung verwendet werden, während gleichzeitig der Zeitraum verringert wird, den der Sensor beim Arbeiten in einem Modus mit variabler Spannung verbringt.
  • Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine schematische graphische Darstellung einer Kraftmaschine, die ein Auslasssystem und einen Abgassensor enthält.
  • 2 zeigt eine schematische graphische Darstellung eines beispielhaften Abgassensors.
  • 3A–B zeigen einen Ablaufplan, der eine Routine zum Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem Fehler zwischen zwei verschiedenen Schätzungen des Alkoholgehalts des in der Kraftmaschine verbrannten Kraftstoffs veranschaulicht.
  • 4 zeigt einen Ablaufplan, der eine Routine zum genauen Schätzen einer Alkoholmenge im Kraftstoff mit einem Abgassensor, der in einem Modus mit variabler Spannung arbeitet, veranschaulicht.
  • 5–6 zeigen Ablaufpläne, die Routinen zum Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit veranschaulichen.
  • 7 zeigt einen Ablaufplan, der eine Routine zum In-Erfahrung-Bringen eines Korrekturfaktors des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses veranschaulicht.
  • 8 zeigt einen Ablaufplan, der eine Routine zum Schätzen eines Pumpstroms bei trockener Luft mit einem Sauerstoffsensor veranschaulicht.
  • 9 zeigt einen Ablaufplan, der eine Routine zum Bestimmen eines Druckkorrekturfaktors für einen Abgassauerstoffsensor veranschaulicht.
  • 10 zeigt einen Ablaufplan, der eine Routine zum Steuern einer Kraftmaschine basierend auf einem Abgassauerstoffsensor veranschaulicht.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Bestimmen einer Alkoholmenge in einem Kraftstoffgemisch (z. B. Ethanol und Benzin) basierend auf den Ausgaben von einem Abgassauerstoffsensor, wie z. B. einem Sauerstoffsensor, wie er in den 1–2 gezeigt ist, (der hier als ein Abgassauerstoffsensor bezeichnet wird). Wie in den 3A–B gezeigt ist, kann während einer ersten Bedingung der Abgassauerstoffsensor verwendet werden, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen und dann einen ersten Alkoholgehalt des Kraftstoffgemischs basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen. Der erste Alkoholgehalt kann bestimmt werden, während der Abgassauerstoffsensor in einem Basismodus arbeitet, bei dem die Bezugsspannung des Sensors auf einem niedrigeren ersten Pegel aufrechterhalten wird. Während einer zweiten Bedingung kann der Abgassensor, wie in 4 gezeigt ist, verwendet werden, um eine Wassermenge in einem Probengas zu bestimmen, die eine Wassermenge in dem Abgas zum Zeitpunkt der Messung repräsentiert. Es können z. B. eine erste und eine zweite Spannung (wobei die zweite Spannung höher als die erste Spannung ist) abwechselnd an den Sensor angelegt werden, um erste und zweite Pumpströme (z. B. Sensorausgaben) zu erzeugen. Die Änderung des Pumpstroms zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpstrom kann dann verwendet werden, um die Wassermenge im Abgas und anschließend einen zweiten Alkoholgehalt der Kraftstoffmischung zu bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann die Änderung des Pumpstroms für verschiedene Rauschfaktoren einschließlich der Umgebungsfeuchtigkeit, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und/oder des Drucks korrigiert werden. Die korrigierte Änderung des Pumpstroms kann dann verwendet werden, um einen genaueren zweiten Alkoholgehalt der Kraftstoffmischung zu bestimmen. Die Verfahren zum Bestimmen der verschiedenen Korrekturfaktoren für die Ausgabe des Abgassauerstoffsensors sind in den 5–9 gezeigt. Durch das Vergleichen der ersten und der zweiten Schätzung des Alkoholgehalts miteinander kann der genaueste Alkoholgehalt ausgewählt und für die Kraftmaschinensteuerung verwendet werden. In einem Beispiel können, wie in 10 gezeigt ist, die Betriebsparameter der Kraftmaschine, wie z. B. die Funkenzeitsteuerung und/oder die Kraftstoffeinspritzmenge, basierend auf der detektierten Alkoholmenge in dem Kraftstoff eingestellt werden. In dieser Weise können die Kraftmaschinenleistung, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und/oder die Emissionen ungeachtet der variierenden Alkoholmengen in dem Kraftstoff aufrechterhalten oder verbessert werden.
  • In 1 ist eine schematische graphische Darstellung veranschaulicht, die einen Zylinder einer Mehrzylinder-Kraftmaschine 10, die in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann, zeigt. Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das einen Controller 12 enthält, und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson 132 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Eine Verbrennungskammer 30 (d. h., ein Zylinder 30) der Kraftmaschine 10 kann die Verbrennungskammerwände 32 enthalten, in denen ein Kolben 36 positioniert ist. Der Kolben 36 kann an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um eine Startoperation der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
  • Die Verbrennungskammer 30 kann die Einlassluft über einen Einlasskanal 42 von einem Einlasskrümmer 44 empfangen und kann die Verbrennungsgase über einen Auslasskanal 48 ablassen. Der Einlasskrümmer 44 und der Auslasskanal 48 können wahlweise über ein Einlassventil 52 bzw. ein Auslassventil 54 mit der Verbrennungskammer 30 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile enthalten.
  • In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 über jeweilige Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 durch Nockenbetätigung gesteuert sein. Jedes Nockenbetätigungssystem 51 und 53 kann einen oder mehrere Nocken enthalten und kann ein Nockenkurvenschaltsystem (CPS-System) und/oder ein System mit variabler Nockenzeitsteuerung (VCT-System) und/oder ein System mit variabler Ventilzeitsteuerung (VVT-System) und/oder ein System mit variablem Ventilhub (VVL-System) verwenden, die durch den Controller 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Die Positionen des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 können durch die Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert sein. Der Zylinder 30 kann z. B. alternativ ein über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über eine Nockenbetätigung, die CPS- und/oder VCT-Systeme enthält, gesteuertes Auslassventil enthalten.
  • In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen konfiguriert sein, um ihm Kraftstoff bereitzustellen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist gezeigt, dass der Zylinder 30 eine Kraftstoffeinspritzdüse 66 enthält. Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüse 66 direkt an den Zylinder 30 gekoppelt ist, um den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines über einen elektronischen Treiber 68 von dem Controller 12 empfangenen Signals FPW direkt in ihn einzuspritzen. In dieser Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 66 das bereit, was als die Direkteinspritzung (die im Folgenden außerdem als "DI" bezeichnet wird) des Kraftstoffs in den Verbrennungszylinder 30 bekannt ist.
  • Es wird erkannt, dass in einer alternativen Ausführungsform die Einspritzdüse 66 eine Kanaleinspritzdüse sein kann, die den Kraftstoff in der Einlassöffnung stromaufwärts des Zylinders 30 bereitstellt. Es wird außerdem erkannt, dass der Zylinder 30 Kraftstoff von mehreren Einspritzdüsen, z. B. mehreren Kanaleinspritzdüsen, mehreren Direkteinspritzdüsen oder einer Kombination daraus, empfangen kann.
  • Ein Kraftstofftank in einem Kraftstoffsystem 172 kann Kraftstoffe mit verschiedenen Kraftstoffqualitäten, wie z. B. verschiedenen Kraftstoffzusammensetzungen, enthalten. Diese Unterschiede können einen unterschiedlichen Alkoholgehalt, eine unterschiedliche Oktanzahl, unterschiedliche Verdampfungswärmen, unterschiedliche Kraftstoffmischungen und/oder Kombinationen daraus usw. enthalten. Die Kraftmaschine kann eine Alkohol enthaltende Kraftstoffmischung, wie z. B. E85 (die aus etwa 85 % Ethanol und 15 % Benzin besteht) oder M85 (die aus etwa 85 % Methanol und 15 % Benzin besteht) verwenden. Alternativ kann die Kraftmaschine mit anderen Verhältnissen des Benzins und des Ethanols, die in dem Tank gelagert sind, einschließlich 100 % Benzin und 100 % Ethanol und variablen Verhältnissen dazwischen in Abhängigkeit vom Alkoholgehalt des durch die Bedienungsperson dem Tank zugeführten Kraftstoffs arbeiten. Außerdem können sich die Kraftstoffeigenschaften des Kraftstofftanks häufig ändern. In einem Beispiel kann ein Fahrer an einem Tag den Kraftstofftank mit E85 auffüllen, mit E10 am nächsten und mit E50 am nächsten. Basierend auf dem Pegel und der Zusammensetzung des zum Zeitpunkt des Auffüllens in dem Tank verbleibenden Kraftstoff kann sich die Kraftstofftank-Zusammensetzung als solche dynamisch ändern.
  • Die täglichen Variationen beim Auffüllen des Tanks können folglich zu einer sich häufig ändernden Kraftstoffzusammensetzung des Kraftstoffs in dem Kraftstoffsystem 172 führen und dadurch die Kraftstoffzusammensetzung und/oder die Kraftstoffqualität, die durch die Einspritzdüse 66 zugeführt werden, beeinflussen. Die durch die Einspritzdüse 66 eingespritzten verschiedenen Kraftstoffzusammensetzungen können hier als ein Kraftstofftyp bezeichnet werden. In einem Beispiel können die verschiedenen Kraftstoffzusammensetzung durch ihre Bewertung der erforschten Oktanzahl (ROZ), den Alkoholprozentsatz, den Ethanolprozentsatz usw. qualitativ beschrieben werden.
  • Es wird erkannt, dass, während in einer Ausführungsform die Kraftmaschine durch das Einspritzen der variablen Kraftstoffmischung über eine Direkteinspritzdüse betrieben werden kann, die Kraftmaschine in alternativen Ausführungsformen unter Verwendung von zwei Einspritzdüsen und das Variieren einer relativen Einspritzmenge von jeder Einspritzdüse betrieben werden kann. Es wird ferner erkannt, dass, wenn die Kraftmaschine mit einem Ladedruck von einer (nicht gezeigten) Aufladungsvorrichtung, wie z. B. einem Turbolader oder einem Lader, betrieben wird, die Aufladungsgrenze erhöht werden kann, wenn ein Alkoholgehalt der variablen Kraftstoffmischung erhöht wird.
  • Weiter in 1 kann der Einlasskanal 42 eine Drosselklappe 62 enthalten, die eine Drosselklappen-Platte 64 aufweist. In diesem speziellen Beispiel kann die Position der Drosselklappen-Platte 64 über ein Signal, das einem Elektromotor oder einem Aktuator, der in der Drosselklappe 62 enthalten ist, bereitgestellt wird, durch den Controller 12 variiert werden, eine Konfiguration, die im Allgemeinen als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet wird. In dieser Weise kann die Drosselklappe 62 betrieben werden, um die der Verbrennungskammer 30 unter den anderen Kraftmaschinenzylindern bereitgestellte Einlassluft zu variieren. Die Position der Drosselklappen-Platte 64 kann durch ein Drosselklappen-Positionssignal TP dem Controller 12 bereitgestellt werden. Der Einlasskanal 42 kann einen Luftmassendurchflusssensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 enthalten, um die Signale MAF bzw. MAP dem Controller 12 bereitzustellen. In einer Ausführungsform kann der Einlasskanal 42 außerdem einen Feuchtigkeitssensor 121 zum Messen der Umgebungsfeuchtigkeit enthalten. In einer weiteren Ausführungsform kann der Feuchtigkeitssensor 121 zusätzlich oder alternativ im Auslasskanal 48 angeordnet sein.
  • Ein Zündsystem 88 kann der Verbrennungskammer 30 in Reaktion auf ein Zündvorverstellungssignal SA von dem Controller 12 unter ausgewählten Betriebsmodi über die Zündkerze 92 einen Zündfunken bereitstellen. Obwohl Funkenzündungskomponenten gezeigt sind, können in einigen Ausführungsformen die Verbrennungskammer 30 oder eine oder mehrere andere Verbrennungskammern der Kraftmaschine 10 in einem Kompressionszündmodus mit oder ohne einen Zündfunken betrieben werden.
  • Es ist gezeigt, dass ein Abgassensor 126 (z. B. ein Sauerstoffsensor) stromaufwärts einer Abgasreinigungsvorrichtung 70 an den Auslasskanal 48 gekoppelt ist. Der Sensor 126 kann irgendein geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Angabe des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO-(universeller oder Weitbereichs-Abgassauerstoff-), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO-, ein HEGO-(ein erwärmter EGO-), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor, sein. Es ist gezeigt, dass die Abgasreinigungsvorrichtung 70 entlang dem Auslasskanal 48 stromabwärts des Abgassensors 126 angeordnet ist. Die Vorrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein. In einigen Ausführungsformen kann während des Betriebs der Kraftmaschine 10 die Abgasreinigungsvorrichtung 70 durch das Betreiben wenigstens eines Zylinders der Kraftmaschine innerhalb eines speziellen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses periodisch zurückgesetzt werden.
  • Ferner kann in den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) einen Sollanteil des Abgases von dem Auslasskanal 48 über einen AGR-Kanal 140 zu dem Einlasskanal 44 leiten. Die Menge der dem Einlasskanal 44 bereitgestellten AGR kann durch einen Controller 12 über ein AGR-Ventil 142 variiert werden. Ferner kann ein AGR-Sensor 144 innerhalb des AGR-Kanals angeordnet sein und kann eine Angabe des Drucks und/oder der Temperatur und/oder der Konzentration des Abgases bereitstellen. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System verwendet werden, um die Temperatur des Luft- und Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Verbrennungskammer zu regeln, und folglich ein Verfahren zum Steuern der Zeitsteuerung der Zündung während einiger Verbrennungsmodi bereitstellen. Ferner kann während einiger Bedingungen ein Anteil der Verbrennungsgase in der Verbrennungskammer durch das Steuern der Auslassventil-Zeitsteuerung, wie z. B. durch das Steuern eines Mechanismus mit variabler Ventilzeitsteuerung, gehalten oder eingeschlossen werden.
  • Der Controller 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, die Eingabe-/Ausgabeports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip 106 gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen Datenbus enthält. Der Controller 12 kann zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAF) von dem Luftmassendurchflusssensor 120; der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem an eine Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; eines Profil-Zündungs-Ansprechsignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; einer Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappen-Positionssensor; und eines Absolutkrümmerdrucksignals (MAP) von dem Sensor 122. Eine Kraftmaschinendrehzahl, RPM, kann durch den Controller 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden.
  • Der Festwertspeicher 106 des Speichermediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die durch den Prozessor 102 ausführbare Anweisungen zum Ausführen sowohl der im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch anderer Varianten, die vorausgesehen werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, repräsentieren.
  • Wie oben beschrieben worden ist, zeigt 1 nur einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine, wobei jeder Zylinder ähnlich seinen eigenen Satz aus Einlass-/Auslassventilen, einer Kraftstoffeinspritzdüse, einer Zündkerze usw. enthalten kann.
  • Als Nächstes zeigt 2 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines UEGO-Sensors 200, der konfiguriert ist, eine Konzentration des Sauerstoffs (O2) in einem Abgasstrom zu messen. Der Sensor 200 kann z. B. als der UEGO-Sensor 126 nach 1 arbeiten. Der Sensor 200 umfasst mehrere Schichten eines oder mehrerer keramischer Materialien, die in einer gestapelten Konfiguration angeordnet sind. In der Ausführungsform nach 2 sind fünf keramische Schichten als die Schichten 201, 202, 203, 204 und 205 dargestellt. Diese Schichten enthalten eine oder mehrere Schichten eines festen Elektrolyts, der ionischen Sauerstoff leiten kann. Beispiele geeigneter fester Elektrolyte enthalten Materialien auf Zirkonoxidbasis, sind aber nicht darauf eingeschränkt. In einigen Ausführungsformen kann eine Heizvorrichtung 207 in thermischer Verbindung mit den Schichten angeordnet sein, um die Ionenleitfähigkeit der Schichten zu erhöhen. Während der dargestellte UEGO-Sensor aus fünf keramischen Schichten ausgebildet ist, wird erkannt, dass der UEGO-Sensor andere geeignete Anzahlen von keramischen Schichten enthalten kann.
