DE102016102546B4 - Umgebungsfeuchtigkeitserfassung bei Getriebeschaltvorgängen - Google Patents

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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, umfassend:Deaktivieren mindestens eines Motorzylinders;Ausführen einer Diagnose während der mindestens eine Motorzylinder deaktiviert ist und während der Motor unter einer hohen Last betrieben wird;Vorhersagen eines Getriebeschaltvorgangs; undals Reaktion auf den vorhergesagten Getriebeschaltvorgang, Verringern der Motorlast unter die hohe Last und Beenden der Diagnose, wobei das Vorhersagen des Getriebeschaltvorgangs ein Überwachen der Fahrzeugbeschleunigung umfasst undwobei das Verringern der Motorlast unter die hohe Last ein Verringern einer Öffnung einer Ansaugdrosselklappe umfasst.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Das Gebiet der Offenbarung bezieht sich auf ein Erfassen einer Umgebungsfeuchtigkeit mithilfe eines Sauerstoffsensors.
  • Hintergrund und Kurzdarstellung
  • Ansaug- und/oder Abgassensoren können betrieben werden, um Anzeigen verschiedener Gasbestandteile bereitzustellen. Die Ausgabe eines Sauerstoffsensors kann zum Beispiel verwendet werden, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Air-Fuel Ratio, AFR) des Abgases zu ermitteln. Ein Sauerstoffsensor kann in einer Motoransaugleitung angebracht sein, um die Konzentration der Abgasrückführungsgase (Exhaust Gas Recirculation gasses, EGR-Gase) in einer Ansaugluftladung zu ermitteln. Die Anzeigen des AFR können verwendet werden, um verschiedene Motorbetriebsparameter wie zum Beispiel eine Kraftstoffzufuhr und ein Ziel-AFR anzupassen. Insbesondere kann das Abgas-AFR gesteuert werden, um das Ziel-AFR zu erreichen, sodass ein Betriebswirkungsgrad einer Emissionssteuervorrichtung maximiert wird. Ein Sauerstoffsensor kann alternativ oder zusätzlich verwendet werden, um eine Umgebungsfeuchtigkeit zu erfassen, wobei ein oder mehrere Motorbetriebsparameter aufgrund der erfassten Umgebungsfeuchtigkeit angepasst werden.
  • Bei einigen Ansätzen wird ein Sauerstoffsensor verwendet, um eine Umgebungsfeuchtigkeit bei Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr wie zum Beispiel einer Kraftstoffabschaltung im Schubbetrieb (Deceleration Fuel Shut-Off, DFSO) zu erfassen. Da die Aufnahme von Kohlenwasserstoffen durch den Sauerstoffsensor, die zum Beispiel aus dem Strom von Kurbelgehäuseentlüftungsgasen (Positive Crankcase Ventilation gasses, PCV-Gase) herrühren, eine Umgebungsfeuchtigkeitsmessung verfälschen und Aspekte des darauf beruhenden Motorbetriebs beeinträchtigen kann, kann eine Ansaugdrosselklappe des Motors geöffnet werden, um den PCV-Strom zu verringern und den Umgebungsluftstrom zu vergrößern.
  • Die Offenlegungsschrift DE 10 2014 100 411 A1 sowie die Patentschrift US 8 296 042 B2 betreffen Verfahren und Systeme zur Feuchtigkeitserkennung mittels Abgassensoren. Die Offenlegungsschrift US 2013 / 0 184 949 A1 offenbart ein Steuergerät für ein Automatikgetriebe.
  • Die Erfinder haben ein Problem bei dem identifizierten Ansatz erkannt. Insbesondere kann ein Getriebe beim Auslaufen während einer DFSO herunterschalten. Wenn der Schaltvorgang ausgeführt wird, während der Motor unter einer relativ hohen Last arbeitet, kann das Fahrverhalten eines zugehörigen Fahrzeugs beeinträchtigt werden und/oder Geräusche, Vibrationen und Rauheiten (Noise, Vibration, and Harshness, NVH) können auftreten.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, bei dem die oben genannten Probleme insbesondere die verfälschte Umgebungsfeuchtigkeitsmessung, ausgeräumt oder zumindest teilweise behoben werden.
  • Die Aufgabe wird gelöst, durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Ein Ansatz, der zumindest teilweise die obigen Probleme behandelt, weist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors auf, das folgende Schritte umfasst: Deaktivieren mindestens eines Motorzylinders, Ausführen einer Diagnose während der mindestens eine Motorzylinder deaktiviert ist und während der Motor unter einer hohen Last betrieben wird, Vorhersagen eines Getriebeschaltvorgangs und als Reaktion auf den vorhergesagten Getriebeschaltvorgang, Verringern der Motorlast unter die hohe Last und Beenden der Diagnose, wobei das Vorhersagen des Getriebeschaltvorgangs ein Überwachen der Fahrzeugbeschleunigung umfasst und
    wobei das Verringern der Motorlast unter die hohe Last ein Verringern einer Öffnung einer Ansaugdrosselklappe umfasst.
  • Bei einem spezifischeren Beispiel umfasst das Vorhersagen des Getriebeschaltvorgangs ein Ermitteln, ob eine Anforderungsmarkierung für einen Getriebeschaltvorgang in einer Motorsteuereinheit gesetzt wurde, wobei die Markierung anzeigt, ob der Getriebeschaltvorgang stattfinden wird.
  • Bei einem weiteren Beispiel erfasst die Diagnose eine Umgebungsfeuchtigkeit mithilfe eines Sauerstoffsensors. Auf diese Weise können ein beeinträchtigtes Fahrverhalten und/oder die NVH verringert oder vermieden werden, wenn ein Getriebeschaltvorgang nachfolgend zu den Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr ausgeführt wird, während erlaubt wird, dass eine Umgebungsfeuchtigkeit unter geeigneten Bedingungen erfasst wird. Somit kann das technische Ergebnis durch diese Aktionen erreicht werden.
  • Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung entweder allein oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht verständlich.
  • Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben werden. Dies bedeutet aber nicht, dass entscheidende oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands herausgehoben werden, da dessen Umfang einzig durch die Ansprüche definiert wird, die nach der detaillierten Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Umsetzungen beschränkt, welche die oben oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung erwähnten Nachteile beheben.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
    • 1 ist ein Blockschaubild einer Fahrzeugantriebswelle.
    • 2 ist ein schematisches Blockschaubild, das Aspekte des Motors in 1 zeigt.
    • 3 zeigt ein schematisches Schaltbild eines beispielhaften Sauerstoffsensors.
    • 4 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Ermitteln einer Umgebungsfeuchtigkeit mithilfe des Sauerstoffsensors in 3 darstellt.
    • 5 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Steuern des Betriebs des Motors in 2 als Reaktion auf Getriebeschaltvorgänge während einer DFSO darstellt.
    • 6 zeigt eine grafische Darstellung eines beispielhaften Fahrzyklus.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Verschiedene Verfahren zum Betreiben eines Motors als Reaktion auf Getriebeschaltvorgänge bei Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr werden bereitgestellt. Bei einem Beispiel umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors die folgenden Schritte: Deaktivieren mindestens eines Motorzylinders, Ausführen einer Diagnose während der mindestens eine Motorzylinder deaktiviert ist und während der Motor unter einer hohen Last betrieben wird, Vorhersagen eines Getriebeschaltvorgangs und als Reaktion auf den vorhergesagten Getriebeschaltvorgang, Verringern der Motorlast unter die hohe Last und Beenden der Diagnose. 1 ist ein Blockschaubild einer Fahrzeugantriebswelle, 2 ist ein schematisches Blockschaubild, das Aspekte des Motors in 1 zeigt, 3 zeigt ein schematisches Schaltbild eines beispielhaften Sauerstoffsensors, 4 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Ermitteln einer Umgebungsfeuchtigkeit mithilfe des Sauerstoffsensors in 3 darstellt, 5 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Steuern des Betriebs des Motors in 2 als Reaktion auf Getriebeschaltvorgänge während einer DFSO darstellt und 6 zeigt eine grafische Darstellung eines beispielhaften Fahrzyklus. Der Motor in 2 umfasst auch eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, die in den 4 und 5 gezeigten Verfahren durchzuführen.
  • 1 ist ein Blockschaubild einer Fahrzeugantriebswelle 20. Der Antriebsstrang 20 kann durch den Motor 10 angetrieben werden. Der Motor 10 kann mit einem Motorstartsystem gestartet werden, das zum Beispiel einen elektromotorgetriebenen Anlasser 19 umfasst. Der Anlasserelektromotor kann zum Beispiel mit Strom von der Batterie 46 betrieben werden. Außerdem kann der Motor 10 ein Drehmoment mithilfe eines Drehmomentstellglieds 26 wie zum Beispiel einem Kraftstoffeinspritzer, einer Drosselklappe usw. erzeugen oder anpassen.
  • Ein Ausgangsdrehmoment des Motors kann zu einem Drehmomentwandler 28 übertragen werden, um ein Automatikgetriebe 30 anzutreiben. Außerdem können eine oder mehrere Kupplungen 31 einschließlich einer Vorwärtskupplung 32 eingekuppelt werden, um ein Fahrzeug anzutreiben. Bei einem Beispiel kann auf den Drehmomentwandler 28 als eine Komponente des Getriebes 30 Bezug genommen werden. Zu dem Getriebe 30 kann eine Vielzahl von Schaltstufenkupplungen 33 gehören, die nach Bedarf eingekuppelt werden können, um eine Vielzahl von festen Übersetzungsverhältnissen zu aktivieren. Durch ein Anpassen des Einkuppelns der Vielzahl von Schaltstufenkupplungen 33 kann das Getriebe insbesondere zwischen einer höheren Schaltstufe (das heißt, einer Schaltstufe mit einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis) und einer niedrigeren Schaltstufe (das heißt, einer Schaltstufe mit einem höheren Übersetzungsverhältnis) geschaltet werden. Von daher ermöglicht die Differenz des Übersetzungsverhältnisses eine niedrigere Drehmomenterhöhung über das Getriebe, wenn es in einer höheren Schaltstufe ist, wohingegen eine größere Drehmomenterhöhung über das Getriebe ermöglicht wird, wenn es in einer niedrigen Schaltstufe ist. Wie hier erläutert wird, kann eine Steuereinheit die Getriebeschaltstufe variieren (z.B. Hochschalten oder Herunterschalten der Getriebeschaltstufe), um eine Größe des Drehmoments (das heißt, ein Ausgangsdrehmoment der Motorwelle) anzupassen, das über das Getriebe und den Drehmomentwandler an die Fahrzeugräder 36 übertragen wird.