  • Die Schicht 202 enthält ein Material oder Materialien, das bzw. die einen Diffusionsweg 210 erzeugen. Der Diffusionsweg 210 ist konfiguriert, um die Abgase über Diffusion in einen ersten inneren Hohlraum 222 einzuleiten. Der Diffusionsweg 210 kann konfiguriert sein, es einer oder mehreren Komponenten der Abgase, einschließlich eines gewünschten Analyts (z. B. O2), aber nicht darauf eingeschränkt, zu ermöglichen, bei einer einschränkenderen Rate in den inneren Hohlraum 222 zu diffundieren als der Analyt durch das Pumpelektrodenpaar 212 und 214 herein- oder herausgepumpt werden kann. In dieser Weise kann ein stöchiometrisches Niveau des O2 in dem ersten inneren Hohlraum 222 erhalten werden.
  • Der Sensor 200 enthält ferner einen zweiten inneren Hohlraum 224 innerhalb der Schicht 204, der durch die Schicht 203 von dem ersten inneren Hohlraum 222 getrennt ist. Der zweite innere Hohlraum 224 ist konfiguriert, einen konstanten Sauerstoffpartialdruck, der zu einem stöchiometrischen Zustand äquivalent ist, aufrechtzuerhalten, ein in dem zweiten inneren Hohlraum 224 vorhandener Sauerstoffpegel ist z. B. gleich zu dem, den das Abgas aufweisen würde, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch war. Die Sauerstoffkonzentration in dem zweiten inneren Hohlraum 224 wird durch eine Pumpspannung Vcp konstant gehalten. Hier kann der zweite innere Hohlraum 224 als eine Bezugszelle bezeichnet werden.
  • Ein Paar von Abtastelektroden 216 und 218 ist in Verbindung mit dem ersten inneren Hohlraum 222 und der Bezugszelle 224 angeordnet. Das Abtastelektrodenpaar 216 und 218 detektiert einen Konzentrationsgradienten, der sich zwischen dem ersten inneren Hohlraum 222 und der Bezugszelle 224 aufgrund einer Sauerstoffkonzentration im Abgas, die höher als das oder niedriger als das stöchiometrische Niveau ist, entwickeln kann. Eine hohe Sauerstoffkonzentration kann durch ein mageres Abgasgemisch verursacht werden, während eine niedrigere Sauerstoffkonzentration durch ein fettes Gemisch verursacht werden kann.
  • Ein Paar von Pumpelektroden 212 und 214 ist mit dem inneren Hohlraum 222 in Verbindung angeordnet und ist konfiguriert, einen ausgewählten Gasbestandteil (z. B. O2) vom inneren Hohlraum 222 durch die Schicht 201 und aus dem Sensor 200 elektrochemisch zu pumpen. Alternativ kann das Paar von Pumpelektroden 212 und 214 konfiguriert sein, ein ausgewähltes Gas durch die Schicht 201 und in den inneren Hohlraum 222 elektrochemisch zu pumpen. Hier kann das Pumpelektrodenpaar 212 und 214 als eine O2-Pumpzelle bezeichnet werden.
  • Die Elektroden 212, 214, 216 und 218 können aus verschiedenen geeigneten Materialien hergestellt sein. In einigen Ausführungsformen können die Elektroden 212, 214, 216 und 218 wenigstens teilweise aus einem Material hergestellt sein, das die Dissoziation des molekularen Sauerstoffs katalysiert. Beispiele derartiger Materialien enthalten Elektroden, die Platin und/oder Silber enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
  • Der Prozess des elektrochemischen Pumpens des Sauerstoffs aus dem oder in den inneren Hohlraum 222 enthält das Anlegen einer Spannung Vp (z. B. einer Bezugsspannung) über dem Pumpelektrodenpaar 212 und 214. Die an die O2-Pumpzelle angelegte Pumpspannung Vp pumpt Sauerstoff in den oder aus dem ersten inneren Hohlraum 222, um einen stöchiometrischen Sauerstoffpegel in der Hohlraum-Pumpzelle aufrechtzuerhalten. Der resultierende Pumpstrom Ip ist zur Konzentration des Sauerstoffs im Abgas proportional. Ein (in 2 nicht gezeigtes) Steuersystem erzeugt das Pumpstromsignal Ip als eine Funktion der Intensität der angelegten Pumpspannung Vp, die erforderlich ist, um einen stöchiometrischen Pegel innerhalb des ersten inneren Hohlraums 222 aufrechtzuerhalten. Folglich verursacht ein mageres Gemisch, dass Sauerstoff aus dem inneren Hohlraum 222 gepumpt wird, während ein fettes Gemisch verursacht, dass Sauerstoff in den inneren Hohlraum 222 gepumpt wird.
  • Es sollte erkannt werden, dass der hier beschriebene UEGO-Sensor lediglich eine beispielhafte Ausführungsform eines UEGO-Sensors ist und dass andere Ausführungsformen von UEGO-Sensoren zusätzliche und/oder alternative Merkmale und/oder Bauformen aufweisen können.
  • In dieser Weise kann der Sauerstoffsensor nach 2 ein Sauerstoffsensor mit variabler Spannung sein, der konfiguriert ist, bei einer ersten, niedrigeren Spannung (z. B. einer Bezugsspannung), bei der keine Wassermoleküle dissoziiert werden, und einer zweiten, höheren Spannung (z. B. einer Bezugsspannung), bei der Wassermoleküle völlig dissoziiert werden, zu arbeiten. Die zweite Spannung als solche ist höher als die erste Spannung.
  • Wie im Folgenden ausgearbeitet wird, kann der UEGO-Sensor nach 2 vorteilhaft verwendet werden, um sowohl eine Alkoholmenge in dem in der Kraftmaschine verbrannten Kraftstoff als auch eine Umgebungsfeuchtigkeit zu schätzen. Insbesondere wird eine Änderung der Pumpstromausgabe (Delta-Ip) von dem Sensor bei zwei verschiedenen Bezugsspannungen verwendet, um die Sauerstoffmenge zu bestimmen, die von der Wasser- und/oder der CO2-Dissoziation kommt. Das kontinuierliche Betreiben des Sauerstoffsensors in dem Modus mit variabler Spannung (VVs-Modus) und insbesondere bei der höheren zweiten Spannung kann jedoch den Sauerstoffsensor verschlechtern und dadurch die Langlebigkeit des Sensors verringern. Folglich kann es vorteilhaft sein, den Zeitraum zu verringern, den der Sauerstoffsensor beim Arbeiten bei der höheren, zweiten Spannung verbringt. Im Ergebnis kann die Sensorverschlechterung verringert werden, wobei dadurch die Langlebigkeit des Sensors erhöht und genauere Sensorausgaben für die Kraftmaschinensteuerung erzeugt werden.
  • In einem weiteren Beispiel kann der Abgassauerstoffsensor (z. B. der UEGO-Sensor nach 2 und/oder der Abgassensor 126 nach 1) als ein herkömmlicher Sauerstoffsensor (z. B. Luft-Kraftstoff-Sensor) nur bei der niedrigeren, ersten Bezugsspannung (z. B. etwa 450 mV) arbeiten. Diese niedrigere Spannung kann hier als eine Basis-Bezugsspannung bezeichnet werden. Mit anderen Worten, der UEGO kann als ein Luft-Kraftstoff-Sensor betrieben werden, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu bestimmen. Eine Schätzung des Alkoholgehalts des in der Kraftmaschine verbrannten Kraftstoffs (z. B. eine EtOH-Schätzung) kann dann basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis geschätzt werden.
  • Eine erste Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs als solche kann basierend auf einer Schätzung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von einem Abgassauerstoffsensor, der in einem Basis-Nicht-VVs-Modus arbeitet, bestimmt werden, während eine zweite Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs basierend auf einer Änderung der Pumpstromausgabe von dem Abgassauerstoffsensor, wenn er in einem VVs-Modus arbeitet, (z. B. während des Modulierens einer Bezugsspannung des Sensors zwischen einer niedrigeren und einer höheren Spannung) bestimmt werden kann. In einem Beispiel kann die EtOH-Schätzung des Kraftstoffs während der kalten Bedingungen bestimmt werden, wenn der Abgassauerstoffsensor in dem Nicht-VVs-Modus arbeitet, aber nicht während des VVs-Modus. Außerdem können verschiedene Rauschfaktoren, die die Genauigkeit der EtOH-Schätzungen des Kraftstoffs verringern können, für jedes der Nicht-VVs- und VVs-Schätzverfahren vorhanden sein. Die Schätzungen des Ethanols des Kraftstoffs während des VVs-Betriebs können z. B. bezüglich der Umgebungsfeuchtigkeit, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, des Drucks usw. korrigiert werden. Die erste und die zweite EtOH-Schätzung des Kraftstoffs können verglichen werden, wobei ein Fehler zwischen den Messungen verwendet werden kann, um zu bestimmen, welche der beiden Schätzungen für die Kraftmaschinensteuerung zu verwenden ist. In dieser Weise kann eine genauere Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs unter Verwendung eines Abgassauerstoffsensors geschätzt werden, wobei dadurch die Genauigkeit der Kraftmaschinensteuerung, wie z. B. der Kraftstoffeinspritzung, basierend auf der Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs erhöht wird.
  • Die Systeme nach den 1–2 stellen ein System bereit, das Folgendes umfasst: einen Auslasskanal, der einen Abgassauerstoffsensor enthält, und einen Controller, der computerlesbare Anweisungen zum Schätzen einer ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs basierend auf einem mit dem Abgassauerstoffsensor nach einem Betankungsereignis geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis; Schätzen einer zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs basierend auf einer Änderung der Pumpstromausgabe von dem Abgassauerstoffsensor beim Anlegen einer niedrigeren ersten Spannung und einer höheren zweiten Spannung an den Abgassauerstoffsensor, wenn die Kraftmaschine mit Kraftstoff beaufschlagt wird und eine Kraftmaschinentemperatur größer als ein Schwellenwert ist; und Einstellen eines Betriebsparameters der Kraftmaschine entweder basierend auf der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs oder basierend auf der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs, wobei eine Auswahl der ersten oder der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs auf einem Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs bezüglich eines Schwellenfehlers basiert. Die computerlesbaren Anweisungen enthalten ferner das Einstellen des Betriebsparameters der Kraftmaschine basierend auf der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs und nicht auf der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs, wenn der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs kleiner als der Schwellenfehler ist, und das Einstellen des Betriebsparameters der Kraftmaschine basierend auf der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs und nicht auf der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs, wenn der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs größer als der Schwellenfehler ist.
  • In den 3A–B ist ein Verfahren 300 zum Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem Fehler zwischen zwei verschiedenen Schätzungen eines Alkoholgehalts des in der Kraftmaschine verbrannten Kraftstoffs (der hier als Ethanolgehalt des Kraftstoffs oder EtOH-Schätzung bezeichnet wird) gezeigt. Wie oben beschrieben worden ist, kann ein Abgassauerstoffsensor (wie z. B. der Abgassauerstoffsensor 126, der in 1 gezeigt ist, und der Sensor 200, der in 2 gezeigt ist) ein Sensor mit variabler Spannung (VVs) sein, der bei einer niedrigeren, Basisspannung und einer höheren, Zielspannung betreibbar ist. Wie oben beschrieben worden ist, kann der Abgassauerstoffsensor als ein herkömmlicher Luft-Kraftstoff-Sensor arbeiten, wobei die Bezugsspannung des Sensors auf der niedrigeren, Basisspannung (z. B. etwa 450 mV) aufrechterhalten wird, bei der keine Wasser- und Kohlendioxidmoleküle an dem Sensor dissoziiert werden (was hier als der Nicht-VVs-Betrieb bezeichnet wird). Ein erster Ethanolgehalt des Kraftstoffs kann basierend auf dem aus der Ausgabe des Abgassauerstoffsensors während des Nicht-VVs-Betriebs geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases bestimmt werden. Dann kann unter ausgewählten Bedingungen die Bezugsspannung des Abgassauerstoffsensors von der niedrigeren, Basisspannung (z. B. der ersten Spannung) zu einer höheren, Zielspannung (z. B. einer zweiten Spannung) erhöht werden, bei der Wassermoleküle und/oder Kohlendioxidmoleküle dissoziiert werden. In einem Beispiel kann sich die zweite Spannung in einem Bereich von etwa 900–1100 mV befinden. Ein zweiter Ethanolgehalt des Kraftstoffs kann dann basierend auf einer Änderung der Pumpstromausgabe von dem Abgassauerstoffsensor zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung während des Betriebs im VVs-Modus bestimmt werden. Ein Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs kann dann verwendet werden, um zu bestimmen, welche der beiden Schätzungen für die Kraftmaschinensteuerung verwendet werden sollte. Die Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 (und der anderen Verfahren, die im Folgenden bezüglich der 4–10 beschrieben werden) können in einem Speicher eines Controllers (z. B. des Controllers 12, der in 1 gezeigt ist) gespeichert sein. Das Verfahren 300 als solches kann durch den Controller ausgeführt werden.
  • Das Verfahren 300 beginnt bei 302 durch das Schätzen und/oder Messen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können die Drehzahl und/oder Last der Kraftmaschine, die Kraftmaschinentemperatur, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, die Umgebungsfeuchtigkeit, die Umgebungstemperatur, die Luftmassendurchflussmenge, die Abgasrückführungsströmung (die AGR-Strömung) usw. enthalten. Bei 304 enthält das Verfahren das Bestimmen, ob seit einer vorhergehenden Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs (oder seit dem letzten Lauf des Verfahrens 300) ein Betankungsereignis stattgefunden hat. Verschiedene geographische Bereiche und verschiedene Kraftstoffhersteller können verschiedene Ethanol-Kraftstoff-Mischungen verwenden. Die Änderungen der Ethanolkonzentration des Kraftstoffs können auftreten, wenn ein Kraftstoff mit einer anderen Ethanolmischung verwendet wird, die Kraftmaschine zu betanken. Folglich kann nach jedem Betankungsereignis eine neue Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs erforderlich sein, um den Kraftmaschinenbetrieb (z. B. die Kraftstoffeinspritzmenge) genau einzustellen. Die Betankung kann basierend auf einem Kraftstoffpegelsensor, der innerhalb eines Kraftstofftanks des Fahrzeugs angeordnet ist, bestimmt werden. Falls bei 304 kein Betankungsereignis detektiert wird, geht das Verfahren zu 306 weiter, um den Abgassauerstoffsensor weiterhin im Nicht-VVs-Modus (als einen Luft-Kraftstoff-Sensor) zu betreiben und das In-Erfahrung-Bringen des Ethanols des Kraftstoffs (EtOH) nicht auszuführen.
  • Falls der Controller alternativ bei 304 bestimmt, dass seit der letzten Schätzung ein Betankungsereignis stattgefunden hat, geht das Verfahren zu 308 weiter, um den Abgassauerstoffsensor bei der ersten Bezugsspannung, V1, (z. B. der Basisspannung) zu betreiben und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu bestimmen. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases kann z. B. auf der Pumpstromausgabe von dem Abgassauerstoffsensor basieren. Weitergehend zu 310 enthält das Verfahren das Bestimmen einer ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs (EtOH) basierend auf dem bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases. Der Ethanolgehalt des Kraftstoffs kann ein Prozentsatz oder ein Bruchteil des Ethanols (oder eines anderen Alkohols) in dem Kraftstoff sein. Die erste Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs kann eine Funktion des basierend auf der Ausgabe des Abgassauerstoffsensors bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses sein. Die Funktion kann z. B. eine vorgegebene Beziehung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (oder den Veränderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von der Stöchiometrie) und dem im Speicher des Controllers gespeicherten Ethanolgehalt des Kraftstoffs sein. Das Verfahren kann bei 310 das Aktualisieren einer vorher gespeicherten ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs mit dem neu bestimmten ersten Ethanolgehalt des Kraftstoffs enthalten. Das Verfahren kann z. B. bei 310 das Aktualisieren der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs, die im Speicher des Controllers gespeichert ist, enthalten. Der Controller kann die aktualisierte erste Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs zum Einstellen der Kraftstoffeinspritzung verwenden, wie im Folgenden weiter beschrieben wird.
  • Bei 312 enthält das Verfahren das Bestimmen, ob eine Kraftmaschinentemperatur größer als eine Schwellentemperatur ist. In einem Beispiel kann die Schwellentemperatur auf einer Temperatur basieren, bei der der Abgassauerstoffsensor effektiv im VVs-Modus arbeiten kann. In dieser Weise können einige der Rauschfaktoren des Abgassauerstoffsensorsystems, die mit den kälteren Kraftmaschinentemperaturen in Beziehung stehen, verringert werden. Während der Kaltstartbedingungen der Kraftmaschine kann sich z. B. die Kraftmaschinentemperatur unter der Schwellentemperatur befinden, wobei das Betreiben des Abgassauerstoffsensors bei einer höheren als der Basis-Bezugsspannung nicht möglich sein kann oder ungenaue Pumpstromausgaben ergeben kann. Die Schätzungen des Ethanols des Kraftstoffs mit dem Abgassauerstoffsensor basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis während des Nicht-VVs-Betriebs können jedoch gegenüber den Schätzungen des Ethanols des Kraftstoffs mit dem Abgassauerstoffsensor während des VVs-Betriebs eine erhöhte Genauigkeit aufweisen. Falls die Kraftmaschinentemperatur bei 312 nicht größer die Schwellentemperatur ist, geht das Verfahren folglich zu 314 weiter, um das Betreiben des Abgassauerstoffsensors bei der ersten Spannung fortzusetzen und zu warten, bis die Kraftmaschinentemperatur zunimmt, um den Sensor im VVs-Modus zu betreiben. In einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren 312 gleichzeitig mit den Verfahren in den Schritten 304–310 stattfinden. Sobald sich die Kraftmaschinentemperatur als solche über der Schwellentemperatur befindet, kann der VVs-Sauerstoffsensor im VVs-Modus arbeiten und kann der Controller die Ethanoldetektion über den VVs-Sauerstoffsensor anfordern, sobald die ausgewählten Bedingungen (wie im Folgenden weiter beschrieben wird) erfüllt sind. Der Controller als solcher kann vor dem Bestimmen des Ethanolgehalts des Kraftstoffs über den Abgassauerstoffsensor nicht warten, bis die AFR-Schätzung des Ethanols des Kraftstoffs bestimmt ist. Folglich können beide Verfahren zum In-Erfahrung-Bringen des Ethanols des Kraftstoffs (über das AFR und über den Abgassauerstoffsensor) relativ gleichzeitig stattfinden, oder es kann eines vor dem anderen stattfinden.
  • Falls alternativ die Kraftmaschinentemperatur bei 312 größer als der Schwellenwert ist, geht das Verfahren zu 316 weiter, um eine Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs im VVs-Modus anzufordern. Das Verfahren kann z. B. bei 316 das Setzen eines Diagnosemerkers in dem Controller enthalten, um den VVs-Betrieb des Abgassauerstoffsensors einzuleiten und den Ethanolgehalt des Kraftstoffs während des VVs-Betriebs zu schätzen, sobald die ausgewählten Bedingungen erfüllt sind. Das Verfahren als solches geht zu 318 weiter, um zu bestimmen, ob die Kraftmaschine unter den Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung arbeitet. Die Kraftmaschine kann z. B. unter den Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung arbeiten, falls Kraftstoff in einen oder mehrere Kraftmaschinenzylinder eingespritzt wird. Falls die Kraftmaschine gegenwärtig nicht mit Kraftstoff beaufschlagt wird (z. B. Kraftstoff in die Kraftmaschinenzylinder eingespritzt wird), geht das Verfahren zu 320 weiter, um die Detektion des Ethanols des Kraftstoffs nicht auszuführen und den Nicht-VVs-Betrieb des Abgassauerstoffsensors aufrechtzuerhalten (z. B. die Bezugsspannung des Sensors auf der niedrigeren, ersten Spannung aufrechtzuerhalten). Falls jedoch die Kraftmaschine mit Kraftstoff beaufschlagt wird, geht das Verfahren stattdessen zu 322 weiter, um den Abgassauerstoffsensor im VVs-Modus zu betreiben und eine zweite Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs basierend auf einer Änderung der Pumpstromausgabe von dem Sensor zwischen der ersten und der zweiten Bezugsspannung und verschiedenen Korrekturfaktoren zu bestimmen. Wenn z. B. zusätzlich dazu, dass die Kraftmaschine mit Kraftstoff beaufschlagt wird, die ausgewählten Bedingungen erfüllt sind, kann der Sauerstoffsensor seine Bezugsspannung von der niedrigeren, ersten Spannung zu einer höheren, zweiten Spannung erhöhen, bei der Wassermoleküle und/oder Kohlendioxid an dem Sensor dissoziiert werden. Die Änderung des Pumpstroms zwischen den beiden Spannungen kann einen Wassergehalt des Abgases angeben. Dieser Wert des Wassergehalts kann dann bezüglich der Umgebungsfeuchtigkeit, des Drucks und/oder des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses korrigiert werden. Schließlich kann die zweite Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs basierend auf der korrigierten Schätzung des Wassergehalts bestimmt werden. Weitere Einzelheiten des Verfahrens bei 322 sind in 4 dargestellt, die im Folgenden weiter erörtert wird.
  • Nach dem Bestimmen sowohl der ersten als auch der zweiten Schätzung des Ethanols des Kraftstoffs geht das Verfahren zu 324 weiter, um einen Fehler zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Ethanols des Kraftstoffs zu bestimmen. Das Verfahren bei 324 kann z. B. das Bestimmen eines Unterschieds zwischen der basierend auf dem während des Nicht-VVs-Betriebs des Abgassauerstoffsensors bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis bestimmten ersten Schätzung des Ethanols des Kraftstoffs und der basierend auf der Änderung der Pumpstromausgabe von dem Abgassauerstoffsensor während des VVs-Betriebs, wenn die Bezugsspannung des Sensors zwischen der ersten und der zweiten Spannung moduliert wird, bestimmten zweiten Schätzung des Ethanols des Kraftstoffs enthalten. Das Verfahren geht dann zu 326 weiter, um zu bestimmen, ob der Fehler (z. B. der Unterschied) zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs größer als ein Schwellenfehler (z. B. ein Schwellenunterschied) ist. Falls der Fehler zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs nicht größer als der Schwellenwert ist, geht das Verfahren zu 328 weiter, um den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs einzustellen. In einem Beispiel kann das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs eine Menge der Kraftstoffeinspritzung in die Kraftmaschinenzylinder basierend auf der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs enthalten. Das Verfahren zum Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf der ausgewählten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs ist in 10 gezeigt und wird im Folgenden weiter beschrieben. Ferner kann in einem Beispiel das Verfahren bei 328 enthalten, den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs bis zum nächsten Betankungsereignis weiterhin einzustellen. Im Ergebnis kann der Zeitraum, der beim Betreiben des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus verbracht wird, verringert werden, wobei dadurch die Langlebigkeit des Sensors (durch die Verringerung der Sensorverschlechterung) vergrößert wird.
  • Falls andernfalls der Fehler zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs größer als der Schwellenwert ist, geht das Verfahren zu 330 weiter, um den Abgassauerstoffsensor im VVs-Modus zu betreiben und die zweite Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs zu wiederholen. Das Verfahren kann bei 330 z. B. das Erhöhen der Sensor-Bezugsspannung von der ersten Spannung zu der zweiten Spannung und das Wiederholen der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs basierend auf der Änderung des Pumpstroms zwischen der ersten und der zweiten Spannung enthalten. Folglich kann das Verfahren 330 einen Wiederholungsschritt 322 enthalten, wie oben beschrieben worden ist. Bei 332 bestimmt der Controller den Fehler zwischen der ursprünglichen ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs und der neuen, wiederholten zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs. Falls der Fehler bei 334 nicht größer als der Schwellenfehler ist, geht das Verfahren zu 328 weiter, um den Kraftmaschinenbetrieb (z. B. die Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine) basierend auf der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs und nicht auf der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs einzustellen. Das Verfahren kann bei 328 z. B. das Einstellen der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine nur basierend auf dem ersten Ethanolgehalt des Kraftstoffs enthalten.
  • Falls alternativ der Fehler zwischen der ursprünglichen ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs und der neuen, wiederholten zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs immer noch größer als der Schwellenfehler ist, geht das Verfahren zu 336 weiter, um den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs und nicht auf der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs einzustellen. Der Controller kann z. B. die Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine nur basierend auf der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs einstellen, da die zweite Schätzung gegenüber der ersten Schätzung des Ethanols des Kraftstoffs eine erhöhte Genauigkeit aufweisen kann. In dieser Weise kann die in die Kraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmenge genauer bestimmt werden, wobei die resultierende Kraftmaschinensteuerung verbessert werden kann.
  • In 4 ist ein Ablaufplan gezeigt, der eine Schätzroutine 400 für einen Abgassauerstoffsensor, wie z. B. den UEGO 200, der in 2 gezeigt ist, veranschaulicht. Spezifisch bestimmt die Routine 400 eine Alkoholmenge in dem in die Kraftmaschine eingespritzten Kraftstoff (z. B. eine Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs) basierend auf den an eine Pumpzelle des Sensors während ausgewählter Bedingungen der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine angelegten Spannungen und ferner basierend auf mehreren Korrekturfaktoren, die berechnet werden, wie im Folgenden bezüglich der 5–9 beschrieben wird.
  • Bei 410 der Routine 400 werden die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können z. B. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, eine in die Verbrennungskammern eintretende AGR-Menge und die Bedingungen der Kraftstoffbeaufschlagung enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
  • Sobald die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt worden sind, geht die Routine 400 zu 412 weiter, wo bestimmt wird, ob sich die Kraftmaschine unter den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung befindet. Die Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung enthalten die Verzögerungsbedingungen des Fahrzeugs und die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, bei denen die Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist, aber die Kraftmaschine weiterhin rotiert und wenigstens ein Einlassventil und ein Auslassventil arbeiten; wobei folglich Luft durch einen oder mehrere der Zylinder strömt, aber kein Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt wird. Unter den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung wird keine Verbrennung ausgeführt, wobei sich die Umgebungsluft vom Einlass zum Auslass durch den Zylinder bewegen kann. In dieser Weise kann ein Sensor, wie z. B. ein UEGO-Sensor (z. B. ein Abgassauerstoffsensor), Umgebungsluft empfangen, an der Messungen, wie z. B. die Detektion der Umgebungsfeuchtigkeit, ausgeführt werden können.
  • Wie angegeben worden ist, können die Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung z. B. eine Schubabschaltung (DFSO) enthalten. Eine DFSO geschieht in Reaktion auf das Pedal der Bedienungsperson (z. B. in Reaktion auf eine Pedalfreigabe des Fahrers und dann, wenn das Fahrzeug größer als einen Schwellenbetrag entschleunigt). Die DFSO-Bedingungen können während eines Fahrzyklus wiederholt auftreten, wobei folglich während des Fahrzyklus, wie z. B. während jedes DFSO-Ereignisses, zahlreiche Angaben der Umgebungsfeuchtigkeit erzeugt werden können. Der Kraftstofftyp als solcher kann basierend auf einer Wassermenge im Abgas ungeachtet der Fluktuationen der Feuchtigkeit zwischen den Fahrzyklen oder sogar während desselben Fahrzyklus genau identifiziert werden.
  • Falls weitergehend in 4 bestimmt wird, dass sich die Kraftmaschine unter den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung, wie z. B. einer DFSO, befindet, geht die Routine 400 zu 418 weiter, um die Umgebungsfeuchtigkeit unter Verwendung der Verfahren nach den 5–6 zu bestimmen, wie im Folgenden weiter beschrieben wird. Falls alternativ bestimmt wird, dass sich die Kraftmaschine nicht unter den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung befindet, geht die Routine 400 nach 4 zu 420, wo bestimmt wird, ob eine auf dem Sensor basierende Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder eine Alkoholdetektion durch den Sensor erwünscht ist oder ausgeführt werden soll. Die Auswahl kann auf den Betriebsbedingungen, wie z. B. der Dauer seit einer letzten Bestimmung des Alkohols, basieren oder darauf basieren, ob die Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses freigegeben ist. Falls z. B. die Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gesperrt ist, kann die Routine den Alkoholgehalt weiterhin bestimmen, wohingegen die Routine weiterhin eine derartige Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (ohne das Bestimmen des Alkoholgehalts) ausführen kann, falls die Rückkopplung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses befohlen oder freigegeben ist. Falls es z. B. im Schritt 316 des Verfahrens 300 eine Anforderung für eine VVs-Detektion des Ethanolgehalts des Kraftstoffs gibt, kann die Alkoholdetektion gegenüber der Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgewählt werden. Falls bestimmt wird, dass die Regelung erwünscht ist, geht die Routine 400 zu 436, wobei der Sensor als ein Sauerstoffsensor (z. B. O2-Sensor) in einem Nicht-VVs-Modus (z. B. bei der niedrigeren, Basisspannung) betrieben wird, um eine Sauerstoffkonzentration und/oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu bestimmen, wobei die Routine endet.
  • Falls die Alkoholdetektion erwünscht ist, geht die Routine 400 zu 421 weiter, wo bestimmt wird, ob sich die Kurbelgehäuseentlüftung (PCV) auf einem Sollniveau befindet. In einem Beispiel kann das PCV-Niveau auf der Kraftmaschinendrehzahl und/oder dem Betrieb des Turboladers (z. B. dem aufgeladenen gegenüber dem nicht aufgeladenen Betrieb) basieren. Falls z. B. die Kraftmaschinendrehzahl hoch ist, kann geschätzt werden, dass es eine erhöhte PCV-Strömung geben kann. Andere beispielhafte Bedingungen enthalten einen erhöhten Krümmerunterdruck, einen erhöhten Kurbelgehäusedruck, hohe Umgebungsbedingungen, Kombinationen daraus usw. Falls die Kraftmaschinendrehzahl relativ niedrig ist, kann der PCV-Pegel ferner darauf basieren, ob der Turbolader eingeschaltet ist und die Kraftmaschine aufgeladen ist. Falls sich die Kraftmaschine unter nicht aufgeladenen Bedingungen befindet, kann die PCV-Strömung vergrößert sein. Falls andererseits die Kraftmaschine aufgeladen ist, kann die Strömung von dem PCV-Ventil ausreichend niedrig sein. Falls bei 421 bestimmt wird, dass sich der Betrag der PCV über einem Sollniveau befindet (z. B. die PCV-Strömung hoch ist), geht die Routine 400 zu 436, wobei der Sensor als ein Sauerstoffsensor (im Nicht-VVs-Modus) betrieben wird, um z. B. eine Sauerstoffkonzentration des Abgases für die Luft-Kraftstoff-Steuerung zu bestimmen, wobei die Routine endet.
  • Falls sich andererseits die PCV auf einem Sollniveau befindet (z. B. die PCV-Strömung niedrig ist), geht die Routine 400 zu 422 weiter, wo bestimmt wird, ob das Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) offen ist. Falls bestimmt wird, dass das AGR-Ventil offen ist, geht die Routine 400 zu 423, wobei das AGR-Ventil geschlossen wird. Sobald das AGR-Ventil bei 423 geschlossen worden ist, oder falls bei 422 bestimmt wird, dass das AGR-Ventil geschlossen ist, und folglich die in die Verbrennungskammer eintretende AGR-Menge im Wesentlichen null ist, geht die Routine 400 zu 424 weiter, wo bestimmt wird, ob das Kraftstoffdampf-Entleerungsventil offen ist.
  • Falls bestimmt wird, dass das Kraftstoffdampf-Entleerungsventil offen ist, geht die Routine 400 zu 425, wobei das Kraftstoffdampf-Entleerungsventil geschlossen wird. Der Kraftstoffdampf, der in dem Kraftstoffdampfkanister gelagert ist, kann einen Alkoholgehalt aufweisen, der von dem des Kraftstoffs, der sich gegenwärtig im Kraftstofftank befindet, verschieden ist. Der Kraftstoffdampf als solcher, der in die Verbrennungskammer eintritt, kann die durch den Abgassauerstoffsensor (z. B. den UEGO) detektierten Alkoholmenge beeinflussen, was zu einer ungenauen Schätzung führt.