  • Auf ähnliche Weise können bei ausgewählten Bedingungen ein oder mehrere Kupplungen 31 angewandt werden, um das Getreibe mit einem Getriebekasten- oder - gehäuse und dadurch mit dem Rahmen des Fahrzeugs zu verbinden. Die Verbindung kann eine „harte“ Verbindung mit einem höheren Verbindungsdrehmoment sein. Alternativ kann die Verbindung eine „weiche“ Verbindung sein, wobei eine oder mehrere der Kupplungen schleifen dürfen, um ein niedrigeres Verbindungsdrehmoment anzuwenden.
  • Der Ausgang des Drehmomentwandlers kann von einer Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 gesteuert werden. Wenn zum Beispiel die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 des Drehmomentwandlers vollständig ausgekuppelt ist, überträgt der Drehmomentwandler 28 das Motordrehmoment über einen Medientransport zwischen der Turbine des Drehmomentwandlers und dem Laufrad des Drehmomentwandlers an das Automatikgetriebe 30, wodurch eine Vervielfachung des Drehmoments ermöglicht wird. Wenn im Gegensatz dazu die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 vollständig eingekuppelt ist, wird das Ausgangsdrehmoment des Motors direkt über die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung auf eine (nicht gezeigte) Eingangswelle des Getriebes 30 übertragen. Alternativ kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 teilweise eingekuppelt sein, wodurch die Größe des zu dem Getriebe weitergegebenen Drehmoments eingestellt werden kann. Eine Steuereinheit 12 kann so konfiguriert werden, dass sie die Größe des durch den Drehmomentwandler 28 übertragenen Drehmoments einstellen kann, indem die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung als Reaktion auf die Betriebsbedingungen des Motors oder auf der Grundlage einer vom Fahrer abgerufenen Motorbetriebsanforderung angepasst wird. Bei einem Beispiel kann eine Motorbetriebsanforderung von dem Fahrzeugbenutzer über ein Gaspedal und/oder ein Bremspedal empfangen werden (wie in 2 gezeigt wird). Die Drehmomentausgabe des Automatikgetriebes 30 kann seinerseits an die Räder 36 weitergegeben werden, um das Fahrzeug anzutreiben. Das Automatikgetriebe 30 kann insbesondere ein Eingangsantriebsdrehmoment an die (nicht gezeigte) Eingangswelle als Reaktion auf die Fahrbedingungen des Fahrzeugs übertragen, bevor ein Ausgangsantriebsdrehmoment an die Räder übertragen wird.
  • Außerdem kann eine Reibungskraft auf die Räder 36 ausgeübt werden, indem die Radbremsen 38 angezogen werden. Bei einem Beispiel können die Radbremsen 38 als Reaktion darauf angezogen werden, dass der Fahrer mit seinem Fuß ein Bremspedal betätigt. Auf die gleiche Weise kann eine Reibungskraft auf die Räder 36 verringert werden, indem die Radbremsen 38 gelöst werden als Reaktion darauf, dass der Fahrer seinen Fuß von dem Bremspedal nimmt. Außerdem können die Fahrzeugbremsen eine Reibungskraft als Teil einer automatischen Motorbremsprozedur auf die Räder 36 ausüben. Bei einigen Beispielen kann das Getriebe mit einem Getriebegehäuse verbunden sein, um die Fahrzeugbremsen dabei zu unterstützen, das Fahrzeug stabil zu halten.
  • Eine mechanische Ölpumpe 40 kann in einem Flüssigkeitsaustausch mit dem Automatikgetriebe 30 stehen, um einen hydraulischen Druck bereitzustellen, mit dem zahlreiche Kupplungen 31 wie zum Beispiel die Vorwärtskupplung 32, die Schaltstufenkupplungen 33 und/oder die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 eingekuppelt werden. Die mechanische Ölpumpe 40 kann gemäß dem Drehmomentwandler 28 betrieben werden und kann zum Beispiel durch die Drehung des Motors oder die Eingangswelle des Getriebes angetrieben werden. Auf diese Weise kann der in einer mechanischen Ölpumpe 40 erzeugte hydraulische Druck durch eine größer werdende Motordrehzahl vergrößert werden oder er kann durch eine abnehmende Motordrehzahl verringert werden. Eine elektrische Ölpumpe 41, die auch in einem Flüssigkeitsaustausch mit dem Automatikgetriebe steht aber unabhängig von der Antriebskraft des Motors 10 oder des Getriebes 30 arbeitet, kann bereitgestellt werden, um den hydraulischen Druck der mechanischen Ölpumpe 40 zu ergänzen. Die elektrische Ölpumpe 41 kann von einem (nicht gezeigten) Elektromotor angetrieben werden, der zum Beispiel von einer Batterie 46 mit einer elektrischen Leistung versorgt wird.
  • Eine Steuereinheit 12 kann konfiguriert werden, um Eingaben von einem Motor 10 zu empfangen, wie sie in 2 gezeigt werden, und kann dementsprechend eine Drehmomentausgabe des Motors und/oder einen Betrieb des Drehmomentwandlers, des Getriebes, der Kupplungen und/oder der Bremsen regeln. Als ein Beispiel kann eine Drehmomentausgabe geregelt werden, indem eine Kombination aus Zündzeitpunkt, Kraftstoffimpulsbreite, Kraftstoffimpulszeitpunkt und/oder Luftfüllung eingestellt wird, indem die Drosselklappenöffnung und/oder die Ventilzeitpunkte, der Ventilhub und der Verstärker für turboaufgeladene oder aufgeladene Motoren geregelt werden. In dem Falle eines Dieselmotors kann die Steuereinheit 12 die Drehmomentausgabe des Verbrennungsmotors steuern, indem eine Kombination aus Kraftstoffimpulsbreite, Kraftstoffimpulszeitpunkt und/oder Luftfüllung gesteuert wird. Die Motorsteuerung kann zylinderweise ausgeführt werden, um die Drehmomentausgabe des Motors (z.B. in allen Fällen) zu steuern.
  • Wie hier weiter oben erwähnt wurde, kann eine Steuereinheit 12 außerdem konfiguriert sein, die Getriebeschaltstufe des Getriebes 30 zu variieren (z.B. Hochschalten oder Herunterschalten der Getriebeschaltstufe), um eine Drehmomentmenge anzupassen, die über das Getriebe und den Drehmomentwandler 28 an die Fahrzeugräder 36 übergeben wird. Bei einigen Beispielen kann die Steuereinheit 12 eine Anforderungsmarkierung für einen Getriebeschaltvorgang setzen, sobald ermittelt wurde, dass ein Schaltvorgang stattfinden soll. Die Anforderungsmarkierung für einen Getriebeschaltvorgang kann eine binäre Variable sein, die anzeigt, ob gegebenenfalls zum Beispiel ein Getriebeschaltvorgang angefordert wurde. Als Reaktion auf das Setzen der Markierung zum Beispiel aufgrund der Zeit, die erforderlich ist um die Kupplung 34 zu bewegen und den Drehmomentwandler 28 zu entriegeln, kann eine Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Anforderungsmarkierung für einen Getriebeschaltvorgang gesetzt wurde, und dem Zeitpunkt bestehen, an dem das Getriebe 30 geschaltet wird. Diese Verzögerung kann genutzt werden, um Probleme abzumildern oder zu umgehen, die andernfalls auftreten, wenn bei bestimmten Motorbetriebsbedingungen Schaltstufen geschaltet werden. Zum Beispiel kann eine Motorroutine, die weiter unten in Bezug auf 5 ausführlicher beschrieben wird, ausgeführt werden, während ein Motor 10 mit einer hohen Last betrieben wird, nachdem er nach eine Kraftstoffabschaltung im Schubbetrieb (Deceleration Fuel Shut-Off, DFSO) neu gestartet wurde, um zu Verhindern, dass der Motor abstirbt, wenn der Drehmomentwandler 28 für einen eingehenden Schaltvorgang entriegelt wird. Das Ausführen des Schaltvorgangs beim Vorhandensein eines hohen Motordrehmoments, das von der hohen Motorlast herrührt, kann jedoch das Fahrverhalten des Fahrzeugs beeinträchtigen und Geräusche, Vibrationen und Rauheiten (Noise, Vibration, and Harshness, NVH) erzeugen. Insbesondere kann in den Motorzylindern enthaltene Luft ein negatives Drehmoment bereitstellen, das den Schaltvorgang verhindert. Zum Beheben dieser Probleme kann die Motorlast verringert werden, sobald ermittelt wurde, dass die Anforderungsmarkierung für einen Getriebeschaltvorgang in der Steuereinheit 12 gesetzt wurde, da die Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Markierung gesetzt wird, und dem Zeitpunkt, an dem das Getriebe 30 geschaltet wird, ausreichend groß sein kann, um die Motorlast zu verringern und das eingeschränkte Fahrverhalten und die NVH abzuschwächen oder zu umgehen.
  • Die Steuereinheit 12 kann einen Schaltvorgang anfordern und eine Anforderungsmarkierung für einen Getriebeschaltvorgang aufgrund verschiedener Motor- und Fahrzeugbetriebsparameter einschließlich, ohne auf diese beschränkt zu sein, der aktuellen Getriebeschaltstufe, der Motordrehzahl und der Gaspedalstellung setzen - zum Beispiel können Schwellenwertänderungen bei der Gaspedalstellung während einer angemessenen Dauer einen Schaltvorgang veranlassen.
  • 2 ist ein schematisches Blockschaubild, das Aspekte des Motors 10 in 1 zeigt. Der Motor 10 wird mit vier Zylindern 29 gezeigt. Gemäß der aktuellen Offenbarung kann jedoch jede beliebige andere Anzahl von Zylindern verwendet werden. Der Motor 10 kann mindestens teilweise durch ein Steuersystem, zu dem eine Steuereinheit 12 gehört, und mithilfe einer Eingabeeinheit 130 durch einen Fahrzeugbenutzer 132 gesteuert werden. Bei diesem Beispiel gehören zur Eingabeeinheit 130 ein Gaspedal und ein Pedalwertgeber 134 für das Erzeugen eines proportionalen Pedalwertsignals PP. Jeder Brennraum (z.B. jeder Zylinder) 29 des Motors 10 kann Brennkammerwände mit einem darin angeordneten (nicht gezeigten) Kolben umfassen. Die Kolben können mit einer Kurbelwelle 39 so verbunden sein, dass die Hubkolbenbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Kurbelwelle 39 kann zum Beispiel über ein Getriebe 30 mit mindestens einem Antriebsrad des Fahrzeugs verbunden sein. Außerdem kann ein Anlasser über ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 39 verbunden sein, um ein Anlassen des Motors 10 zu ermöglichen.
  • Die Brennräume 29 können Ansaugluft vom Ansaugkrümmer 44 über eine Ansaugleitung 42 erhalten und können Verbrennungsgase über eine Abgasleitung 48 ausstoßen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Abgaskrümmer 45 können selektiv über entsprechende (nicht gezeigte) Ansaugventile und Abgasventile mit dem Brennraum 29 in Verbindung stehen. Bei einigen Ausführungsformen können zu dem Brennraum 29 zwei oder mehr Ansaugventile und/oder zwei oder mehr Abgasventile gehören.
  • Kraftstoffeinspritzer 50 werden gezeigt, die direkt mit dem Brennraum 29 verbunden sind, um den Kraftstoff im Verhältnis zu der Pulsbreite eines von der Steuereinheit 12 empfangenen Signals FPW direkt dorthinein einzuspritzen. Auf diese Weise stellt der Kraftstoffeinspritzer 50 bereit, was als direktes Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum 29 bekannt ist. Der Kraftstoffeinspritzer kann zum Beispiel in die Seitenwand des Brennraums oder in die Oberseite des Brennraums eingebaut sein. Der Kraftstoff kann dem Kraftstoffeinspritzer 50 durch ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem zugeführt werden, zu dem ein Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und eine Kraftstoffleitung gehören. Bei einigen Ausführungsformen können die Brennräume 29 alternativ oder zusätzlich einen Kraftstoffeinspritzer umfassen, der in dem Ansaugkrümmer 44 in einer Konfiguration angeordnet ist, die eine sogenannte Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in den Ansaugstutzen vor dem Brennraum 29 bereitstellt.
  • Die Ansaugleitung 42 kann die Drosselklappen 21 und 23 umfassen, welche die Drosselklappenplatten 22 bzw. 24 aufweisen. Bei diesem besonderen Beispiel können die Stellungen der Drosselklappenplatten 22 und 24 durch die Steuereinheit 12 über Signale variiert werden, die für ein zu den Drosselklappen 21 und 23 gehörendes Stellglied bereitgestellt werden. Bei einem Beispiel können die Stellglieder elektrische Stellglieder sein (z.B. Elektromotoren); eine Konfiguration, auf die üblicherweise als elektronische Drosselklappensteuerung (Electronic Throttle Control, ETC) Bezug genommen wird. Auf diese Weise können die Drosselklappen 21 und 23 betrieben werden, um die Ansaugluft, die dem Brennraum 29 bereitgestellt wird, auf andere Motorzylinder zu variieren. Die Stellungen der Drosselklappenplatten 22 und 24 können der Steuereinheit 12 durch Drosselklappenstellungssignale (Throttle Position signals, TP-Signale) bereitgestellt werden. Zu der Ansaugleitung 42 können ein Luftmassenstromsensor 120, ein Saugrohrdrucksensor 122 und ein Drosselklappeneingangsdrucksensor 123 gehören, um die entsprechenden Signale MAF (Luftmassenstrom) und MAP (Saugrohrluftdruck) für die Steuereinheit 12 bereitzustellen.
  • Die Abgasleitung 48 kann Abgase von den Zylindern 29 empfangen. Ein Abgassensor 128 wird gezeigt, der vor der Turbine 62 und der Emissionssteuervorrichtung 78 mit der Abgasleitung 48 verbunden ist. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren ausgewählt sein, die eine Anzeige des Verhältnisses von Abgas zu Luft/Kraftstoff bereitstellen wie zum Beispiel eine lineare Lambdasonde oder Breitbandlambdasonde (Universal or wide-range Exhaust Gas Oxygen, UEGO), eine bistabile Lambdasonde oder Finger-Lambdasonde (Exhaust Gas Oxygen, EGO), eine NOx-, HC- oder CO-Sonde. Die Emissionssteuervorrichtung 78 kann ein Dreiwegekatalysator (Three Way Catalyst, TWC) eine NOx-Falle, eine unterschiedliche andere Emissionssteuervorrichtung oder eine Kombination davon sein. Obwohl dies nicht in 2 gezeigt wird, ist es selbstverständlich, dass ein ähnlich konfigurierter Ansaugluftsensor in dem Motor 10 (z.B. verbunden mit der Ansaugleitung 42) enthalten sein kann, um ein Erfassen des Ansauggas-AFR zu ermöglichen. Wie der Abgassensor 128 kann der Ansauggassensor jeder beliebige Sensor zum Bereitstellen einer Anzeige des Ansauggas-AFR wie zum Beispiel eine lineare Lambdasonde oder UEGO, eine bistabile Lambdasonde oder EGO, eine HEGO, eine NOx-, HC- oder CO-Sonde sein.
  • Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere (nicht gezeigte) Temperatursensoren gemessen werden, die in der Abgasleitung 48 angebracht sind. Alternativ kann die Abgastemperatur aufgrund der Motorbetriebsbedingungen wie zum Beispiel der Drehzahl, der Last, dem AFR, der Zündverzögerung usw. abgeleitet werden.
  • Die Steuereinheit 12 wird in 2 als ein Mikrocomputer gezeigt, zu dem eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe/Ausgabe-Anschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem speziellen Beispiel als Nur-Lese-Speicherchip 106 gezeigt wird, ein Direktzugriffsspeicher 108, ein batteriebetriebener Speicher 110 und ein Datenbus gehören. Die Steuereinheit 12 kann von den Sensoren, die an den Motor 10 angeschlossen sind, zusätzlich zu den oben erörterten Signalen verschiedene Signale empfangen, zu denen, wie erörtert, Messungen des zugeführten Luftmassenstroms (Mass Air Flow, MAF) von dem Luftmassensensor 120; der Motorkühlmitteltemperatur (Engine Coolant Temperature, ECT) von dem Temperatursensor 112, der schematisch an einem Standort in dem Motor 10 gezeigt wird; eines Zündabnehmerprofilsignals (Profile Ignition Pickup signal, PIP-Signal) von dem Hall-Sensor 118 oder einem anderen Sensor, der an die Kurbelwelle 39 angeschlossen ist; der Drosselklappenstellung (Throttle Position, TP) von einem Drosselklappenpositionsgeber, wie erörtert; und eines absoluten Saugrohrdrucksignals (MAnifold Pressure signal, MAP-Signal) von dem Sensor 122 gehören. Ein Motordrehzahlsignal, RPM, kann von der Steuereinheit 12 aus dem PIP-Signal erzeugt werden. Das Saugrohrdrucksignal, MAP, von einem Saugrohrdrucksensor kann verwendet werden, um eine Anzeige eines Vakuums oder eines Drucks in dem Ansaugkrümmer 44 anzuzeigen. Es ist zu beachten, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren wie zum Beispiel ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor und umgekehrt verwendet werden können. Während eines stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Anzeige des Motordrehmoments geben. Außerdem kann dieser Sensor zusammen mit der erfassten Motordrehzahl eine Abschätzung der Ladung (einschließlich der Luft) bereitstellen, die in den Zylinder eingeleitet wird. Bei einem Beispiel kann der Sensor 118, der auch als ein Motordrehzahlsensor verwendet wird, für jede Umdrehung der Kurbelwelle 39 eine vorbestimmte Anzahl von abstandsgleichen Pulsen erzeugen. Bei einigen Beispielen kann der Nur-LeseSpeicher des Speichermediums 106 mit computerlesbaren Daten programmiert werden, welche ausführbare Befehle für den Prozessor 102 sind, mit denen sowohl die nachfolgend beschriebenen Verfahren als auch weitere Varianten davon durchgeführt werden, die erwähnt aber nicht spezifisch aufgelistet werden.