  • Sobald das Kraftstoffdampf-Entleerungsventil bei 425 geschlossen worden ist oder falls bei 424 bestimmt wird, dass das Kraftstoffdampf-Entleerungsventil geschlossen ist, geht die Routine 400 zu 426 weiter, wo eine erste Pumpspannung (V1) (die hier z. B. außerdem als eine Bezugsspannung bezeichnet wird) an den Abgassensor angelegt wird und ein erster Pumpstrom (Ip1) empfangen wird. Die erste Pumpspannung kann Sauerstoff aus der Sauerstoffpumpzelle pumpen, wobei sie aber einen ausreichend niedrigen Wert aufweisen kann, um keine Wassermoleküle (z. B. H2O-Moleküle) in der Pumpzelle zu dissoziieren, (z. B. V1 = etwa 450 mV). In einigen Beispielen kann die bei 426 an den Sensor angelegte erste Pumpspannung die gleiche wie die während des Betriebs im Nicht-VVs-Modus an den Sensor angelegte erste Pumpspannung sein. Wenn die erste Spannung an die Pumpzelle angelegt ist, wird der erste Pumpstrom (Ip1) erzeugt. Weil in diesem Beispiel Kraftstoff in die Kraftmaschine eingespritzt wird und eine Verbrennung ausgeführt wird, kann der erste Pumpstrom eine Sauerstoffmenge im Abgas angeben.
  • Bei 428 der Routine 400 wird eine zweite Pumpspannung (V2) (die hier z. B. außerdem als die zweite Bezugsspannung bezeichnet wird) an die Pumpzelle des Abgassensors angelegt und wird ein zweiter Pumpstrom (Ip2) empfangen. Die zweite Pumpspannung kann größer als die erste Pumpspannung sein, wobei die zweite Spannung hoch genug sein kann, um die Sauerstoffverbindungen, wie z. B. die Wassermoleküle, zu dissoziieren. Das Anlegen der zweiten Pumpspannung über der Sauerstoffpumpzelle erzeugt den zweiten Pumpstrom (Ip2). Der zweite Pumpstrom kann eine Menge von Sauerstoff und Wasser im Probengas angeben (z. B. den Sauerstoff, der bereits in dem Probengas vorhanden ist, plus den Sauerstoff von den Wassermolekülen, die dissoziiert werden, wenn die zweite Pumpspannung angelegt ist).
  • Bei 430 werden der erste Pumpstrom und der zweite Pumpstrom mit einem in Erfahrung gebrachten Korrekturfaktor des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses korrigiert. Die in Erfahrung gebrachte Korrektur des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann z. B. bei 720 der Routine 700, die im Folgenden bezüglich 7 beschrieben wird, bestimmt werden. Außerdem können bei 430 der erste Pumpstrom und der zweite Pumpstrom bezüglich des Drucks und der Wasserdampfumgebung korrigiert werden, was in den Routinen 800 und 900 bestimmt wird, die im Folgenden bezüglich der 8–9 beschrieben werden.
  • Die Routine enthält weitergehend zu 431 das Korrigieren der Änderung des Pumpstroms (z. B. des Unterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpstrom) zwischen den beiden Spannungen basierend auf der Umgebungsfeuchtigkeit. Die Umgebungsfeuchtigkeit kann z. B. von der Änderung des Pumpstroms abgezogen werden, die eine Gesamtmenge an Wasser im Abgas (einschließlich der Feuchtigkeit) angibt. In einem Beispiel kann die Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf der Ausgabe des Abgassauerstoffsensors während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung bestimmt werden. In einem weiteren Beispiel kann die Umgebungsfeuchtigkeit unter Verwendung eines alternativen Verfahrens basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt werden. Das Verfahren kann bei 431 das sofortige Bestimmen der Umgebungsfeuchtigkeit oder das Nachschlagen einer neuesten Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit im Speicher des Controllers enthalten. Das Verfahren zum Bestimmen der Umgebungsfeuchtigkeit wird im Folgenden bezüglich der 5–6 weiter beschrieben.
  • Sobald der erste und der zweite Pumpstrom erzeugt und basierend auf den verschiedenen in Erfahrung gebrachten Korrekturfaktoren korrigiert worden sind, kann eine Wassermenge in dem Probengas bei 432 der Routine 400 nach 4 bestimmt werden. Der erste Pumpstrom kann z. B. von dem zweiten Pumpstrom abgezogen werden und dann basierend auf dem Korrekturfaktor des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, dem Druckkorrekturfaktor und/oder der Umgebungsfeuchtigkeit korrigiert werden, um einen Wert zu bestimmen, der einer Wassermenge entspricht.
  • Schließlich kann die Alkoholmenge im Kraftstoff (die hier z. B. als der Ethanolgehalt des Kraftstoffs bezeichnet wird) bei 434 identifiziert werden. Die Wassermenge im Abgas kann z. B. zu einer Alkoholmenge (z. B. einem Prozent des Ethanols) in dem in die Kraftmaschine eingespritzten Kraftstoffs proportional sein. In einigen Ausführungsformen kann das computerlesbare Speichermedium des Steuersystems, das die Kommunikation von dem Sensor empfängt, Anweisungen zum Identifizieren der Alkoholmenge enthalten. Es kann z. B. eine Beziehung zwischen dem Wasser nach der Verbrennung (z. B. einem Prozent des Wassers im Abgas) und dem Prozent des Ethanols im Kraftstoff im computerlesbaren Speichermedium z. B. in der Form einer Nachschlagtabelle gespeichert sein. Wenn die Ethanolmenge im Kraftstoff zunimmt, nimmt die Wassermenge im Abgas zu.
  • Folglich können basierend auf den Ausgaben des Abgassauerstoffsensors (z. B. den Pumpströmen), die durch zwei verschiedene Spannungen erzeugt werden, die sequentiell an die Sauerstoffpumpzelle des Abgassensors während der Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine angelegt werden, und auf den verschiedenen oben beschriebenen Korrekturfaktoren die Wassermengen im Abgas bestimmt werden. In dieser Weise kann eine genaue Angabe der Alkoholmenge (z. B. des Prozents des Ethanols) im Kraftstoff identifiziert werden. Die bei 434 bestimmte Alkoholmenge im Kraftstoff kann die zweite Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs sein, die bei 322 des oben beschriebenen Verfahrens 300 verwendet wird.
  • In 5 ist ein Verfahren 500 zum Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit mit einem VVs-Abgassauerstoffsensor (wie z. B. dem Abgassauerstoffsensor 126, der in 1 gezeigt ist, und 200, der in 2 gezeigt ist) gezeigt. Das Verfahren beginnt bei 502 durch das Bestimmen, ob es Zeit für eine Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit ist. In einem Beispiel kann das Verfahren 500 von 418 des Verfahrens 400 weitergehen, wie oben beschrieben worden ist. Falls die Kraftmaschine als solche unter den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung arbeitet, kann das Verfahren zu 504 weitergehen. In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren 500 nach einer Dauer, wie z. B. nach einem Zeitraum des Kraftmaschinenbetriebs, einer Anzahl der Kraftmaschinenzylinder, einer Dauer der Fahrt des Fahrzeugs oder nach einer Strecke der Fahrt des Fahrzeugs, ausgeführt werden. In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren 500 beim Starten der Kraftmaschine ausgeführt werden. Falls es nicht Zeit für eine Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit ist, geht das Verfahren zu 503 weiter, um die Umgebungsfeuchtigkeit nicht zu schätzen, wobei das Verfahren endet. Falls die Messung der Umgebungsfeuchtigkeit von einer weiteren Steuerroutine angefordert wird, kann der Controller eine vorher gespeicherte Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit nachschlagen.
  • Bei 504 enthält das Verfahren das Bestimmen, ob es einen ankommenden Schaltvorgang des Getriebes gibt. Ein ankommender Schaltvorgang des Getriebes kann darauf basierend, ob ein Schaltanforderungsmerker gesetzt worden ist oder nicht, und/oder basierend auf der Beobachtung eines oder mehrerer Pedale der Bedienungsperson und/oder basierend auf der Fahrzeugbeschleunigung vorhergesagt werden. Während der Schaltvorgänge des Getriebes nach den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung (z. B. einer Schubabschaltung) kann aufgrund der Notwendigkeit, die Last während des Schaltvorgangs des Getriebes zu verringern, (und aufgrund dessen, dass die Feuchtigkeitsdetektion unter Verwendung des Abgassauerstoffsensors die Öffnung der Drosselklappe enthalten kann, um das PCV-Rauschen zu verringern) eine Feuchtigkeitsdetektion unter Verwendung des Abgassauerstoffsensors nicht möglich sein. Falls bei 504 ein Schaltvorgang des Getriebes vorhergesagt wird, geht das Verfahren folglich zu 506 weiter, um die Umgebungsfeuchtigkeit unter Verwendung eines alternativen Verfahrens zu bestimmen, wie in 6 gezeigt ist.
  • Von 506 zu 6 weitergehend beginnt das Verfahren 600 bei 602 durch das Bestimmen, ob ein Umgebungsfeuchtigkeitssensor verfügbar ist. In einer Ausführungsform kann die Kraftmaschine z. B. einen Feuchtigkeitssensor, wie z. B. den in 1 gezeigten Feuchtigkeitssensor 121, zum direkten Messen der Umgebungsfeuchtigkeit (z. B. zum Messen der Feuchtigkeit in der ankommenden Einlassluft) enthalten. Falls ein Umgebungsfeuchtigkeitssensor vorhanden und für die Verwendung verfügbar ist, geht das Verfahren zu 604 weiter, um die Umgebungsfeuchtigkeit mit dem Feuchtigkeitssensor zu messen. Bei 606 enthält das Verfahren das Bestimmen eines äquivalenten Pumpstroms, Ip, für einen Sauerstoffsensor basierend auf der Feuchtigkeitsmessung und einem aktuellen Spannungs-Sollwert des Abgassauerstoffsensors, der für die Bestimmung des Alkohols des Kraftstoffs in 4 verwendet wird. Die Ausgabe des Feuchtigkeitssensors kann z. B. als eine Eingabe in eine Nachschlagtabelle verwendet werden, die in einem Speicher des Controllers gespeichert ist. Die Nachschlagtabelle kann die Feuchtigkeitsmesswerte (z. B. die unverarbeiteten Feuchtigkeitsmesswerte von dem Feuchtigkeitssensor) und die Spannung des Sauerstoffsensors mit dem Pumpstrom in Beziehung setzen. In einem Beispiel kann der resultierende Pumpstrom als die Feuchtigkeitskorrektur für die Wasserschätzung für die Bestimmung des Ethanols des Kraftstoffs in 4 verwendet werden. Das Verfahren kann dann zu 608 weitergehen, um die bei 606 bestimmte Feuchtigkeitskorrektur basierend auf einer verfügbaren Feuchtigkeitsschätzung bei variabler Spannung zu verfeinern, wie im Folgenden unter fortgesetzter Bezugnahme auf 5 weiter beschrieben wird. Die Feuchtigkeitsschätzungen unter Verwendung des Abgassauerstoffsensors mit variabler Spannung während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung, wenn kein Schaltvorgang des Getriebes erwartet wird, können z. B. im Speicher des Controllers gespeichert sein und verwendet werden, um die Feuchtigkeitskorrektur weiter zu verfeinern. In alternativen Ausführungsformen kann das Verfahren 600 von 606 direkt zu 610 weitergehen.
  • Bei 610 enthält das Verfahren das Korrigieren der Schätzung des Abgaswassergehalts für die Bestimmung des Alkohols des Kraftstoffs bei 431 des Verfahrens 400 basierend auf der bestimmten Feuchtigkeitskorrektur. Das Verfahren bei 610 kann z. B. als ein Teil des Schrittes 431 des Verfahrens 400 enthalten sein. Das Verfahren bei 610 als solches kann das Abziehen des bei 606 bestimmten (oder bei 608 verfeinerten) äquivalenten Pumpstroms von der Änderung des Messwerts des Pumpstroms im Verfahren 400 enthalten. In dieser Weise kann die Umgebungsfeuchtigkeit von der Schätzung des Gesamtwassers im Abgas vor dem Bestimmen des Prozentsatzes des Ethanols im Kraftstoff abgezogen werden.
  • Falls zurück zu 602 ein Umgebungsfeuchtigkeitssensor nicht verfügbar ist (die Kraftmaschine z. B. keinen dedizierten Umgebungsfeuchtigkeitssensor enthält), geht das Verfahren zu 612 weiter, um die Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf der Temperatur der Umgebungsluft zu schätzen. Die Umgebungsfeuchtigkeit kann z. B. basierend auf der Temperatur der Umgebungsluft und einem Sättigungsdampfdruck, der unter Verwendung einer Annahme von 50 % relativer Feuchtigkeit geschätzt wird, geschätzt werden. Ähnlich zu dem Verfahren bei 606 kann bei 614 ein äquivalenter Pumpstrom basierend auf der Feuchtigkeitsschätzung bestimmt werden. Das Verfahren geht dann zu 608 weiter, wie oben beschrieben worden ist. Das Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf der Temperatur der Umgebungsluft kann nicht so genau wie die Verwendung eines dedizierten Feuchtigkeitssensors oder des Abgassauerstoffsensors mit variabler Spannung sein. Der Controller als solcher kann, wenn möglich, vorzugsweise die Feuchtigkeit basierend auf den Ausgaben des VVs-Abgassauerstoffsensors bestimmen, wie im Folgenden weiter beschrieben wird.
  • Falls es zurück zu 5 bei 504 keinen vorhergesagten ankommenden Schaltvorgang des Getriebes gibt, geht das Verfahren zu 508 weiter, um die Einlassdrosselklappe (z. B. die in 1 gezeigte Drosselklappe 62) zu öffnen, um die Menge der Kohlenwasserstoffe, die an dem Abgassauerstoffsensor (z. B. dem Abgassauerstoffsensor 126, der in 1 gezeigt ist, und/oder 200, der in 2 gezeigt ist) vorbeiströmt, weiter zu verringern. Das Öffnen der Drosselklappe kann z. B. die Menge der Kohlenwasserstoffe von der durch den Auslass kommenden PCV verringern. Falls spezifischer die Einlassdrosselklappe während der Bedingung ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine geschlossen ist, wird ein großer Einlasskrümmer-Unterdruck erzeugt, der die Kohlenwasserstoffe der Kurbelgehäuseentlüftung (PCV) einziehen kann. Selbst wenn während der DFSO eine PCV-Öffnung geschlossen ist, kann der Unterdruck als solcher ausreichend stark sein, um die PCV-Kohlenwasserstoffe durch die Kolbenringe einzuziehen. Die eingezogene PCV-Strömung kann in einer alternden Kraftmaschine aufgrund des Austritts der PCV-Gase an den Kolbenringen und den Ventilen vorbei verschlimmert werden. Die aufgenommenen Kohlenwasserstoffe können die Ausgabe des Abgassauerstoffsensors beeinflussen und können die Feuchtigkeitsmesswerte durcheinanderbringen. Insbesondere führt die Wirkung der Kohlenwasserstoffe zu einer Sensorausgabe, die die Umgebungsfeuchtigkeit überschätzt.
  • Bei 510 enthält das Verfahren das Bestimmen, ob der Abgassauerstoffsensor in einem Modus mit variabler Spannung (VVs-Modus) betrieben werden sollte. Wie oben beschrieben worden ist, enthält der VVs-Modus das Einstellen der Bezugsspannung (die hier außerdem als die Pumpspannung bezeichnet wird) des Sauerstoffsensors von einer niedrigeren, Basisspannung (z. B. etwa 450 mV) zu einer höheren, Zielspannung, bei der Wassermoleküle an dem Sensor dissoziiert werden. In einigen Beispielen kann das Arbeiten im VVs-Modus das kontinuierliche Modulieren der Bezugsspannung zwischen der Basisspannung (z. B. der ersten Spannung) und der Zielspannung (z. B. der zweiten Spannung) enthalten. In einigen Beispielen kann das kontinuierliche Betreiben des Sauerstoffsensors im VVs-Modus und insbesondere bei der höheren, zweiten Spannung den Sensor im Lauf der Zeit verschlechtern. Folglich kann es vorteilhaft sein, den Zeitraum zu verringern, den der Sensor beim Arbeiten im VVs-Modus verbringt. In einem Beispiel kann der Sensor nur im VVs-Modus betrieben werden, falls eine Dauer seit einem vorhergehenden VVs-Betriebszeitraum vergangen ist. In einem weiteren Beispiel kann der Sensor nur im VVs-Modus betrieben werden, falls sich eine Gesamtdauer des Betriebs im VVs-Modus während eines Zeitraums der Kraftmaschinenverwendung unter einem oberen Schwellenniveau befindet. In einem noch weiteren Beispiel kann der Sensor basierend auf einer Dauer (z. B. einem vergangenen Zeitraum) seit einer vorhergehenden Messung im VVs-Modus arbeiten. Der Sensor kann außerdem ausgeschaltet werden, falls ein Gesamt-Schwellenzeitraum seit einer Messung vergangen ist. In einer weiteren Ausführungsform kann das kontinuierliche Betreiben des Sauerstoffsensors bei der höheren, zweiten Spannung den Sensor nicht verschlechtern, falls sich die Gaszusammensetzung und die zweite Spannung innerhalb bestimmter Schwellenbereiche befinden, die die Verschlechterung verringern. Falls die Gaszusammensetzung und die zweite Spannung des Sensors innerhalb ihrer Schwellenbereiche aufrechterhalten werden, kann es in dieser Ausführungsform vorgegeben sein, dass der Sensor im VVs-Modus arbeitet, wobei das Verfahren zu 512 weitergehen kann.
  • Falls der Controller bestimmt, dass er den Abgassauerstoffsensor im VVs-Modus betreiben kann, geht das Verfahren zu 512 weiter, um die Bezugsspannung des Abgassauerstoffsensors zwischen der ersten Spannung (V1) und der zweiten Spannung (V2) zu modulieren. Das Verfahren bei 512 enthält z. B. bei 514 zuerst das Anlegen der ersten Spannung (V1) an die Sauerstoffpumpzelle des Abgassauerstoffsensors und ein Empfangen des ersten Pumpstroms (Ip1). Die erste Bezugsspannung kann einen Wert aufweisen, so dass Sauerstoff aus der Zelle gepumpt wird, der aber niedrig genug ist, dass die Sauerstoffverbindungen, wie z. B. H2O (z. B. Wasser), nicht dissoziiert werden, (z. B. V1 = etwa 450 mV). Das Anlegen der ersten Spannung erzeugt eine Ausgabe des Sensors in der Form des ersten Pumpstroms (Ip1), der die Sauerstoffmenge in dem Probengas angibt. Weil sich die Kraftmaschine in diesem Beispiel unter den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung befindet, kann die Sauerstoffmenge der Sauerstoffmenge in der Frischluft, die das Fahrzeug umgibt, entsprechen. Das Verfahren bei 512 enthält ferner bei 516 das Anlegen der zweiten Spannung (V2) an die Sauerstoffpumpzelle des Sensors und das Empfangen eines zweiten Pumpstroms (Ip2). Die zweite Spannung kann größer als die an den Sensor angelegte erste Spannung sein. Insbesondere kann die zweite Spannung einen Wert aufweisen, der hoch genug ist, um eine gewünschte Sauerstoffverbindung zu dissoziieren. Die zweite Spannung kann z. B. hoch genug sein, um H2O-Moleküle in Wasserstoff und Sauerstoff zu dissoziieren, (z. B. V2 = etwa 1,1 V). Das Anlegen der zweiten Spannung erzeugt den zweiten Pumpstrom (I2), der die Menge von Sauerstoff und Wasser in dem Probengas angibt. Es wird erkannt, dass sich der Begriff "Wasser" in der "Menge von Sauerstoff und Wasser", wie er hier verwendet wird, auf die Sauerstoffmenge von den dissoziierten H2O-Molekülen in dem Probengas bezieht. In einigen Beispielen können der erste Pumpstrom und der zweite Pumpstrom mit einem in Erfahrung gebrachten Korrekturfaktor des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses korrigiert werden. Die in Erfahrung gebrachte Korrektur des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann z. B. bei 720 der Routine 700 bestimmt werden, die im Folgenden bezüglich 7 beschrieben wird.
  • Die Umgebungsfeuchtigkeit (z. B. die absolute Feuchtigkeit der Frischluft, die das Fahrzeug umgibt) kann bei 518 der Routine 500 basierend auf dem ersten Pumpstrom und dem zweiten Pumpstrom (oder der Korrektur des ersten und des zweiten Pumpstroms) bestimmt werden. Der erste Pumpstrom kann z. B. von dem zweiten Pumpstrom abgezogen werden, um eine Änderung des Pumpstroms zu erhalten, die die Sauerstoffmenge von den dissoziierten Wassermolekülen (z. B. die Wassermenge) in dem Probengas angibt. Dieser Wert kann zur Umgebungsfeuchtigkeit proportional sein. Der Wert der Umgebungsfeuchtigkeit kann verwendet werden, um die Wasserschätzung bei 431 des Verfahrens 400 zu korrigieren, und/oder kann im Speicher des Controllers gespeichert werden. In einigen Beispielen kann der Kraftmaschinenbetrieb basierend auf der bestimmten Umgebungsfeuchtigkeit eingestellt werden.
  • Falls zurück zu 510 das Betreiben des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus nicht erwünscht ist, kann das Verfahren stattdessen das Bestimmen der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf einer Ausgabe des Abgassauerstoffsensors bei der ersten Spannung und einem Wert des Pumpstroms bei trockener Luft enthalten. Spezifisch enthält das Verfahren bei 520 das Bestimmen des Pumpstroms bei trockener Luft. Ein Verfahren zum Bestimmen eines Pumpstroms bei trockener Luft des Abgassauerstoffsensors ist in 8 dargestellt, die im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Das Verfahren kann das Betreiben des Abgassauerstoffsensors bei einer ersten, niedrigeren Spannung enthalten, um eine erste Ausgabe zu enthalten, die einen Sauerstoffmesswert bei feuchter Luft angibt. Der Sensor kann dann bei einer zweiten, höheren Spannung betrieben werden, um eine zweite Ausgabe zu enthalten, die einen Sauerstoffmesswert bei feuchter Luft angibt, wenn alle Feuchtigkeit in der Luft an dem Sauerstoffsensor dissoziiert worden ist. Eine mittlere Spannung zwischen der ersten, niedrigeren Spannung und der zweiten, höheren Spannung kann eine Ausgabe des Sauerstoffsensors erzeugen, die einen Sauerstoffmesswert bei trockener Luft angibt, wobei eine teilweise Dissoziation der Feuchtigkeit auftritt. Ein Sauerstoffmesswert bei trockener Luft kann dann durch ein Verhältnis zwischen der ersten Ausgabe und der zweiten Ausgabe geschätzt werden. In dieser Weise kann der Sauerstoffmesswert bei trockener Luft durch das Betreiben des Sauerstoffsensors im VVs-Modus bestimmt werden. Bei 520 kann der Controller den neuesten gespeicherten Wert des Pumpstroms bei trockener Luft (der durch die Routine 800 bestimmt wird) für die Verwendung bei 520 nachschlagen.
  • Das Verfahren geht zu 522 weiter, um die erste, niedrigere Bezugsspannung (z. B. die Basisspannung, V1) an den Abgassauerstoffsensor anzulegen, wobei ein Pumpstrom (IpB) empfangen wird. Das Verfahren bei 522 als solches enthält, den Sauerstoffsensor nicht im VVs-Modus zu betreiben und stattdessen die Bezugsspannung des Sensors auf einem niedrigeren, Basispegel aufrechtzuerhalten, der die Verschlechterung des Sauerstoffsensors verringert. Mit anderen Worten, das Verfahren bei 522 enthält nicht das Modulieren der Bezugsspannung des Sauerstoffsensors zwischen einer niedrigeren ersten Spannung und einer höheren zweiten Spannung. Der resultierende Pumpstrom kann die Sauerstoffmenge in dem Probengas angeben.
  • Dann geht die Routine zu 524 weiter, um die Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf dem IpB (dem bei 522 während des Nicht-VVs-Sensorbetriebs bestimmten Pumpstrom) und dem Pumpstrom bei trockener Luft, der während der Routine 800 bestimmt (und bei 520 nachgeschlagen) wird, zu bestimmen. Die Verringerung der Sauerstoffmenge aufgrund der Verdünnungswirkung der Umgebungsfeuchtigkeit kann dann basierend auf dem Unterschied zwischen dem Pumpstrom bei trockener Luft und dem bei 522 bestimmten Pumpstrom IpB bestimmt werden. Durch das Multiplizieren mit einem Umsetzungsfaktor kann dieser Unterschied dann von einem Pumpstrom zu einem Feuchtigkeitsprozentsatz umgesetzt werden. In dieser Weise kann durch das Vergleichen der Ausgabe des im Nicht-VVs-Modus bei der Basis-Bezugsspannung arbeitenden Sauerstoffsensors mit einem gespeicherten Wert des Pumpstroms bei trockener Luft die Umgebungsfeuchtigkeit beim kontinuierlichen Betreiben des Sauerstoffsensors im VVs-Modus bestimmt werden. Der bei 524 bestimmte Wert der Umgebungsfeuchtigkeit kann dann verwendet werden, um die Wasserschätzung bei 431 des Verfahrens 400 zu korrigieren, und/oder kann im Speicher des Controllers gespeichert werden. In anderen Beispielen kann der Kraftmaschinenbetrieb basierend auf der bestimmten Umgebungsfeuchtigkeit eingestellt werden.
  • In 7 ist ein Ablaufplan gezeigt, der eine Routine 700 zum In-Erfahrung-Bringen eines Korrekturfaktors des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses veranschaulicht. Spezifisch bringt die Routine 700 einen Fehler zwischen einem erwarteten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis unter den Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine in Erfahrung. Das erwartete Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann z. B. basierend auf den Betriebsparametern bestimmt werden, während das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis basierend auf der Ausgabe eines Abgassauerstoffsensors, wie z. B. des universellen Abgassauerstoffsensors 200, der oben bezüglich 2 beschrieben worden ist, bestimmt wird. Die während der Routine 700 in Erfahrung gebrachte Korrektur des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann bei 430 in der Routine 400 verwendet werden, um die Pumpstromausgaben des Abgassauerstoffsensors zu korrigieren, wie oben bezüglich 4 beschrieben worden ist.
  • Bei 710 werden die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können z. B. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, eine in die Verbrennungskammern eintretende AGR-Menge und die Bedingungen der Kraftstoffbeaufschlagung enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
  • Sobald die Betriebsbedingungen bestimmt worden sind, geht die Routine 700 zu 712 weiter, wo das erwartete Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Weise einer Steuerkette berechnet wird. Das erwartete Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann z. B. basierend auf den Betriebsparametern, wie z. B. den Mengen der Kraftstoffeinspritzung und der Luftströmung, berechnet werden.
  • Bei 714 wird bestimmt, ob sich die Kraftmaschine unter den Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung befindet. Es kann z. B. bestimmt werden, dass sich die Kraftmaschine unter den Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung befindet, falls wenigstens einem Zylinder der Kraftmaschine Kraftstoff für die Verbrennung zugeführt wird. Falls bestimmt wird, dass sich die Kraftmaschine nicht unter den Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung befindet (sich die Kraftmaschine z. B. unter den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung befindet), endet die Routine.
  • Falls andererseits bestimmt wird, dass sich die Kraftmaschine unter den Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung befindet, geht die Routine zu 716 weiter, wobei eine erste Pumpspannung (V1) an die Sauerstoffpumpzelle des Abgassensors angelegt wird. Das Anlegen der ersten Spannung erzeugt eine Ausgabe des Sensors in der Form eines ersten Pumpstroms, der eine Sauerstoffmenge in dem Probengas angibt. Weil in diesem Beispiel Kraftstoff in die Kraftmaschine eingespritzt wird und eine Verbrennung ausgeführt wird, kann der erste Pumpstrom eine Sauerstoffmenge im Abgas angeben. Folglich wird bei 718 das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis basierend auf der Sensorausgabe (z. B. in Reaktion auf das Anlegen der ersten Pumpspannung) bestimmt.
  • Sobald das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis bestimmt worden ist, wird der Korrekturfaktor bei 720 basierend auf einem Unterschied zwischen dem (bei 712 bestimmten) erwarteten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem (bei 718 bestimmten) tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Erfahrung gebracht.
  • In dieser Weise kann der Korrekturfaktor des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bestimmt werden. Die Schätzungen des Wassergehalts des Abgases und des Alkoholgehalts des Kraftstoffs als solche können genau bestimmt werden, wie oben bezüglich 4 ausführlich beschrieben worden ist, ohne es zu erfordern, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis genau auf einen Zielwert gesteuert wird.
  • In 8 ist ein Ablaufplan gezeigt, der eine Routine 800 zum Bestimmen eines Sauerstoffmesswerts bei trockener Luft mit einem Sauerstoffsensor, wie z. B. dem Sauerstoffsensor 200, der oben bezüglich 2 beschrieben worden ist, veranschaulicht. Spezifisch bestimmt die Routine 800 den Sauerstoffmesswert bei trockener Luft basierend auf verschiedenen Spannungen (z. B. Bezugsspannungen), die während ausgewählter Betriebsbedingungen der Kraftmaschine an eine Pumpzelle des Sauerstoffsensors angelegt werden. Der resultierende Sauerstoffmesswert bei trockener Luft kann dann zusammen mit den nachfolgenden Ausgaben des Sauerstoffsensors während zusätzlicher ausgewählter Betriebsbedingungen verwendet werden, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu schätzen, wie oben bezüglich 5 beschrieben worden ist.
  • Bei 810 der Routine 800 werden die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können z. B. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die in die Verbrennungskammern eintretende AGR-Menge und die Bedingungen der Kraftstoffbeaufschlagung enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
  • Sobald die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt worden sind, geht die Routine 800 zu 812 weiter, wo bestimmt wird, ob die ausgewählten Bedingungen erfüllt sind. Die ausgewählten Bedingungen können z. B. die Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine enthalten. Die Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung enthalten die Verzögerungsbedingungen des Fahrzeugs und die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, bei denen die Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist, die Kraftmaschine aber weiterhin rotiert und wenigstens ein Einlassventil und ein Auslassventil arbeiten; wobei folglich Luft durch einen oder mehrere der Zylinder strömt, aber kein Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt wird. Unter den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung wird keine Verbrennung ausgeführt, wobei sich die Umgebungsluft vom Einlass zum Auslass durch den Zylinder bewegen kann. In dieser Weise kann ein Sensor, wie z. B. ein Abgassauerstoffsensor, Umgebungsluft empfangen, an der Messungen, wie z. B. die Detektion der Umgebungsfeuchtigkeit, ausgeführt werden können.
  • Wie angegeben worden ist, können die Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung z. B. eine Schubabschaltung (DFSO) enthalten. Die DFSO geschieht in Reaktion auf das Pedal der Bedienungsperson (z. B. in Reaktion auf eine Pedalfreigabe des Fahrers und in Reaktion darauf, ob das Fahrzeug größer als ein Schwellenbetrag verzögert, oder in Reaktion auf eine Dauer ohne eine Pedalanwendung der Bedienungsperson). Die DFSO-Bedingungen können während eines Fahrzyklus wiederholt auftreten, wobei folglich zahlreiche Angaben der Umgebungsfeuchtigkeit während des Fahrzyklus, wie z. B. während jedes DFSO-Ereignisses, erzeugt werden können. Der Kraftstofftyp als solcher kann basierend auf der Wassermenge im Abgas ungeachtet der Fluktuationen der Feuchtigkeit zwischen den Fahrzyklen oder sogar während desselben Fahrzyklus genau identifiziert werden.