  • Der Motor 10 kann außerdem eine Verdichtungsvorrichtung wie zum Beispiel einen Turbolader oder einen Auflader umfassen, die mindestens einen Verdichter 60 umfassen, der entlang des Ansaugkrümmers 44 angeordnet ist. Bei einem Turbolader kann der Verdichter 60 mindestens teilweise zum Beispiel über eine Welle oder über eine andere Verbindungsanordnung von einer Turbine 62 angetrieben werden. Die Turbine 62 kann entlang der Abgasleitung 48 angeordnet sein und mit Abgasen kommunizieren, die durch die Abgasleitung strömen. Verschiedene Anordnungen können bereitgestellt werden, um dem Verdichter anzutreiben. Bei einem Auflader kann der Verdichter 60 mindestens teilweise von dem Verbrennungsmotor und/oder einer Elektromaschine angetrieben werden und muss keine Turbine umfassen. Auf diese Weise kann die Verdichtungsmenge die einem oder mehreren Zylindern des Verbrennungsmotors über einen Turbolader oder einen Auflader bereitgestellt wird, durch die Steuereinheit 12 variiert werden. In einigen Fällen kann die Turbine 62 zum Beispiel einen elektrischen Generator 64 antreiben, um eine Batterie 66 über einen Turbotreiber 68 mit Strom zu versorgen. Der Strom von der Batterie 66 kann dann verwendet werden, um den Verdichter 60 über einen Motor 70 anzutreiben. Außerdem kann ein Sensor 123 in dem Ansaugkrümmer 44 angeordnet sein, um ein BOOST-Signal für die Steuereinheit 12 bereitzustellen.
  • Die Abgasleitung 48 kann außerdem ein Bypassventil 25 umfassen, um das Abgas von der Turbine 62 weg zu leiten. Bei einigen Ausführungsformen kann das Bypassventil 25 ein mehrstufiges Bypassventil wie zum Beispiel ein zweistufiges Bypassventil sein, wobei die erste Stufe konfiguriert ist, den Ladedruck zu steuern, und die zweite Stufe konfiguriert ist, den Wärmefluss zur Emissionssteuervorrichtung 78 zu vergrößern. Das Bypassventil 25 kann mit einem Stellglied 150 betrieben werden, das ein elektrisches Stellglied wie zum Beispiel ein Elektromotor sein kann, obwohl auch pneumatische Stellglieder in Betracht gezogen werden. Die Ansaugleitung 42 kann ein Verdichterbypassventil 27 umfassen, das konfiguriert ist die Ansaugluft um den Verdichter 60 zu leiten. Das Bypassventil 25 und/oder das Verdichterbypassventil 27 können durch die Steuereinheit 12 mithilfe von Stellgliedern (z.B. des Stellglieds 150) gesteuert werden, um geöffnet zu werden, wenn zum Beispiel ein niedrigerer Ladedruck erwünscht ist.
  • Die Ansaugleitung 42 kann außerdem einen Ladeluftkühler (Charge Air Cooler, CAC) 80 (z.B. einen Zwischenkühler) umfassen, um die Temperatur der Turbolader- oder Aufladeransauggase zu verringern. Bei einigen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-Luft-Wärmeübertrager sein. Bei weiteren Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-Flüssigkeit-Wärmeübertrager sein.
  • Außerdem kann in den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführungssystem (Exhaust Gas Recirculation system, EGR-System) einen gewünschten Anteil der Abgase aus der Abgasleitung 48 über eine EGR-Leitung 140 zur Ansaugleitung 42 leiten. Die EGR-Menge, die in der Ansaugleitung 42 bereitgestellt wird, kann durch die Steuereinheit 12 über das EGR-Ventil 142 variiert werden. Außerdem kann in der EGR-Leitung ein (nicht gezeigter) EGR-Sensor angeordnet sein und kann eine Anzeige von einem oder mehreren Parametern aus einem Druck, einer Temperatur und einer Konzentration des Abgases bereitstellen. Alternativ kann die EGR durch einen berechneten Wert gesteuert werden, der auf Signalen von dem (vorgeschalteten) MAF-Sensor, dem MAP-Sensor (im Ansaugkrümmer), dem MAT-Sensor (für die Verteilergastemperatur) und dem Kurbelwellendrehzahlsensor beruht. Außerdem kann die EGR aufgrund eines Abgas-O2-Sensors und/oder eines Ansaugsauerstoffsensors (im Ansaugkrümmer) gesteuert werden. Bei einigen Bedingungen kann das EGR-System verwendet werden, um die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs in dem Brennraum zu regeln. 2 zeigt ein Hochdruck-EGR-System, wobei die EGR von einer Stelle, die vorgeschaltet zu einer Turbine eines Turboladers ist, zu einer Stelle geleitet wird, die nachgeschaltet zu einem Verdichter des Turboladers ist. Bei weiteren Ausführungsformen kann der Motor zusätzlich oder alternativ ein Niedrigdruck-EGR-System umfassen, wobei die EGR von einer Stelle, die nachgeschaltet zu einer Turbine eines Turboladers ist, zu einer Stelle geleitet wird, die vorgeschaltet zu einem Verdichter des Turboladers ist.
  • 3 zeigt ein schematisches Schaltbild einer beispielhaften Ausführungsform eines Sauerstoffsensors 300, der konfiguriert ist, eine Sauerstoffkonzentration (O2) in einem Ansaugluftstrom in einer Ansaugleitung oder in einem Abgasstrom in einer Abgasleitung zu messen. Bei einigen Beispielen kann der Sensor 300 ein UEGO-Sensor sein. Der Sensor 300 kann dem Abgassensor 128 in 1 entsprechen, obwohl der Sensor 128 in mancher Hinsicht von dem Sensor 300 abweichen kann - zum Beispiel kann der Sensor 128 eine oder mehrere Veränderungen einsetzen.
  • Wie in 3 gezeigt wird, kann der Sensor 300 eine Vielzahl von Schichten aus einem oder mehreren Keramikmaterialien umfassen, die in einer gestapelten Konfiguration angeordnet sind. Bei der Ausführungsform der 3 werden fünf Keramikschichten als Schichten 301, 302, 303, 304 und 305 dargestellt. Diese Schichten umfassen eine oder mehrere Schichten eines Festkörperelektrolyts, der in der Lage ist, ionischen Sauerstoff zu leiten. Beispiele geeigneter Festkörperelektrolyten umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, Materialen auf der Basis von Zirkoniumoxid. Bei einigen Ausführungsformen kann außerdem ein Heizelement 307 in einem Wärmeaustausch mit den Schichten stehen, um die lonenleitfähigkeit der Schichten zu vergrößern. Obwohl der dargestellte Sauerstoffsensor aus fünf Keramikschichten gebildet ist, ist es selbstverständlich, dass der Sauerstoffsensor jede andere geeignete Anzahl von Keramikschichten umfassen kann.
  • Die Schicht 302 umfasst ein oder mehrerer Materialien, die einen Diffusionsweg 310 erschaffen. Der Diffusionsweg 310 ist konfiguriert, um Gase mithilfe einer Diffusion in einen ersten internen Hohlraum 322 einzuführen. Der Diffusionsweg 310 kann konfiguriert sein, um einer oder mehreren Komponenten aus der Ansaugluft oder den Abgasen einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, eines gewünschten Analyts (z.B. O2) zu erlauben, mit einer Rate in den internen Hohlraum 322 zu diffundieren, die eingeschränkter ist, als die Rate, mit welcher der Analyt mithilfe eines pumpenden Elektrodenpaares 312 und 314 in und aus dem Hohlraum gepumpt werden kann. Auf diese Weise kann in dem ersten Hohlraum 322 ein stöchiometrischer O2-Pegel erhalten werden.
  • Der Sensor 300 umfasst außerdem einen zweiten internen Hohlraum 324 innerhalb der Schicht 304, der von dem ersten Hohlraum 322 durch die Schicht 303 getrennt ist. Der zweite interne Hohlraum 324 ist konfiguriert, um einen konstanten Sauerstoffteildruck beizubehalten, der äquivalent zu einer stöchiometrischen Bedingung ist z.B. ist ein in dem zweiten internen Hohlraum 324 vorhandener Sauerstoffpegel gleich demjenigen, den die Ansaugluft oder das Abgas hätte, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch wäre. Die Sauerstoffkonzentration in dem zweiten internen Hohlraum 324 wird durch die Pumpspannung Vcp konstant gehalten. Hierbei kann auf den zweiten internen Hohlraum 324 als eine Bezugszelle Bezug genommen werden.
  • Ein Paar Messelektroden 316 und 318 ist in einem Kontakt mit dem ersten internen Hohlraum 322 und der Bezugszelle 324 angeordnet. Das Paar Messelektroden 316 und 318 erfasst einen Konzentrationsgradienten, der sich zwischen dem ersten internen Hohlraum 322 und der Bezugszelle 324 aufgrund einer Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft oder dem Abgas entwickeln kann, die größer oder kleiner als der stöchiometrische Pegel ist. Eine hohe Sauerstoffkonzentration kann durch ein mageres Ansaugluft- oder Abgasgemisch verursacht werden, während eine niedrige Sauerstoffkonzentration durch ein fettes Gemisch verursacht werden kann.
  • Ein Paar Pumpelektroden 312 und 314 ist in einem Kontakt mit dem internen Hohlraum 322 angeordnet und ist konfiguriert, einen ausgewählten Gasbestandteil (z.B. O2) elektrochemisch durch die Schicht 301 aus dem internen Hohlraum 322 und aus dem Sensor 300 zu pumpen. Das Paar Pumpelektroden 312 und 314 kann alternativ konfiguriert sein, ein ausgewähltes Gas elektrochemisch durch die Schicht 301 und in den internen Hohlraum 322 zu pumpen. Hierbei kann auf das Paar Pumpelektroden 312 und 314 als eine O2-Pumpzelle Bezug genommen werden.
  • Die Elektroden 312, 314, 316 und 318 können aus verschiedenen geeigneten Materialien hergestellt sein. Bei einigen Ausführungsformen können die Elektroden 312, 314, 316 und 318 zumindest teilweise aus einem Material hergestellt sein, dass die Dissoziation von molekularem Sauerstoff katalysiert. Zu Beispielen dieser Materialien gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Elektroden, die Platin und/oder Silber enthalten.