  • Ferner können die ausgewählten Bedingungen bei 812 außerdem das Folgende eines Kraftmaschinenstarts oder eine Dauer des Kraftmaschinenbetriebs (z. B. eine Anzahl der gefahrenen Meilen, einen Zeitraum oder eine Anzahl der Kraftmaschinenzyklen) enthalten. Die ausgewählten Bedingungen bei 812 können z. B. das Folgende eines Kraftmaschinenstarts (oder nach einer Dauer des Kraftmaschinenbetriebs) während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine (wenn z. B. die Kraftstoffbeaufschlagung gesperrt ist, wie oben beschrieben worden ist) enthalten. In dieser Weise kann das In-Erfahrung-Bringen des Sauerstoffmesswerts bei trockener Luft, wie es im Folgenden weiter beschrieben wird, nur nach jedem Kraftmaschinenstart oder nach einer Dauer des Kraftmaschinenbetriebs periodisch stattfinden, wenn die Strömung der Kohlenwasserstoffe an dem Sauerstoffsensor vorbei verringert ist. In dieser Weise kann ein genauerer Sensormesswert erhalten werden, während ein Zeitraum des Betreibens des Sauerstoffsensors im VVs-Modus verringert wird.
  • Falls weitergehend mit 8 bestimmt wird, dass die ausgewählten Betriebsbedingungen nicht erfüllt sind, geht die Routine 800 zu 813 weiter, um den aktuellen Betrieb des Sauerstoffsensors (bei der aktuellen Pumpspannung, wie z. B. bei der Basis- oder niedrigeren, ersten Bezugsspannung) fortzusetzen und die Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf einem vorher bestimmten Pumpstrom bei trockener Luft (z. B. dem Sauerstoffmesswert bei trockener Luft) zu bestimmen. Das Verfahren bei 524 in 5 als solches kann das Bestimmen der Umgebungsfeuchtigkeit unter Verwendung eines vorher gespeicherten Sauerstoffmesswerts bei trockener Luft von einer vorhergehenden Routine des In-Erfahrung-Bringens eines Sauerstoffmesswerts bei trockener Luft enthalten. Nach jeder Ausführung der Routine 800, bei der ein Sauerstoffmesswert bei trockener Luft bestimmt wird, kann z. B. der resultierende Sauerstoffmesswert bei trockener Luft (z. B. der Wert des Pumpstroms) in einem Speicher des Controllers gespeichert werden. Dann kann während der Routine nach 5 der neueste gespeicherte Pumpstrom bei trockener Luft im Speicher des Controllers nachgeschlagen und verwendet werden, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu bestimmen. Das Verfahren kann bei 813 enthalten, den Sauerstoffsensor nicht im VVs-Modus zu betreiben und stattdessen den Sauerstoffsensor bei der niedrigeren, ersten Bezugsspannung, die hier außerdem als die Basis-Bezugsspannung bezeichnet wird, weiterhin zu betreiben. Das Betreiben des Sauerstoffsensors bei der Basis-Bezugsspannung kann zu weniger Sensorverschlechterung als dann führen, wenn der Sensor bei der höheren, zweiten Bezugsspannung betrieben wird.
  • Falls umgekehrt bei 812 bestimmt wird, dass die ausgewählten Betriebsbedingungen erfüllt sind, geht die Routine 800 zu 814 weiter, wo eine erste Pumpspannung (V1) (z. B. die erste Bezugsspannung) an die Sauerstoffpumpzelle des Sauerstoffsensors angelegt wird und ein erster Pumpstrom (Ip1) empfangen wird. Die erste Pumpspannung kann einen Wert aufweisen, so dass Sauerstoff aus der Zelle gepumpt wird, der aber niedrig genug ist, dass die Sauerstoffverbindungen, wie z. B. H2O (z. B. Wasser) nicht dissoziiert werden (z. B. V1 = etwa 450 mV). Bei der ersten Pumpspannung kann der Sauerstoffsensor z. B. keine Wassermoleküle dissoziieren. Das Anlegen der ersten Spannung erzeugt eine Ausgabe des Sensors in der Form des ersten Pumpstroms (Ip1), die die Sauerstoffmenge in dem Probengas angibt. Weil sich in diesem Beispiel die Kraftmaschine unter den ausgewählten Bedingungen (wie z. B. den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung) befindet, kann die Sauerstoffmenge der Sauerstoffmenge in der Frischluft, die das Fahrzeug umgibt, oder einem Sauerstoffmesswert bei feuchter Luft entsprechen.
  • Sobald die Sauerstoffmenge bestimmt worden ist, geht die Routine 800 zu 816 weiter, wo eine zweite Pumpspannung (V2) (z. B. eine Bezugsspannung) an die Sauerstoffpumpzelle des Sauerstoffsensors angelegt wird und ein zweiter Pumpstrom (Ip2) empfangen wird. Die zweite Spannung kann größer als die an den Sensor angelegte erste Spannung sein. Insbesondere kann die zweite Spannung einen Wert aufweisen, der hoch genug ist, um eine gewünschte Sauerstoffverbindung zu dissoziieren. Die zweite Spannung kann z. B. hoch genug sein, um alle H2O-Moleküle in Wasserstoff und Sauerstoff zu dissoziieren (z. B. V2 = etwa 1,1 V). Das Anlegen der zweiten Spannung erzeugt den zweiten Pumpstrom (I2), der die Menge von Sauerstoff und Wasser in dem Probengas angibt. Es wird erkannt, dass sich der Begriff "Wasser" in der "Menge von Sauerstoff und Wasser", wie er hier verwendet wird, auf die Sauerstoffmenge von den dissoziierten H2O-Molekülen in dem Probengas bezieht.
  • In einem speziellen Beispiel kann die zweite Spannung (z. B. die zweite Bezugsspannung) 1080 mV betragen, bei der das Wasser in der Luft völlig (z. B. vollständig) dissoziiert wird (es werden z. B. 100 % des Wassers in der Luft bei 1080 mV dissoziiert). Diese zweite Spannung kann größer als eine dritte, mittlere Spannung sein, bei der das Wasser in der Luft teilweise dissoziiert wird (z. B. etwa 40 % des Wassers in der Luft dissoziiert werden). In einem Beispiel kann die dritte, mittlere Spannung etwa 920 mV betragen. In einem weiteren Beispiel kann die dritte, mittlere Spannung etwa 950 mV betragen. Als ein Beispiel kann die Sensorausgabe bei 920 mV einem Messwert bei trockener Luft unter einem Bereich von Feuchtigkeitsbedingungen entsprechen. Die Sensorausgabe bei 1,1 V kann einem Messwert bei feuchter Luft entsprechen, wenn alles Wasser in der Luft an dem Sensor dissoziiert worden ist, während die Sensorausgabe bei 450 mV einem Messwert bei feuchter Luft entsprechen kann, bei dem kein Wasser in der Luft dissoziiert worden ist. Folglich kann der Sauerstoffmesswert bei trockener Luft durch das Verhältnis der Ausgaben des Sauerstoffsensors, wenn der Sauerstoffsensor bei 450 mV und bei 1,1 V betrieben wird, erhalten werden. In einer alternativen Ausführungsform kann der Sauerstoffmesswert bei trockener Luft durch ein Verhältnis der Ausgaben des Sauerstoffsensors, wenn der Sauerstoffsensor bei einer Spannung unter 0,92 V, wo Wasser nicht dissoziiert wird (z. B. nicht einmal teilweise dissoziiert wird), und bei einer Spannung über 0,92 V, wo Wasser völlig dissoziiert wird (z. B. 100 % dissoziiert werden), betrieben wird, erhalten werden.
  • Bei 818 werden der Sauerstoffmesswert bei trockener Luft und der in Beziehung stehende Korrekturfaktor basierend auf dem ersten Pumpstrom und dem zweiten Pumpstrom bestimmt. Wie oben beschrieben worden ist, können z. B. durch das Betreiben des Sensors bei 450 mV (oder einer ähnlichen Spannung, bei der kein Wasser am Sensor dissoziiert wird) ein niedrigerer Pumpstrom und ein niedrigerer Sauerstoffmesswert erhalten werden, während durch das Betreiben des Sensors bei 1080 mV (oder einer ähnlichen Spannung, bei der alles Wasser an dem Sensor dissoziiert wird) ein höherer Pumpstrom und ein höherer Sauerstoffmesswert erhalten werden können. Der Pumpstrom bei trockener Luft, der einen Sauerstoffmesswert bei trockener Luft angibt, kann dann aus einem Verhältnis zwischen dem niedrigeren, ersten Pumpstrom und dem höheren, zweiten Pumpstrom geschätzt werden. Eine Summe von 40 % des höheren, zweiten Pumpstroms und 60 % des niedrigeren, ersten Pumpstroms kann z. B. im Wesentlichen gleich dem Pumpstrom und dem Sauerstoffmesswert bei trockener Luft sein. In einem alternativen Beispiel können andere Prozentsätze des höheren und des niedrigeren Pumpstroms addiert werden, um den Pumpstrom bei trockener Luft zu bestimmen. Falls sich z. B. die höhere oder die niedrigere Spannung von 450 mV bzw. 1080 mV unterscheiden, können sich die entsprechenden Prozentsätze, die verwendet werden, um das Verhältnis zwischen dem höheren und dem niedrigeren Pumpstrom zu bestimmen, proportional unterscheiden.
  • Der geschätzte Sauerstoffmesswert bei trockener Luft basierend auf dem Verhältnis zwischen dem höheren und dem niedrigeren Pumpstrom (z. B. der höheren und der niedrigeren Ausgabe des Sauerstoffsensors, die der höheren und der niedrigeren Spannung entsprechen) kann dann bei 820 verwendet werden, um eine Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit zu bestimmen, wie oben bezüglich 5 beschrieben worden ist. Das Verfahren bei 820 kann z. B. das Speichern des bestimmten Sauerstoffmesswerts bei trockener Luft (z. B. als ein Wert des Pumpstroms bei trockener Luft) in einem Speicher des Controllers enthalten. Dann kann der Controller während die Routine nach 5 (z. B. in den Schritten 520–524) den neuesten gespeicherten Sauerstoffmesswert bei trockener Luft nachschlagen und ihn mit einer weiteren Ausgabe des Sauerstoffsensors unter den ausgewählten Betriebsbedingungen der Kraftmaschine vergleichen, um die Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit zu bestimmen. Ferner kann das Verfahren bei 820 das Aktualisieren eines vorher gespeicherten Sauerstoffmesswerts bei trockener Luft mit einem neuen Sauerstoffmesswert bei trockener Luft im Speicher des Controllers enthalten. Der gespeicherte Sauerstoffmesswert bei trockener Luft kann z. B. nach jedem Kraftmaschinenstart aktualisiert werden.
  • In 9 ist ein Verfahren 900 zum Bestimmen eines Druckkorrekturfaktors für eine Ausgabe des Abgassauerstoffsensors gezeigt. Sauerstoffsensoren können eine Druckabhängigkeit aufweisen, die die Diffusionseigenschaften des Abtastelements beeinflussen kann und folglich zu einem Verstärkungsfehler in dem ausgegebenen Pumpstrom (Ip) des Sensors führt. Dies kann für die Messungen mit variabler Spannung (VVs) ein signifikanter Rauschfaktor sein und kann außerdem den Luft-Kraftstoff-Controller beeinflussen, wenn er im Nicht-VVs-Modus arbeitet. Im Ergebnis können sowohl die Kraftstoffwirtschaftlichkeit als auch die Emissionen als auch die Fahrbarkeit verschlechtert sein. Außerdem kann dies zu einer verringerten Genauigkeit der Schätzungen des Wassergehalts des Abgases führen, die verwendet werden, um die Alkoholmenge im Kraftstoff zu bestimmen, wie oben bezüglich 4 beschrieben worden ist. Wie oben eingeführt worden ist, können die Pumpstromausgaben des Abgassauerstoffsensors basierend auf verschiedenen Korrekturfaktoren, einschließlich eines Druckkorrekturfaktors (wie im Schritt 430 in 4 gezeigt ist), korrigiert werden. Die resultierenden korrigierten Pumpstromausgaben können dann verwendet werden, um eine genauere Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs zu bestimmen. Die im Verfahren 800 bestimmte Korrektur des Pumpstroms bei trockener Luft kann eine Kompensation für den Gesamtverstärkungsfehler des Sauerstoffsensors einschließlich der Variabilität von Teil zu Teil, der Alterung und des Drucks bereitstellen. Die Routine zum In-Erfahrung-Bringen des Pumpstroms bei trockener Luft (wie in 8 gezeigt ist) wird jedoch während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung (z. B. der DFSO-Ereignisse) ausgeführt, die eine Umgebung mit relativ hohem Sauerstoff ist. Die Schätzungen des Ethanols des Kraftstoffs werden jedoch während der Verbrennung und folglich der Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung ausgeführt, die eine Umgebung mit relativ hohem Wasserdampf ist. Die Druckabhängigkeiten des Abgassauerstoffsensors sind jedoch in diesen beiden verschiedenen Umgebungen verschieden. Folglich kann sich ein Fehler in der Korrektur des Pumpstroms bei trockener Luft, die während beider Bedingungen angewendet wird, ergeben.
  • Stattdessen können Druckkorrekturkurven, die eine Beziehung zwischen einem gemessenen Druck und einem Druckkorrekturfaktor für den Abgassauerstoffsensor für jede Wasserdampfumgebung (z. B. Kraftstoffbeaufschlagung und ohne Kraftstoffbeaufschlagung) definieren, verwendet werden. Jede dieser Beziehungen kann auf einem anderen Faktor der Druckabhängigkeit (z. B. k-Faktor) basieren. Eine Druckkorrektur für die Wasserdampfumgebung des Abgassauerstoffsensors kann z. B. basierend auf der folgenden Beziehung bestimmt werden: Druckkorrekturwv = ((k-Faktor + Pmeas)/Pmeas)·(Pref/(k-Faktor + Pref), (Gleichung 1) wobei Pmeas ein aktueller Messwert des Atmosphärendrucks ist, der von einem Atmosphärendrucksensor der Kraftmaschine bestimmt wird, Pref ein ausgewählter Bezugsdruck (z. B. der Bezugsdruck auf Meereshöhe) ist und der k-Faktor ein vorgegebener Faktor der Druckabhängigkeit entweder für eine Umgebung mit höherem Wasserdampf (z. B. eine Bedingung mit Kraftstoffbeaufschlagung) oder für eine Umgebung mit höherem Sauerstoff (z. B. eine Bedingung ohne Kraftstoffbeaufschlagung) ist. In einer weiteren Ausführungsform kann Pmeas ein modellierter Wert basierend auf zusätzlichen Betriebsparametern sein. Die vorgegebenen k-Faktoren können während des Testens des Sauerstoffsensors vorgegeben werden und dann im Speicher des Kraftmaschinen-Controllers gespeichert werden. Die k-Faktoren können z. B. für eine Gruppe von Sauerstoffsensoren auf einen bekannten Sensordurchschnitt gesetzt sein. In einem weiteren Beispiel können die k-Faktoren während der Verwendung des Fahrzeugs in dem Fahrzeug in Erfahrung gebracht werden. In einem noch weiteren Beispiel können die k-Faktoren für die Wasser- und Sauerstoffumgebungen im Wesentlichen den gleichen Wert aufweisen.
  • Eine Gesamt-Druckkompensation (z. B. ein Gesamt-Druckkorrekturfaktor) kann dann basierend auf den k-Faktor-Beziehungen und dem während des Verfahrens 800 in Erfahrung gebrachten Pumpstrom-Korrekturfaktor bei trockener Luft bestimmt werden. Die resultierenden endgültig druckkorrigierten Pumpstromausgaben für den Abgassauerstoffsensor können z. B. Folgendes sein: endgültiger druckkorrigierter Ip (ohne Kraftstoffbeaufschlagung) = Ipmeas·Korrekturfaktor bei trockener Luft·Druckkorrekturwv(k-Faktor_O2, Pmeas), (Gleichung 2) endgültiger druckkorrigierter Ip (Kraftstoffbeaufschlagung) = Ipmeas·Korrekturfaktor bei trockener Luft·Druckkorrekturwv(k-Faktor_H2O, Pmeas), (Gleichung 3) wobei Ipmeas die Pumpstromausgabe von dem Abgassauerstoffsensor ist, der Korrekturfaktor bei trockener Luft der während des Verfahrens 800 in Erfahrung gebrachte Korrekturfaktor ist, die Druckkorrekturwv(k-Faktor_O2, Pmeas) der Druckkorrekturfaktor für eine Umgebung mit höherem Sauerstoff (z. B. eine Umgebung mit niedrigerem Wasserdampf und Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung) ist, der auf dem k-Faktor der Sauerstoffumgebung und dem gemessenen Atmosphärendruck basiert, und die Druckkorrekturwv(k-Faktor_H2O, Pmeas) der Druckkorrekturfaktor für eine Umgebung mit höherem Wasserdampf (z. B. den Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung) ist, der auf dem k-Faktor der Wasserumgebung und dem gemessenen Atmosphärendruck basiert. In dieser Weise kann die Ausgabe des Abgassauerstoffsensors basierend auf einem aktuellen gemessenen Druck, einem Korrekturfaktor bei trockener Luft und einem Faktor der Druckabhängigkeit basierend auf der Wasserdampfumgebung um den Abgassauerstoffsensor korrigiert werden.