  • Der Prozess des elektrochemischen Pumpens des Sauerstoffs aus dem oder in den internen Hohlraum 322 umfasst ein Anwenden einer Spannung Vp über das Paar Pumpelektroden 312 und 314. Die auf die O2-Pumpzelle angewandte Pumpspannung Vp pumpt Sauerstoff in den oder aus dem internen Hohlraum 322, um einen stöchiometrischen Sauerstoffpegel in der Hohlraumpumpzelle beizubehalten. Der sich daraus ergebende Pumpstrom Ip ist proportional zu der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas. Ein geeignetes (in 3 nicht gezeigtes) Steuersystem erzeugt das Signal des Pumpstroms Ip als eine Funktion der Intensität der angewandten Pumpspannung Vp, die erforderlich ist, einen stöchiometrischen Pegel in dem ersten internen Hohlraum 322 beizubehalten. Somit wird ein mageres Gemisch verursachen, dass Sauerstoff aus dem internen Hohlraum 322 gepumpt wird, und ein fettes Gemisch wird verursachen, dass Sauerstoff in den internen Hohlraum 322 gepumpt wird.
  • Zusätzlich zum Messen der Sauerstoffkonzentration in einem Gasstrom kann der Sauerstoffsensor 300 verwendet werden, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu ermitteln. Die Kenntnis der Umgebungsfeuchtigkeit kann erwünscht sein, da verschiedene Betriebsaspekte eines Motors auf einem Ermitteln der Umgebungsfeuchtigkeit beruhen können; ohne ein Anpassen dieser Betriebsaspekte an die Umgebungsfeuchtigkeit können zum Beispiel die Leistungsfähigkeit des Motors und die Kraftstoffeinsparungen beeinträchtigt werden, während die Schadstoffemissionen zunehmen. Insbesondere kann eine Zunahme der Wasserkonzentration in der Umgebungsluft, die das Fahrzeug umgibt, ein Ladungsgemisch verdünnen, das den Zylindern eines Motors zugeführt wird, was seinerseits die Motorbetriebsparameter wie zum Beispiel die EGR, den Zündzeitpunkt und das AFR beeinträchtigt. Von daher können einer oder mehrere dieser und/oder potenziell andere Motorbetriebsparameter an die Umgebungsfeuchtigkeit angepasst werden, die mithilfe des Sauerstoffsensors 300 ermittelt wurde.
  • Bei einem Beispiel kann der Sauerstoffsensor 300 betrieben werden, um die Umgebungsfeuchtigkeit während der Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr zum Motor wie zum Beispiel einer DFSO zu ermitteln. Während der Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr zum Motor kann ein Schließen einer Ansaugdrosselklappe ein großes Ansaugkrümmervakuum erzeugen, das Kohlenwasserstoffe einer Kurbelgehäuseentlüftung (Positive Crankcase Ventilation, PCV) anziehen kann. Aufgenommene PCV-Kohlenwasserstoffe können die Ausgabe eines Sauerstoffsensors beeinträchtigen und Feuchtigkeitsmessungen verfälschen, die mit dem Sensor ausgeführt werden - zum Beispiel kann das Vorhandensein von PCV-Kohlenwasserstoffen zu einer Überschätzung der Umgebungsfeuchtigkeit führen.
  • Folglich kann eine Ansaugdrosselklappe (z.B. die Drosselklappe 21 in 1) geöffnet werden, während der Sauerstoffsensor 300 betrieben wird, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu ermitteln, um die Aufnahme von PCV-Kohlenwasserstoffen zu verringern. Die Ansaugdrosselklappe kann zwischen verschiedenen geeigneten Öffnungsgrößen geöffnet werden - z.B. kann die Drosselklappe vollständig geöffnet werden, während bei einem weiteren Beispiel die Drosselklappe um mindestens 15 Grad geöffnet wird. Bei einigen Ansätzen kann eine optimale Öffnungsgröße der Drosselklappe ermittelt werden, indem Feuchtigkeitsmessungen bei verschiedenen Drosselklappenöffnungen ausgeführt werden. Die Drosselklappenöffnung, über der sich die Feuchtigkeitsmessung nicht mehr wesentlich ändert, kann als optimale Drosselklappenöffnung ausgewählt werden, um die Effekte der PCV-Kohlenwasserstoffe auf ein Mindestmaß herabzusetzen.
  • Bei geöffneter Ansaugdrosselklappe kann der Sauerstoffsensor 300 mit einer Bezugsspannung betrieben werden, die moduliert wird. Zum Beispiel kann die auf die Pumpzelle 328 angewandte Spannung (z.B. Vp) zwischen einer ersten niedrigen Spannung und einer zweiten hohen Spannung moduliert werden. Wenn der Sauerstoffsensor 300 mit der niedrigen Spannung betrieben wird, kann eine erste Stromausgabe der Pumpe durch den Sensor aufgezeichnet werden - z.B. der Pumpstrom Ip, der von der Pumpzelle 328 ausgegeben wird. Danach kann der Sauerstoffsensor 300 mit der hohen Spannung betrieben werden und eine zweite Stromausgabe der Pumpe kann durch den Sensor aufgezeichnet werden. Bei nicht einschränkenden Beispielen kann die niedrige Spannung bei 450 mV liegen, während die hohe Spannung bei 1080 mV liegen kann. Der erste Pumpstrom, der als ein Ergebnis des Anwendens der ersten niedrigen Spannung erhalten wird, kann eine Sauerstoffmenge in einem Gasstrom anzeigen. Der zweite Pumpstrom, der als ein Ergebnis des Anwendens der zweiten hohen Spannung erhalten wird, kann eine Sauerstoffmenge in dem Gasstrom plus einer Sauerstoffmenge aus dissoziierten Wassermolekülen anzeigen, wobei Wassermoleküle als solche bei der hohen Spannung dissoziieren können. Folglich kann eine Anzeige der Umgebungsfeuchtigkeit aufgrund des Unterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpstrom erhalten werden. Zum Beispiel kann der erste Pumpstrom von dem zweiten Pumpstrom subtrahiert werden und dieser Unterschied kann mit einer Konstante multipliziert werden, die den Pumpstrom mit der Feuchtigkeit in Beziehung setzt. Bei einigen Beispielen kann die Sauerstoffsensorspannung zwei oder mehrere Male moduliert werden, um zwei oder mehrerer Delta-Pumpströme zu ermitteln; wobei durch eine Mittelwertbildung der zwei oder mehreren Delta-Pumpströme ein mittlerer Delta-Pumpstrom ermittelt wird. Dies kann den Effekt einer Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses am Anfang einer Kraftstoffabschaltdauer abschwächen oder umgehen, wenn zurückbleibende Verbrennungsgase in einem Gasstrom vorhanden sein können.
  • Andere Ansätze können eingesetzt werden, um die Umgebungsfeuchtigkeit mit dem Sauerstoffsensor 300 zu ermitteln. Zum Beispiel kann die Umgebungsfeuchtigkeitserfassung gestartet werden, während Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr wie zum Beispiel einer DFSO vorhanden sind und nachdem die Ansaugdrosselklappe eines zugehörigen Motors geöffnet wurde, um die Effekte der PCV-Kohlenwasserstoffe, wie oben beschrieben, zu verringern. Der Sauerstoffsensor 300 kann in einem nicht variablen Spannungsmodus betrieben werden, wobei eine Bezugsspannung des Sensors nicht moduliert wird. Stattdessen kann die Bezugsspannung des Sauerstoffsensors 300 bei einer niedrigen Grundbezugsspannung (wie z.B. 450 mV) beibehalten werden. Danach kann die momentane Ausgabe des Pumpstroms durch den Sauerstoffsensor 300 (z.B. der Pumpstrom Ip der Pumpzelle 328) gemessen werden und mit einem Pumpstrom für trockene Luft verglichen werden. So wie der „Pumpstrom für trockene Luft“ hier verwendet wird, bezieht er sich auf die Ausgabe des Pumpstroms durch den Sauerstoffsensor 300, wenn er mit einem Gasstrom versorgt wird, in dem Wasser vollständig dissoziiert ist - z.B. Luft, die 0 % Feuchtigkeit aufweist. Der Pumpstrom für trockene Luft kann aufgrund von zwei Pumpströmen ermittelt werden, die sich aus dem Betreiben des Sauerstoffsensors 300 bei zwei jeweils verschiedenen Bezugsspannungen ergeben (z.B. wenn der Sauerstoffsensor 300 in einem variablen Spannungsmodus betrieben wird). Der Pumpstrom für trockene Luft kann zum Beispiel gemäß der folgenden Beziehung ermittelt werden: Ipdry = (Iplow * K1) + (Iphi * K2), wobei Ipdry der Pumpstrom für trockene Luft ist, Iplow der Pumpstrom ist, der einer ersten niedrigen Spannung entspricht (z.B. 450 mV), die eine Sauerstoffmenge in einem Gasstrom anzeigt, Iphi der Pumpstrom ist, der einer zweiten hohen Spannung entspricht (z.B. 1080 mV), die eine Sauerstoffmenge in einem Gasstrom plus einer Sauerstoffmenge aus dissoziierten Wassermolekülen anzeigt, und K1 und K2 Konstanten sind, die zum Beispiel jeweils die Werte 0,6 und 0,4 annehmen können. Bei einigen Beispielen kann der Pumpstrom für trockene Luft einmal pro Fahrzeugfahrzyklus ermittelt werden - z.B. beim Starten. Nachdem der Pumpstrom für trockene Luft ermittelt wurde, kann ein Unterschied zwischen dem momentanen Pumpstrom und dem Pumpstrom für trockene Luft ermittelt werden und der Unterschied kann mit einer Konstante multipliziert werden, die den Pumpstrom mit einer Feuchtigkeit in Beziehung setzt, um dadurch die Umgebungsfeuchtigkeit zu ermitteln.