  • Bezüglich des Verfahrens 900 beginnt das Verfahren bei 910 durch das Bestimmen der Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die Drehzahl und/oder die Last der Kraftmaschine, die Umgebungstemperatur, den Atmosphärendruck, die Kraftstoffeinspritzmenge usw. enthalten. Bei 912 enthält das Verfahren das Bestimmen, ob die Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung vorhanden sind. Falls die Kraftmaschine gegenwärtig nicht mit Kraftstoff beaufschlagt wird (z. B. kein Kraftstoff in irgendwelche der Kraftmaschinenzylinder eingespritzt wird), geht das Verfahren zu 912 weiter, um den Pumpstrom-Korrekturfaktor bei trockener Luft zu erhalten. Das Verfahren bei 912 kann z. B. das Ausführen des Verfahrens 800, das in 8 gezeigt ist, enthalten, wie oben beschrieben worden ist. In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren bei 912 das Nachschlagen des neuesten bestimmten und gespeicherten Pumpstroms bei trockener Luft, der während des Verfahrens 800 bestimmt worden ist, im Speicher des Controllers enthalten. Nach dem Erhalten des Pumpstrom-Korrekturfaktors bei trockener Luft geht das Verfahren zu 916 weiter, um einen zweiten Druckkorrekturfaktor basierend auf dem aktuellen Druck, einem Bezugsdruck und einem Faktor der Druckabhängigkeit (z. B. dem k-Faktor) für eine Umgebung mit höherem Sauerstoff zu erhalten. Das Verfahren nach 916 kann das Bestimmen eines Druckkorrekturfaktors für eine Umgebung mit höherem Sauerstoff enthalten, wie durch die obige Gleichung 1 gezeigt ist. Das Verfahren geht dann zu 918 weiter, um den endgültigen Pumpstrom-Druckkorrekturfaktor durch das Multiplizieren des bei 912 bestimmten Pumpstrom-Korrekturfaktors bei trockener Luft mit dem bei 916 bestimmten zweiten Druckkorrekturfaktor zu bestimmen. Bei 920 enthält das Verfahren das Anwenden des endgültigen Pumpstrom-Druckkorrekturfaktors auf die Ausgabe des Sauerstoffsensors. Das Verfahren bei 920 kann z. B. das Eingeben der in den Schritten 426 und 428 des Verfahrens 400 gemessenen Pumpströme in die oben gezeigte Gleichung 3 enthalten. Der bei 920 (und folglich im Schritt 430 im Verfahren 400) bestimmte resultierende druckkorrigierte Pumpstrom kann dann im Verfahren 400 verwendet werden, um eine genauere Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs zu bestimmen.
  • Falls zurück zu 912 die Kraftmaschine gegenwärtig mit Kraftstoff beaufschlagt wird (z. B. Kraftstoff in einen oder mehrere Kraftmaschinenzylinder eingespritzt wird), geht das Verfahren zu 922 weiter, um einen vorher bestimmten Pumpstrom-Korrekturfaktor bei trockener Luft zu erhalten. Das Verfahren kann bei 922 z. B. das Nachschlagen eines neuesten gespeicherten Pumpstrom-Korrekturfaktors bei trockener Luft, der während der letzten Ausführung des Verfahrens 800 bestimmt worden ist, im Speicher des Controllers enthalten. Das Verfahren geht dann zu 924 weiter, um einen zweiten Druckkorrekturfaktor basierend auf dem aktuellen Druck, einem Bezugsdruck und einem Faktor der Druckabhängigkeit (z. B. dem k-Faktor) für eine Umgebung mit höherem Wasserdampf zu erhalten. Das Verfahren kann bei 924 das Bestimmen des Druckkorrekturfaktors für eine Umgebung mit höherem Wasser enthalten, wie durch die obige Gleichung 2 gezeigt ist. Dann geht das Verfahren zu 918 und 920 weiter, wie oben beschrieben worden ist, um den endgültigen Pumpstrom-Druckkorrekturfaktor zu bestimmen und auf die Ausgabe des Abgassauerstoffsensors anzuwenden.
  • In 10 ist ein Ablaufplan gezeigt, der eine allgemeine Steuerroutine 1000 zum Einstellen der Betriebsparameter der Kraftmaschine basierend auf einer Alkoholmenge in dem in die Kraftmaschine eingespritzten Kraftstoff (die hier außerdem als Alkoholgehalt des Kraftstoffs oder Ethanolgehalt des Kraftstoffs bezeichnet wird) darstellt. Spezifisch können ein oder mehrere Betriebsparameter der Kraftmaschine entsprechend einer Änderung der Alkoholmenge in dem Kraftstoff eingestellt werden. Kraftstoffe, die unterschiedliche Alkoholmengen enthalten, können z. B. verschiedene Eigenschaften, wie z. B. Viskosität, Oktanzahl, latente Verdampfungsenthalpie usw., enthalten. Die Kraftmaschinenleistung, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und/oder die Emissionen können als solche verschlechtert sein, falls ein oder mehrere geeignete Betriebsparameter nicht eingestellt werden.
  • Bei 1010 der Routine 1000 werden die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können z. B. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die Kraftstoffeinspritz-Zeitsteuerung und die Funkenzeitsteuerung enthalten. Das Verhältnis von Luft zu Kraftstoff, das stöchiometrisch ist, kann sich z. B. für unterschiedliche Typen ändern (z. B. 14,7 für Benzin, 9,76 für E85), wobei es sein kann, dass die Kraftstoffeinspritz-Zeitsteuerung und die Funkensteuerung basierend auf dem Kraftstofftyp eingestellt werden müssen.
  • Sobald die Betriebsbedingungen bestimmt worden sind, werden bei 1012 der Routine 1000 eine aktualisierte Alkoholmenge im Kraftstoffgemisch und die Umgebungsfeuchtigkeit bestimmt. Nachdem der Alkoholgehalt des Kraftstoffs bekannt ist, geht die Routine 1000 zu 1014 weiter, wo unter ausgewählten Betriebsbedingungen, wie z. B. einem Kaltstart oder Kraftstoffbeaufschlagungs-Übergangsbedingungen, ein oder mehrere gewünschte Betriebsparameter basierend auf der Alkoholmenge im Kraftstoff eingestellt werden. Das System kann z. B. das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis basierend auf der Alkoholmenge im Kraftstoff einstellen. Ferner können die Regelungsverstärkungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses basierend auf der Alkoholmenge im Kraftstoff eingestellt werden. Noch weiter kann das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis während des Kaltstarts basierend auf der Alkoholmenge im Kraftstoff eingestellt werden. Noch weiter können der Funkenwinkel (wie z. B. die Funkenspätverstellung) und/oder die Ladedruckpegel basierend auf der Alkoholmenge im Kraftstoff eingestellt werden.
  • In einigen Ausführungsformen können z. B. die Zeitsteuerung und/oder die Menge der Kraftstoffeinspritzung in einen oder mehrere Zylinder eingestellt werden. Falls z. B. bestimmt wird, dass die Alkoholmenge im Kraftstoff während der Kaltstartbedingungen erhöht ist (z. B. von 10 % Ethanol zu 30 % Ethanol), kann die in die Kraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmenge vergrößert werden.
  • Als ein weiteres Beispiel kann die Funkenzeitsteuerung basierend auf der detektierten Alkoholmenge im Kraftstoff eingestellt werden. Falls z. B. der detektierte Prozentsatz des Alkohols niedriger ist, als vorher detektiert worden ist, (z. B. von 85 % Ethanol zu 50 % Ethanol), kann die Funkenzeitsteuerung nach spät verstellt werden, um eine höhere Kraftmaschinenausgabe oder -aufladung ohne Klopfen zu erreichen.
  • Folglich können verschiedene Betriebsparameter der Kraftmaschine während ausgewählter Betriebsbedingungen basierend auf einer detektierten Alkoholmenge in dem in die Zylinder der Kraftmaschine eingespritzten Kraftstoff eingestellt werden. In dieser Weise können sowohl der Kraftmaschinen- und/oder Emissionswirkungsgrad als auch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit aufrechterhalten oder verbessert werden.
  • In dieser Weise kann durch das Vergleichen von zwei verschiedenen Schätzungen des Alkoholgehalts des Kraftstoffs, die mit einem Abgassauerstoffsensor bestimmt werden, die genaueste Schätzung des Alkoholgehalts des Kraftstoffs ausgewählt und für die Kraftmaschinensteuerung verwendet werden. Wie oben beschrieben worden ist, kann eine erste Schätzung des Alkohols des Kraftstoffs nach einem Betankungsereignis basierend auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das von dem Sensor bestimmt wird, wenn der Abgassauerstoffsensor bei einer niedrigeren, ersten Spannung arbeitet (z. B. als ein herkömmlicher Luft-Kraftstoff-Sensor arbeitet), bestimmt werden. Die erste Schätzung des Alkohols des Kraftstoffs als solche kann jedes Mal aktualisiert werden, wenn es ein Betankungsereignis gibt, so dass eine genauere Schätzung der Alkoholmenge im Kraftstoff in Erfahrung gebracht wird. Dann kann während der Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine durch das Modulieren des Abgassauerstoffsensors zwischen der ersten Spannung und einer zweiten, höheren Spannung (die zweite Spannung kann z. B. eine Spannung sein, bei der Wassermoleküle an dem Sensor dissoziiert werden) und das Bestimmen einer Änderung des Pumpstroms während des Modulierens eine zweite Schätzung des Alkohols des Kraftstoffs bestimmt werden. Die Änderung des Pumpstroms kann dann bezüglich verschiedener Faktoren einschließlich der Feuchtigkeit, des Drucks und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses korrigiert werden. Dies kann ferner die Genauigkeit der zweiten Schätzung des Alkohols des Kraftstoffs erhöhen, die auf der korrigierten Änderung des Pumpstroms basiert. In einem Beispiel kann die zweite Schätzung des Alkohols des Kraftstoffs nur bestimmt werden, wenn sich die Kraftmaschinentemperatur über einen Schwellenwert erhöht hat, während die erste Schätzung des Alkohols des Kraftstoffs bestimmt werden kann, wenn sich die Kraftmaschinentemperatur unter dem Schwellenwert befindet, wie z. B. während eines Kaltstarts. Das Bestimmen der ersten Schätzung des Alkohols des Kraftstoffs als solches kann vor dem Bestimmen der zweiten Schätzung des Alkohols des Kraftstoffs stattfinden. Falls der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Alkoholgehalts des Kraftstoffs größer als ein Schwellenfehler ist, kann der Controller den Kraftmaschinenbetrieb nicht basierend auf der ersten Schätzung des Alkohols des Kraftstoffs einstellen, wobei er stattdessen den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf der zweiten Schätzung des Alkohols des Kraftstoffs einstellen kann oder die zweite Schätzung des Alkohols des Kraftstoffs wiederholen und die erste mit der aktualisierten zweiten Schätzung des Alkohols des Kraftstoffs vergleichen kann. Falls andernfalls der Unterschied zwischen den beiden Schätzungen des Alkohols des Kraftstoffs kleiner als der Schwellenwert ist, kann der Controller den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf der ersten und nicht auf der zweiten Schätzung des Alkohols des Kraftstoffs einstellen. Als solche ist eine technische Wirkung des Schätzens der ersten Schätzung des Alkohols des Kraftstoffs und der zweiten Schätzung des Alkohols des Kraftstoffs und des Einstellens des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem Fehler zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Alkoholgehalts des Kraftstoffs das Vergrößern einer Genauigkeit der Schätzung des Alkoholgehalts des Kraftstoffs, die für die Kraftmaschinensteuerung verwendet wird, und dadurch das Vergrößern des Kraftstoffwirkungsgrads und das Verbessern der Kraftmaschinen-Gesamtsteuerung.
  • Als eine Ausführungsform umfasst ein Verfahren Folgendes: Schätzen eines ersten Alkoholgehalts des Kraftstoffs basierend auf einem mit einem Abgassauerstoffsensor geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis; nachdem eine Kraftmaschinentemperatur über einen Schwellenwert zugenommen hat, Schätzen eines zweiten Alkoholgehalts des Kraftstoffs basierend auf einer Änderung der Sensorausgabe während des Modulierens einer Bezugsspannung des Abgassauerstoffsensors zwischen einer ersten und einer zweiten Spannung; und Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs. Das Verfahren kann ferner in Reaktion auf den Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs, der größer als ein Schwellenniveau ist, das Modulieren der Bezugsspannung des Abgassauerstoffsensors zwischen der ersten und der zweiten Spannung und das Wiederholen des Schätzens des zweiten Alkoholgehalts des Kraftstoffs, um einen neuen zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs zu bestimmen, umfassen. Das Verfahren umfasst ferner in Reaktion auf einen Unterschied zwischen dem ersten Alkoholgehalt des Kraftstoffs und dem neuen zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs, der größer als das Schwellenniveau ist, das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf dem zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs und nicht auf dem ersten Alkoholgehalt des Kraftstoffs. Alternativ umfasst das Verfahren in Reaktion auf den Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs, der kleiner als das Schwellenniveau ist, oder den Unterschied zwischen dem ersten Alkoholgehalt des Kraftstoffs und dem neuen zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs, der kleiner als das Schwellenniveau ist, das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf dem ersten Alkoholgehalt des Kraftstoffs und nicht auf dem zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs. Die erste Spannung ist z. B. eine niedrigere Basisspannung, bei der keine Wassermoleküle am Abgassauerstoffsensor dissoziiert werden, während die zweite Spannung eine höhere Zielspannung ist, bei der Wassermoleküle am Abgassauerstoffsensor dissoziiert werden. Außerdem sind der erste und der zweite Alkoholgehalt des Kraftstoffs die erste und die zweite Alkoholmenge in dem Kraftstoff, der in die Kraftmaschinenzylinder eingespritzt wird.
  • Als ein Beispiel enthält das Modulieren das Wechseln zwischen dem Anlegen der ersten Spannung und der zweiten Spannung an den Abgassauerstoffsensor und enthält das Schätzen des zweiten Alkoholgehalts des Kraftstoffs das Mitteln einer Änderung der Pumpstromausgabe von dem Abgassauerstoffsensor während des Modulierens. In einem weiteren Beispiel wird das Schätzen des ersten Alkoholgehalts des Kraftstoffs nach einem Betankungsereignis ausgeführt, wobei es das Betreiben des Abgassauerstoffsensors bei der ersten Spannung, das Bestimmen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses basierend auf einer Pumpstromausgabe von dem Abgassauerstoffsensor während des Betreibens bei der ersten Spannung, das Bestimmen des ersten Alkoholgehalts des Kraftstoffs basierend auf dem bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das Aktualisieren eines vorhergehenden ersten Alkoholgehalts des Kraftstoffs, der vor dem Betankungsereignis bestimmt worden ist, mit dem ersten Alkoholgehalt des Kraftstoffs, der nach dem Betankungsereignis bestimmt worden ist, enthält.
  • Außerdem kann das Schätzen des zweiten Alkoholgehalts des Kraftstoffs ausgeführt werden, nachdem die Kraftmaschinentemperatur über den Schwellenwert zugenommen hat und während der Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine, wobei es das Betreiben des Abgassauerstoffsensors in einem Modus mit variabler Spannung durch das Wechseln zwischen dem Anlegen der ersten Spannung und der zweiten Spannung an den Abgassauerstoffsensor enthält. Das Verfahren kann ferner das Korrigieren der Sensorausgaben bei der ersten Spannung und der zweiten Spannung basierend auf einem Korrekturfaktor des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und/oder einem Gesamt-Druckkorrekturfaktor umfassen, wobei der Korrekturfaktor des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf einem Unterschied zwischen einem basierend auf den Mengen der Kraftstoffeinspritzung und der Luftströmung in einer Steuerkette berechneten erwarteten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem basierend auf einer Ausgabe des Abgassauerstoffsensors beim Anlegen der ersten Spannung während der Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine gemessenen tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert. Das Verfahren kann ferner z. B. während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine das Anlegen sowohl der ersten Spannung als auch der zweiten Spannung an den Abgassauerstoffsensor, wobei die erste Spannung eine Spannung ist, bei der keine Wassermoleküle dissoziiert werden und die zweite Spannung eine Spannung ist, bei der Wassermoleküle völlig dissoziiert werden, und das In-Erfahrung-Bringen eines ersten Druckkorrekturfaktors für den Abgassauerstoffsensor basierend auf einem Verhältnis der ersten und der zweiten Ausgabe, die beim Anlegen der ersten bzw. der zweiten Spannung erzeugt werden; das In-Erfahrung-Bringen eines zweiten Druckkorrekturfaktors basierend auf einem aktuellen Atmosphärendruck und einem Faktor der Druckabhängigkeit basierend auf einer Wasserdampfumgebung des Abgassauerstoffsensors; und das Bestimmen des Gesamt-Druckkorrekturfaktors durch das Multiplizieren des ersten Druckkorrekturfaktors mit dem zweiten Druckkorrekturfaktor, enthalten.
  • Das Verfahren kann ferner das Korrigieren der Änderung der Sensorausgabe während des Modulierens basierend auf der Umgebungsfeuchtigkeit umfassen. In einem Beispiel kann das Verfahren während des Kraftmaschinenbetriebs ohne Kraftstoffbeaufschlagung, wenn kein Schaltvorgang des Getriebes vorhergesagt ist, das Öffnen einer Einlassdrosselklappe und das folgende Anlegen sowohl der ersten als auch der zweiten Spannung an den Abgassauerstoffsensor und das Schätzen einer Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf einer Änderung der Pumpstromausgabe von dem Abgassauerstoffsensor zwischen dem Anlegen sowohl der ersten als auch der zweiten Spannung enthalten. In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren während des Kraftmaschinenbetriebs ohne Kraftstoffbeaufschlagung, wenn kein Schaltvorgang des Getriebes vorhergesagt ist, das Öffnen einer Einlassdrosselklappe und das Anlegen der ersten Spannung an den Abgassauerstoffsensor und das Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf einer Pumpstromausgabe von dem Abgassauerstoffsensor beim Anlegen der ersten Spannung und basierend auf einem Pumpstrom bei trockener Luft enthalten. In einem noch weiteren Beispiel kann das Verfahren, wenn ein Schaltvorgang des Getriebes vorhergesagt ist, das Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit basierend entweder auf einer Ausgabe eines Umgebungsfeuchtigkeitssensors oder basierend auf einer Temperatur der Umgebungsluft enthalten.
  • Als eine weitere Ausführungsform umfasst ein Verfahren für eine Kraftmaschine Folgendes: während einer ersten Bedingung nach einem Betankungsereignis Schätzen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses basierend auf einer Ausgabe eines Abgassauerstoffsensors, der bei einer niedrigeren ersten Spannung arbeitet, und Bestimmen einer ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis; nachdem eine Kraftmaschinentemperatur über einen Schwellenwert zugenommen hat, während die Kraftmaschine mit Kraftstoff beaufschlagt wird, Bestimmen einer zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs basierend auf einer Änderung der Sensorausgabe, wenn eine Bezugsspannung des Abgassauerstoffsensors zwischen der ersten Spannung und einer höheren zweiten Spannung moduliert wird; und Einstellen eines Betriebsparameters der Kraftmaschine basierend auf einem Fehler zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs.
  • In einem Beispiel enthält die erste Bedingung einen Kaltstart und enthält der Fehler einen Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs. Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen: während einer ersten Bedingung, wenn der Fehler kleiner als ein Schwellenwert ist, Einstellen des Betriebsparameters der Kraftmaschine basierend auf der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs, und während einer zweiten Bedingung, wenn der Fehler größer als der Schwellenwert ist, Wiederholen des Bestimmens der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs, um eine aktualisierte zweite Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs zu bestimmen. Falls der Fehler zwischen der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs und der aktualisierten zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs über dem Schwellenwert bleibt, kann dann das Verfahren das Einstellen des Betriebsparameters der Kraftmaschine entweder basierend auf der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs oder basierend auf der aktualisierten zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs enthalten. Falls andernfalls der Fehler zwischen der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs und der aktualisierten zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs nicht größer als der Schwellenwert ist, kann das Verfahren das Einstellen des Betriebsparameters der Kraftmaschine basierend auf der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs enthalten. Als ein Beispiel enthält der Betriebsparameter der Kraftmaschine eine Kraftstoffeinspritzmenge und/oder eine Funkenzeitsteuerung. Das Verfahren kann ferner das Einstellen der Änderung der Sensorausgabe beim Modulieren der Bezugsspannung basierend auf einem ersten Druckkorrekturfaktor, der auf einem Pumpstrom bei trockener Luft des Abgassauerstoffsensors basiert, und/oder einem zweiten Druckkorrekturfaktor, der auf einer Wasserdampfumgebung des Abgassauerstoffsensors basiert, und/oder einem Korrekturfaktor des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, der auf einem gemessenen und einem erwarteten Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert, und/oder einer Umgebungsfeuchtigkeit umfassen.
  • Es sei angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Konfigurationen des Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystems verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem einschließlich des Controllers in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und der anderen Kraftmaschinen-Hardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solche können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen Code graphisch darstellen, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch das Ausführen der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Komponenten der Kraftmaschinen-Hardware in Kombination mit dem elektronischen Controller enthält.
  • Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
  • Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Schutzumfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
  • 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
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Claims (20)

  1. Verfahren, das Folgendes umfasst: Schätzen eines ersten Alkoholgehalts des Kraftstoffs basierend auf einem mit einem Abgassauerstoffsensor geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis; nachdem eine Kraftmaschinentemperatur über einen Schwellenwert zugenommen hat, Schätzen eines zweiten Alkoholgehalts des Kraftstoffs basierend auf einer Änderung der Sensorausgabe während des Modulierens einer Bezugsspannung des Abgassauerstoffsensors zwischen einer ersten und einer zweiten Spannung; und Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner in Reaktion auf den Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs, der größer als ein Schwellenniveau ist, das Modulieren der Bezugsspannung des Abgassauerstoffsensors zwischen der ersten und der zweiten Spannung und das Wiederholen des Schätzens des zweiten Alkoholgehalts des Kraftstoffs, um einen neuen zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs zu bestimmen, umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner in Reaktion auf einen Unterschied zwischen dem ersten Alkoholgehalt des Kraftstoffs und dem neuen zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs, der größer als das Schwellenniveau ist, das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf dem zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs und nicht auf dem ersten Alkoholgehalt des Kraftstoffs umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner in Reaktion auf den Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs, der kleiner als das Schwellenniveau ist, oder den Unterschied zwischen dem ersten Alkoholgehalt des Kraftstoffs und dem neuen zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs, der kleiner als das Schwellenniveau ist, das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf dem ersten Alkoholgehalt des Kraftstoffs und nicht auf dem zweiten Alkoholgehalt des Kraftstoffs umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Modulieren das Wechseln zwischen dem Anlegen der ersten Spannung und der zweiten Spannung an den Abgassauerstoffsensor enthält und wobei das Schätzen des zweiten Alkoholgehalts des Kraftstoffs das Mitteln einer Änderung der Pumpstromausgabe von dem Abgassauerstoffsensor während des Modulierens enthält.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schätzen des ersten Alkoholgehalts des Kraftstoffs nach einem Betankungsereignis ausgeführt wird und das Betreiben des Abgassauerstoffsensors bei der ersten Spannung, das Bestimmen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses basierend auf einer Pumpstromausgabe von dem Abgassauerstoffsensor während des Betreibens bei der ersten Spannung, das Bestimmen des ersten Alkoholgehalts des Kraftstoffs basierend auf dem bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das Aktualisieren eines vorhergehenden ersten Alkoholgehalts des Kraftstoffs, der vor dem Betankungsereignis bestimmt worden ist, mit dem ersten Alkoholgehalt des Kraftstoffs, der nach dem Betankungsereignis bestimmt worden ist, enthält.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schätzen des zweiten Alkoholgehalts des Kraftstoffs ausgeführt wird, nachdem die Kraftmaschinentemperatur über den Schwellenwert zugenommen hat und während der Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine, und das Betreiben des Abgassauerstoffsensors in einem Modus mit variabler Spannung durch das Wechseln zwischen dem Anlegen der ersten Spannung und der zweiten Spannung an den Abgassauerstoffsensor enthält.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Korrigieren der Sensorausgaben bei der ersten Spannung und der zweiten Spannung basierend auf einem Korrekturfaktor des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und/oder einem Gesamt-Druckkorrekturfaktor umfasst, wobei der Korrekturfaktor des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf einem Unterschied zwischen einem basierend auf den Mengen der Kraftstoffeinspritzung und der Luftströmung in einer Steuerkette berechneten erwarteten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem basierend auf einer Ausgabe des Abgassauerstoffsensors beim Anlegen der ersten Spannung während der Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine gemessenen tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das ferner Folgendes umfasst: während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine Anlegen sowohl der ersten Spannung als auch der zweiten Spannung an den Abgassauerstoffsensor, wobei die erste Spannung eine Spannung ist, bei der keine Wassermoleküle dissoziiert werden und die zweite Spannung eine Spannung ist, bei der Wassermoleküle völlig dissoziiert werden, und In-Erfahrung-Bringen eines ersten Druckkorrekturfaktors für den Abgassauerstoffsensor basierend auf einem Verhältnis der ersten und der zweiten Ausgabe, die beim Anlegen der ersten bzw. der zweiten Spannung erzeugt werden; In-Erfahrung-Bringen eines zweiten Druckkorrekturfaktors basierend auf einem aktuellen Atmosphärendruck und einem Faktor der Druckabhängigkeit basierend auf einer Wasserdampfumgebung des Abgassauerstoffsensors; und Bestimmen des Gesamt-Druckkorrekturfaktors durch das Multiplizieren des ersten Druckkorrekturfaktors mit dem zweiten Druckkorrekturfaktor.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Korrigieren der Änderung der Sensorausgabe während des Modulierens basierend auf der Umgebungsfeuchtigkeit umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, das ferner während des Kraftmaschinenbetriebs ohne Kraftstoffbeaufschlagung, wenn kein Schaltvorgang des Getriebes vorhergesagt ist, das Öffnen einer Einlassdrosselklappe und das folgende Anlegen sowohl der ersten als auch der zweiten Spannung an den Abgassauerstoffsensor und das Schätzen einer Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf einer Änderung der Pumpstromausgabe von dem Abgassauerstoffsensor zwischen dem Anlegen sowohl der ersten als auch der zweiten Spannung umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, das ferner während des Kraftmaschinenbetriebs ohne Kraftstoffbeaufschlagung, wenn kein Schaltvorgang des Getriebes vorhergesagt ist, das Öffnen einer Einlassdrosselklappe und das Anlegen der ersten Spannung an den Abgassauerstoffsensor und das Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf einer Pumpstromausgabe von dem Abgassauerstoffsensor beim Anlegen der ersten Spannung und basierend auf einem Pumpstrom bei trockener Luft umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, das ferner, wenn ein Schaltvorgang des Getriebes vorhergesagt ist, das Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit basierend entweder auf einer Ausgabe eines Umgebungsfeuchtigkeitssensors oder basierend auf einer Temperatur der Umgebungsluft umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Spannung eine niedrigere Basisspannung, bei der keine Wassermoleküle am Abgassauerstoffsensor dissoziiert werden, ist und die zweite Spannung eine höhere Zielspannung, bei der Wassermoleküle am Abgassauerstoffsensor dissoziiert werden, ist und wobei der erste und der zweite Alkoholgehalt des Kraftstoffs die erste und die zweite Alkoholmenge in dem Kraftstoff, der in die Kraftmaschinenzylinder eingespritzt wird, sind.
  15. Verfahren für eine Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: während einer ersten Bedingung nach einem Betankungsereignis Schätzen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses basierend auf einer Ausgabe eines Abgassauerstoffsensors, der bei einer niedrigeren ersten Spannung arbeitet, und Bestimmen einer ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis; nachdem eine Kraftmaschinentemperatur über einen Schwellenwert zugenommen hat, während die Kraftmaschine mit Kraftstoff beaufschlagt wird, Bestimmen einer zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs basierend auf einer Änderung der Sensorausgabe, wenn eine Bezugsspannung des Abgassauerstoffsensors zwischen der ersten Spannung und einer höheren zweiten Spannung moduliert wird; und Einstellen eines Betriebsparameters der Kraftmaschine basierend auf einem Fehler zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die erste Bedingung einen Kaltstart enthält und wobei der Fehler einen Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs enthält.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, das ferner Folgendes umfasst: während einer ersten Bedingung, wenn der Fehler kleiner als ein Schwellenwert ist, Einstellen des Betriebsparameters der Kraftmaschine basierend auf der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs, und während einer zweiten Bedingung, wenn der Fehler größer als der Schwellenwert ist, Wiederholen des Bestimmens der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs, um eine aktualisierte zweite Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs zu bestimmen; und falls der Fehler zwischen der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs und der aktualisierten zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs über dem Schwellenwert bleibt, Einstellen des Betriebsparameters der Kraftmaschine entweder basierend auf der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs oder basierend auf der aktualisierten zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs; und falls der Fehler zwischen der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs und der aktualisierten zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs nicht größer als der Schwellenwert ist, Einstellen des Betriebsparameters der Kraftmaschine basierend auf der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs.
  18. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Betriebsparameter der Kraftmaschine eine Kraftstoffeinspritzmenge und/oder eine Funkenzeitsteuerung enthält, und das ferner das Einstellen der Änderung der Sensorausgabe beim Modulieren der Bezugsspannung basierend auf einem ersten Druckkorrekturfaktor, der auf einem Pumpstrom bei trockener Luft des Abgassauerstoffsensors basiert, und/oder einem zweiten Druckkorrekturfaktor, der auf einer Wasserdampfumgebung des Abgassauerstoffsensors basiert, und/oder einem Korrekturfaktor des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, der auf einem gemessenen und einem erwarteten Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert, und/oder einer Umgebungsfeuchtigkeit umfasst.
  19. System für eine Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: einen Auslasskanal, der einen Abgassauerstoffsensor enthält; und einen Controller, der computerlesbare Anweisungen enthält zum: Schätzen einer ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs basierend auf einem mit dem Abgassauerstoffsensor nach einem Betankungsereignis geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis; Schätzen einer zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs basierend auf einer Änderung der Pumpstromausgabe von dem Abgassauerstoffsensor beim Anlegen einer niedrigeren ersten Spannung und einer höheren zweiten Spannung an den Abgassauerstoffsensor, wenn die Kraftmaschine mit Kraftstoff beaufschlagt wird und eine Kraftmaschinentemperatur größer als ein Schwellenwert ist; und Einstellen eines Betriebsparameters der Kraftmaschine entweder basierend auf der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs oder basierend auf der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs, wobei eine Auswahl der ersten oder der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs auf einem Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs bezüglich eines Schwellenfehlers basiert.
  20. System nach Anspruch 19, wobei die computerlesbaren Anweisungen ferner das Einstellen des Betriebsparameters der Kraftmaschine basierend auf der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs und nicht auf der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs, wenn der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs kleiner als der Schwellenfehler ist, und das Einstellen des Betriebsparameters der Kraftmaschine basierend auf der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs und nicht auf der ersten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs, wenn der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Schätzung des Ethanolgehalts des Kraftstoffs größer als der Schwellenfehler ist, enthalten.
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