  • Es ist selbstverständlich, dass der hier beschriebene Sauerstoffsensor 300 eine rein beispielhafte Ausführungsform eines Sauerstoffsensors ist und dass weitere Ausführungsformen von Sauerstoffsensoren zusätzliche und/oder alternative Merkmale und/oder Auslegungen aufweisen können.
  • 4 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren 400 zum Ermitteln einer Umgebungsfeuchtigkeit mithilfe eines Sauerstoffsensors darstellt. Das Verfahren 400 kann in Kombination mit dem Sauerstoffsensor 300 eingesetzt werden, um zum Beispiel die Umgebungsfeuchtigkeit zu ermitteln.
  • In 402 des Verfahrens 400 wird ermittelt, ob ein Motor bei Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr betrieben wird. Die Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr können Motorbetriebsbedingungen umfassen, bei denen die Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist, aber der Motor sich weiterhin dreht und mindestens ein Ansaugventil und ein Abgasventil betrieben werden; somit strömt Luft durch einen oder mehrere Zylinder aber es wird kein Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt. Bei Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr wird keine Verbrennung durchgeführt und die Umgebungsluft kann sich von der Ansaugleitung durch die Zylinder zu der Abgasleitung bewegen. Auf diese Weise kann eine Feuchtigkeitsmessung aufgrund von Messwerten ausgeführt werden, die von dem Sauerstoffsensor ausgegeben werden, ohne zum Beispiel durch PCV-Kohlenwasserstoffe verfälscht zu werden. Folglich kann von mindestens einem Motorzylinder gesagt werden, dass er während der Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr „deaktiviert“ ist. Der mindestens eine Motorzylinder kann erneut aktiviert werden, indem bei geeigneten Bedingungen die Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder und die Verbrennung in demselben wieder aufgenommen wird.
  • Die Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr können zum Beispiel eine Kraftstoffabschaltung im Schubbetrieb (Deceleration Fuel Shut-Off, DFSO) umfassen. Die DFSO kann auf ein Gaspedal reagieren und kann während eines Fahrzyklus wiederholt stattfinden. Von daher können im Laufe des Fahrzyklus wie zum Beispiel während jedes DFSO-Ereignisses zahlreiche Anzeigen der Umgebungsfeuchtigkeit erzeugt werden. Von daher kann der Gesamtwirkungsgrad des Motors während der Fahrzyklen beibehalten werden, bei denen die Umgebungsfeuchtigkeit fluktuiert. Die Umgebungsfeuchtigkeit kann aufgrund einer Änderung der Höhenlage oder Temperatur fluktuieren, oder wenn das Fahrzeug zum Beispiel in Nebel oder Regen eintritt oder diese wieder verlässt.
  • Wenn ermittelt wird, dass der Motor nicht bei Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr betrieben wird (NEIN), endet das Verfahren 400. Wenn ermittelt wird, dass der Motor bei Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr betrieben wird (JA), geht das Verfahren 400 weiter zu 404.
  • In 404 des Verfahrens 400 wird eine Ansaugdrosselklappe des Motors geöffnet. Wie oben beschrieben wurde, kann die Ansaugdrosselklappe geöffnet werden, um die Effekte von PCV-Kohlenwasserstoffen auf die Feuchtigkeitsmessungen zu verringern oder zu umgehen, die mithilfe des Sauerstoffsensors ausgeführt werden. Die Ansaugdrosselklappe kann um verschiedene geeignete Größen geöffnet werden einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, einer vollständigen Öffnung, einer 15-Grad-Öffnung oder einer ermittelten Öffnung, oberhalb der die Feuchtigkeitsmessung sich nicht mehr wesentlich ändert. Folglich kann der Motor aufgrund des Öffnens der Ansaugdrosselklappe unter relativ hohen Lasten betrieben werden. Die relativ hohe Last kann über einem oberen Schwellenwert liegen - z.B. 70 % bei einigen Beispielen.
  • In 406 des Verfahrens 400 wird die dem Sauerstoffsensor zugeführte Bezugsspannung moduliert. Das Modulieren der Bezugsspannung kann in 408 ein Messen eines ersten Pumpstroms umfassen, der sich aus der Anwendung einer ersten niedrigen Bezugsspannung (z.B. 450 mV) ergibt. Wie oben beschrieben wurde, kann der erste Pumpstrom eine Sauerstoffmenge in einem Gasstrom anzeigen. Das Modulieren der Bezugsspannung kann in 410 ein Messen eines zweiten Pumpstroms umfassen, der sich aus der Anwendung einer zweiten hohen Bezugsspannung (z.B. 1080 mV) ergibt. Wie oben beschrieben wurde, kann der zweite Pumpstrom eine Sauerstoffmenge in einem Gasstrom plus einer Sauerstoffmenge aus dissoziierten Wassermolekülen anzeigen.
  • Bei einigen Beispielen kann die dem Sauerstoffsensor zugeführte Bezugsspannung zwei oder mehrerer Male moduliert werden. Während eines DFSO-Ereignisses mit einer geöffneten Ansaugdrosselklappe kann das Modulieren zum Beispiel für eine Dauer ausgeführt werden und eine Änderung des Pumpstroms bei jeder Modulation kann erlernt werden. Danach können die erlernten Werte gemittelt werden und die Umgebungsfeuchtigkeit kann aufgrund der mittleren Pumpstromänderung ermittelt werden, wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird.
  • Bei einigen Umsetzungen kann die Bezugsspannung des Sauerstoffsensors als Reaktion auf die Dauer der Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr moduliert werden. Die Bezugsspannung kann insbesondere moduliert werden, wenn ein Dauer (z.B. ein Zeitraum, eine Anzahl von Motorzyklen usw.) seit der Kraftstoffabschaltung nicht größer als oder gleich einer Schwellenwertdauer ist, und sie kann nicht moduliert werden, wenn die Dauer seit der Kraftstoffabschaltung größer als die Schwellenwertdauer ist. Die Schwellenwertdauer kann ein Zeitraum sein, bis ein Abgasstrom im Wesentlichen frei von Kohlenwasserstoffen ist, die aus der Verbrennung im Motor stammen. Auf diese Weise können die Bezugsspannungsmodulation und die darauf beruhenden Feuchtigkeitsmessungen auf einer Umgebungsluft beruhen, die keine bedeutende Konzentration von Kohlenwasserstoffen aufweist.
  • In 412 des Verfahrens 400 kann der Pumpstrom für trockene Luft des Sauerstoffsensors optional ermittelt werden. Wie oben beschrieben wurde, kann der Pumpstrom für trockene Luft die Ausgabe des Pumpstroms durch den Sauerstoffsensor sein, wenn er mit einem Gasstrom versorgt wird, in dem Wasser vollständig dissoziiert ist. Der Pumpstrom für trockene Luft kann aufgrund der ersten Pumpstrommessung in 408 und der zweiten Pumpstrommessung in 410 ermittelt werden. Der Pumpstrom für trockene Luft kann insbesondere gemäß der folgenden Beziehung ermittelt werden: Ipdry = (Ip1 * K1) + (Ip2 * K2), wobei Ipdry der Pumpstrom für trockene Luft ist, Ip1 der erste Pumpstrom ist, der eine Sauerstoffmenge in einem Gasstrom anzeigen kann, Ip2 der zweite Pumpstrom ist, der eine Sauerstoffmenge in einem Gasstrom plus einer Sauerstoffmenge aus dissoziierten Wassermolekülen anzeigen kann, und K1 und K2 Konstanten sind, die zum Beispiel jeweils die Werte 0,6 und 0,4 annehmen können. Bei einigen Beispielen kann der Pumpstrom für trockene Luft einmal pro Fahrzeugfahrzyklus ermittelt werden - z.B. beim Starten.
  • In 414 des Verfahrens 400 kann der aktuelle Pumpstrom des Sauerstoffsensors optional ermittelt werden. Der aktuelle Pumpstrom kann zum Beispiel die Ausgabe eines Pumpstroms durch eine Pumpzelle des Sauerstoffsensors sein und kann mindestens teilweise eine Funktion der aktuellen Umgebungsfeuchtigkeit sein. Bei einigen Beispielen kann der aktuelle Pumpstrom eine Anwendung einer niedrigen Grundbezugsspannung (z.B. 450 mV), bei der die Wassermoleküle in einem Gasstrom nicht dissoziiert werden, auf den Sauerstoffsensor sein.
  • In 416 des Verfahrens 400 wird die Umgebungsfeuchtigkeit ermittelt. Das Ermitteln der Umgebungsfeuchtigkeit kann in 418 ein Ermitteln der Umgebungsfeuchtigkeit aufgrund eines Unterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpstrom umfassen, die in 408 bzw. 410 gemessen werden. Da der zweite Pumpstrom die Sauerstoffmenge in dem Abgas plus einer Sauerstoffmenge aus dissoziierten Wassermolekülen anzeigen kann, während der erste Pumpstrom die Sauerstoffmenge in dem Abgas anzeigen kann, kann der Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpstrom die Umgebungsfeuchtigkeit anzeigen. Wie oben beschrieben wurde, kann bei einigen Beispielen die dem Sauerstoffsensor zugeführte Bezugsspannung zwei oder mehrere Male moduliert werden, in welchem Fall die Umgebungsfeuchtigkeitin 418 aufgrund eines mittleren Unterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpstrom ermittelt wird. Unabhängig davon, ob es ein Mittelwert ist oder nicht, kann der Pumpstromunterschied mit einer Konstanten multipliziert, die den Pumpstrom mit der Feuchtigkeit in Beziehung setzt, um eine Anzeige der Umgebungsfeuchtigkeit zu liefern - z.B. einen Prozentsatz einer Feuchtigkeitskonzentration.
  • Das Ermitteln der Umgebungsfeuchtigkeit kann in 420 ein Ermitteln der Umgebungsfeuchtigkeit aufgrund des Pumpstroms für trockene Luft und des aktuellen Pumpstroms umfassen, die in 412 bzw. 414 ermittelt wurden, wenn beide ermittelt wurden. Da der aktuelle Pumpstrom eine aktuelle Umgebungsfeuchtigkeit anzeigen kann, während der Pumpstrom für trockene Luft Bedingungen ohne Feuchtigkeit anzeigen kann, kann der Unterschied zwischen dem aktuellen Pumpstrom und dem Pumpstrom für trockene Luft eine Anzeige der Umgebungsfeuchtigkeit liefern. Der Unterschied zwischen dem aktuellen Pumpstrom und dem Pumpstrom für trockene Luft kann mit einer Konstanten multipliziert, die den Pumpstrom mit der Feuchtigkeit in Beziehung setzt, um eine Anzeige der Umgebungsfeuchtigkeit zu liefern - z.B. einen Prozentsatz einer Feuchtigkeitskonzentration.
  • Obwohl in der oben beschriebenen Umsetzung das Verwenden des Unterschieds zwischen dem Pumpstrom für trockene Luft und dem aktuellen Pumpstrom als eine Alternative zum Verwenden des Unterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpstrom beschrieben wird, ist es selbstverständlich, dass in weiteren Umsetzungen beide Ansätze verwendet werden können, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu ermitteln.
  • Probleme können auftreten, wenn ein Schaltvorgang erwünscht ist, während eine Feuchtigkeitserfassung mit einem Sauerstoffsensor ausgeführt wird. Insbesondere kann das Ausführen eines Schaltvorgangs, während ein Motor unter einer hohen Last betrieben wird (z.B. aufgrund des Öffnens der Ansaugdrosselklappe, um gemäß dem Verfahren 400 das Vorhandensein von PCV-Kohlenwasserstoffen zu verringern), das Fahrverhalten des Fahrzeugs verringern und NVH erzeugen. In den Motorzylindern enthaltene Luft kann ein negatives Drehmoment erzeugen, das zum Beispiel den Schaltvorgang verhindert.
  • 5 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren 500 zum Steuern des Betriebs eines Motors als Reaktion auf Getriebeschaltvorgänge während einer DFSO darstellt. Bei einem Beispiel umfasst das Verfahren 500 ein Verringern der Motorlast, während der Motor als Reaktion auf einen anstehenden Getriebeschaltvorgang mit einer DFSO betrieben wird. Das Verfahren 500 kann eingesetzt werden, um zum Beispiel den Motor 10 der 2 in Kombination mit dem Getriebe 30 der 1 und dem Sauerstoffsensor 300 der 3 zu steuern.
  • In 502 des Verfahrens 500 wird ermittelt, ob die Motorbetriebsbedingungen geeignet sind, eine DFSO zu starten. Während einer DFSO kann der Motor ohne Kraftstoffeinspritzung betrieben werden, während er sich dreht und Luft durch die Zylinder gepumpt wird. Bei einigen Beispielen können ein oder mehrere Parameter aus der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugbeschleunigung, der Motordrehzahl, der Motorlast, der Drosselklappenstellung, der Pedalstellung, der Getriebeschaltstufenstellung und verschiedener weiterer Parameter verwendet werden, um zu ermitteln, ob die DFSO gestartet werden soll. Bei einem Beispiel kann die DFSO gestartet werden, wenn die Motordrehzahl unter einem Drehzahlschwellenwert liegt. Bei einem weiteren Beispiel kann die DFSO gestartet werden, wenn die Motorlast unter einem Schwellenwert liegt. Bei einem weiteren Beispiel kann die DFSO aufgrund einer Gaspedalstellung und/oder einer Änderung der Gaspedalstellung während einer angemessenen Dauer gestartet werden - z.B. kann die DFSO gestartet werden, wenn eine Schwellenwertänderung der Gaspedalstellung aufgetreten ist, die ein Nicht-Betätigen des Gaspedals durch den Fahrer anzeigt. Zusätzlich oder alternativ kann aufgrund eines angeordneten Signals zum Abbrechen der Kraftstoffeinspritzung ein Eintritt in die DFSO ermittelt werden. Wenn ermittelt wird, dass die Motorbetriebsbedingungen nicht zum Starten einer DFSO geeignet sind (NEIN), endet das Verfahren 500. Wenn ermittelt wird, dass die Motorbetriebsbedingungen zum Starten einer DFSO geeignet sind (JA), geht das Verfahren 500 weiter zu 504.
  • In 504 des Verfahrens 500 wird die DFSO gestartet, indem zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzung in den Motor abgebrochen wird und indem bei einigen Beispielen die Fremdzündung für fremdgezündete Motoren abgebrochen wird.
  • In 506 des Verfahrens 500 wird ermittelt, ob die Motorbetriebsbedingungen geeignet sind, eine Feuchtigkeitserfassung mithilfe eines Sauerstoffsensors zu starten. Bei einigen Beispielen kann die Feuchtigkeitserfassung gestartet werden, wenn die DFSO mindestens für eine Schwellenwertdauer ausgelöst wurde. Die Schwellenwertdauer kann eine Dauer sein, nach der die Kohlenwasserstoffe, die aus der Kraftstoffverbrennung stammen, im Wesentlichen nicht mehr im Gasstrom enthalten sind, der in dem Sauerstoffsensor empfangen wird. Bei weiteren Beispielen kann die Feuchtigkeitserfassung gestartet werden, wenn der Motor bei Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr betrieben wird und mindestens ein Ansaugventil und mindestens ein Abgasventil eines Motorzylinders geöffnet sind. Wenn ermittelt wird, dass die Motorbetriebsbedingungen nicht zum Starten einer Feuchtigkeitserfassung geeignet sind (NEIN), endet das Verfahren 500. Wenn ermittelt wird, dass die Motorbetriebsbedingungen zum Starten einer Feuchtigkeitserfassung geeignet sind (JA), geht das Verfahren 500 weiter zu 508.
  • In 508 des Verfahrens 500 wird die Feuchtigkeitserfassung mithilfe des Sauerstoffsensors gestartet. Die Feuchtigkeitserfassung kann ein Messen der Umgebungsfeuchtigkeit mithilfe des Sauerstoffsensors gemäß dem Verfahren 400 in 4 umfassen. Von daher kann das Starten der Feuchtigkeitserfassung ein Öffnen einer Ansaugdrosselklappe des Motors umfassen, um das Vorhandensein der PCV-Kohlenwasserstoffe zu verringern oder zu umgehen, wie oben beschrieben wurde. Auf das Erfassen der Umgebungsfeuchtigkeit kann als eine Diagnose Bezug genommen werden. Bei weiteren Ausführungsformen kann eine andere Diagnose als eine Umgebungsfeuchtigkeitserfassung ausgeführt werden, wenn der Motor unter einer relativ hohen Last und bei Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr betrieben wird.
  • In 510 des Verfahrens 500 wird ein anstehender Getriebeschaltvorgang vorhergesagt. Das Vorhersagen eines anstehenden Getriebeschaltvorgangs kann in 512 ein Ermitteln umfassen, ob eine Anforderungsmarkierung für einen Schaltvorgang gesetzt wurde. Wie oben beschrieben wurde, kann eine Steuereinheit (z.B. die Steuereinheit 12 in 1) die Anforderungsmarkierung für einen Schaltvorgang setzen, sobald ermittelt wurde, dass das Getriebe geschaltet werden soll. Von daher zeigt die Markierung einen anstehenden Schaltvorgang an. Da eine Verzögerung zwischen dem Setzen der Markierung und dem aktuellen Getriebeschaltvorgang vorhanden sein kann, kann ausreichend Zeit bereitgestellt werden, um Aktionen auszuführen, welche die oben beschriebenen Probleme beheben, die sich andernfalls aus dem Ausführen des Schaltvorgangs ergeben könnten, während der Motor aufgrund des Öffnens der Ansaugdrosselklappe unter einer hohen Last betrieben wird. Wenn ermittelt wird, dass die Anforderungsmarkierung für einen Schaltvorgang gesetzt wurde (JA), geht das Verfahren 500 weiter zu 518. Wenn ermittelt wird, dass die Anforderungsmarkierung für einen Schaltvorgang nicht gesetzt wurde (NEIN), geht das Verfahren 500 weiter zu 514. In diesem Fall bewertet das Verfahren 500 andere Kriterien, um einen anstehenden Schaltvorgang vorherzusagen.
  • In 514 des Verfahrens 500 werden ein oder mehrere Benutzerpedale überwacht. Zum Beispiel können Änderungen der Bremspedalstellung, die während einer angemessenen Dauer größer als ein Schwellenwert sind, veranlassen, dass ein anstehender Schaltvorgang vorhergesagt wird. Alternativ oder zusätzlich können Änderungen der Gaspedalstellung, die während einer angemessenen Dauer größer als ein Schwellenwert sind, veranlassen, dass ein anstehender Schaltvorgang vorhergesagt wird.
  • In 516 des Verfahrens 500 wird eine Fahrzeugbeschleunigung überwacht. Bei einem Beispiel kann eine Fahrzeugbeschleunigung (oder eine Verlangsamung), die während einer angemessenen Dauer größer als ein Schwellenwert ist, eine Vorhersage eines anstehenden Schaltvorgangs veranlassen.
  • In 518 des Verfahrens 500 wird ermittelt, ob ein anstehender Getriebeschaltvorgang für eine Ausführung während der in 508 gestarteten Feuchtigkeitserfassung vorhergesagt wird. Der Schaltvorgang kann abhängig von einem oder mehreren der oben beschriebenen Kriterien vorhergesagt werden, die bewertet werden, um einen Schaltvorgang vorherzusagen - z.B., ob gegebenenfalls die Anforderungsmarkierung für einen Schaltvorgang gesetzt wurde, eines oder mehrere Benutzerpedale und/oder die Fahrzeugbeschleunigung überwacht werden. Wenn ermittelt wird, dass kein anstehender Schaltvorgang für eine Ausführung während der Feuchtigkeitserfassung vorhergesagt wird (NEIN), geht das Verfahren 500 weiter zu 520, wobei die Feuchtigkeitserfassung gemäß dem Verfahren 400 in 4 fertiggestellt wird. In 522 des Verfahrens 500 wird der normale Motorbetrieb wieder aufgenommen, was ein Erregen des Motorbetriebs unter Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr, eine Wiederaufnahme der Kraftstoffzufuhr und der Verbrennung im Motor und bei einigen Beispielen ein Verringern der Öffnung der Ansaugdrosselklappe umfassen kann. Nach 522 endet der Prozess 500. Wenn ermittelt wird, dass ein anstehender Schaltvorgang für eine Ausführung während der Feuchtigkeitserfassung vorhergesagt wird (JA), geht das Verfahren 500 weiter zu 524.
  • In 524 des Verfahrens 500 wird die in 508 gestartete Feuchtigkeitserfassung als Reaktion auf den vorhergesagten Getriebeschaltvorgang abgebrochen. Die Feuchtigkeitserfassung wird insbesondere vor dem Ende einer Zeitdauer vorzeitig beendet, in der die Feuchtigkeit erfasst wird. Hierbei werden die Bedingungen einer relativ hohen Last beendet, unter welcher der Motor betrieben wird, und die ausgewählt wurden, um die Zuverlässigkeit der Feuchtigkeitserfassung zu verbessern, da diese Bedingungen aufgrund der oben beschriebenen Gründe nicht für ein Ausführen eines anstehenden Schaltvorgangs geeignet sind. Der Abbruch der Feuchtigkeitserfassung kann ein Zurückkehren zu der normalen Steuerung des Sauerstoffsensors umfassen, der verwendet wird um die Feuchtigkeitserfassung auszuführen; dies kann ein Ändern der Spannung umfassen, mit welche der Sensor betrieben wird, zum Beispiel von einer ersten niedrigen oder einer zweiten hohen Bezugsspannung auf eine dritte unterschiedliche Spannung. Bei einigen Beispielen kann eine abgebrochene Feuchtigkeitserfassung wieder an dem Punkt aufgenommen werden, an dem sie unterbrochen wurde, sobald nachfolgend geeignete Bedingungen für die Feuchtigkeitserfassung auftreten. Von daher kann sich ein Abbruch auf ein Unterbrechen der Feuchtigkeitserfassung beziehen, die später wieder aufgenommen wird. Zum Beispiel kann eine teilweise fertiggestellte Feuchtigkeitserfassung aufgrund eines anstehenden Getriebeschaltvorgangs während der Feuchtigkeitserfassung abgebrochen werden. Nach dem Fertigstellen des Schaltvorgangs können Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr wie zum Beispiel eine DFSO auftreten und die Feuchtigkeitserfassung kann an dem Punkt wieder aufgenommen werden, an dem sie abgebrochen wurde. In einem ersten Zeitraum kann zum Beispiel ein erster Pumpstrom gemessen werden, der einem Betreiben des Sauerstoffsensors mit der ersten niedrigen Bezugsspannung entspricht. Danach kann ein Schaltvorgang stattfinden, der einen Abbruch der Feuchtigkeitserfassung veranlasst. Nach dem Fertigstellen des Schaltvorgangs und bei einem Auftreten von Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr kann die Feuchtigkeitserfassung wieder aufgenommen werden, indem ein zweiter Pumpstrom gemessen wird, der einem Betreiben des Sauerstoffsensors mit der zweiten hohen Bezugsspannung entspricht. Die Umgebungsfeuchtigkeit kann aufgrund des Unterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpstrom ermittelt werden, wie oben beschrieben wurde. Bei einem weiteren Beispiel kann die Bezugsspannung, mit welcher der Sauerstoffsensor betrieben wird, in einem ersten Zeitraum zwei oder mehrere Male moduliert werden, wobei der sich ergebende Pumpstrom bei jeder Modulation gemessen wird. In einem zweiten Zeitraum nach einer Unterbrechung der Feuchtigkeitserfassung kann die Bezugsspannung wiederum zwei oder mehrere Male moduliert werden, wobei der sich ergebende Pumpstrom bei jeder Modulation gemessen wird, bis eine gewünschte Anzahl von Modulationen erreicht wird, sodass eine mittlerer Änderung des Pumpstroms aufgrund einer gewünschten Anzahl von Messwerten gemessen wurde. Bei einem weiteren Beispiel kann der Pumpstrom für trockene Luft des Sauerstoffsensors in einem ersten Zeitraum ermittelt werden. In einem zweiten Zeitraum nach einer Unterbrechung der Feuchtigkeitserfassung kann der aktuelle Pumpstrom ermittelt werden, und die Umgebungsfeuchtigkeit wird aufgrund des Pumpstroms für trockene Luft und des aktuellen Pumpstroms ermittelt, wie oben beschrieben wurde.
  • Bei einigen Beispielen kann das Verfahren 500 folglich eine Wiederaufnahme einer vorangehenden Feuchtigkeitserfassung in 508 anstatt eines Startens einer neuen Feuchtigkeitserfassung umfassen, um die vorangehende Feuchtigkeitserfassung fertigzustellen. Die vorangehende Feuchtigkeitserfassung kann an dem Punkt wieder aufgenommen werden, an dem die Diagnose beendet wurde. Es ist jedoch selbstverständlich, dass bei weiteren Beispielen ein Abbruch der Feuchtigkeitserfassung, die Feuchtigkeitserfassung nicht unterbrechen kann - wenn z.B. die Feuchtigkeitserfassung nicht fertiggestellt wurde, wird sie von Anfang an neu gestartet, sobald nachfolgend geeignete Bedingungen für die Erfassung auftreten. In diesem Fall können zum Beispiel Aspekte des Motorbetriebs, die auf die Umgebungsfeuchtigkeit zugreifen eine früher ermittelte Umgebungsfeuchtigkeit verwenden, um zum Beispiel den Abbruch der Feuchtigkeitserfassung zu kompensieren.
  • In 526 des Verfahrens 500 wird die Öffnung der Ansaugdrosselklappe verringert. Wie oben beschrieben wurde, kann eine Verringerung der Öffnung der Ansaugdrosselklappe die Motorlast verringern und die NVH und/oder Probleme des Fahrverhaltens verringern oder umgehen, die andernfalls als eine Folge des Ausführens eines Schaltvorgangs auftreten können, während der Motor aufgrund einer großen Öffnung der Ansaugdrosselklappe unter Bedingungen mit einer hohen Last betrieben wird. Die Öffnung der Ansaugdrosselklappe kann um verschiedene geeignete Werte verringert werden, die vorbestimmt werden können oder bei anderen Beispielen auf den speziellen anstehenden Schaltvorgang angepasst werden können (z.B. aufgrund dessen, in welche oder aus welcher Schaltstufe geschaltet wird).
  • In 528 des Verfahrens 500 wird der Motor neu gestartet. Das Neustarten des Motors kann eine Wiederaufnahme der Kraftstoffzufuhr zu den Motorzylindern und der Verbrennung in denselben umfassen.
  • In 530 des Verfahrens 500 wird der Getriebeschaltvorgang ausgeführt. Auf diese Weise können die NVH und/oder Probleme für das Fahrverhalten verringert oder umgangen werden, indem die Motorlast im Vorgriff auf den Schaltvorgang verringert wird. Nach 530 endet der Prozess 500.
  • Es ist selbstverständlich, dass bei einigen Beispielen andere Bedingungen als ein anstehender Getriebeschaltvorgang einen Abbruch der Feuchtigkeitserfassung veranlassen können. Zum Beispiel kann ein Beenden einer DFSO, falls sie durchgeführt wird, und nicht unbedingt ein Getriebeschaltvorgang den Abbruch einer Feuchtigkeitserfassung veranlassen. Das Beenden einer DFSO kann zum Beispiel durch ein Signal, das an den Motor gesendet wird und das eine Kraftstoffeinspritzung anordnet, durch ein Betätigen des Gaspedals durch den Fahrer, durch eine Motordrehzahl, die einen Schwellenwert erreicht und/oder durch eine Motorlast ausgelöst werden, die einen Schwellenwert erreicht.
  • Bei einigen Umsetzungen können die Ergebnisse der Umgebungsfeuchtigkeitserfassung (und/oder andere Diagnosen) dem Fahrzeugbenutzer angezeigt werden. Bei einigen Beispielen können diese Ergebnisse dem Benutzer nur angezeigt werden, wenn die Diagnose fertiggestellt wurde. Bei weiteren Beispielen können diese Ergebnisse dem Benutzer angezeigt werden, sobald die Diagnose abgebrochen wird. Das Anzeigen der Diagnoseergebnisse kann zum Beispiel ein Übertragen der Informationen mithilfe einer oder mehrerer Anzeigen am Armaturenbrett und/oder ein Einstellen eines oder mehrere Diagnosecodes umfassen.
  • Verschiedene Aspekte des Motorbetriebs können mindestens teilweise auf einer Umgebungsfeuchtigkeit beruhen. Zum Beispiel können Motorbetriebsparameter wie zum Beispiel die EGR, die Zündzeitpunkte und das AFR durch Fluktuationen der Wasserkonzentration in der Umgebungsluft beeinträchtigt werden und als solche in Anbetracht der Umgebungsfeuchtigkeitsbewertung angepasst werden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann eine EGR-Größe aufgrund der gemessenen Umgebungsfeuchtigkeit angepasst werden. Bei einer Bedingung kann zum Beispiel die Wasserkonzentration in der Luft, die das Fahrzeug umgibt, aufgrund einer Wetterbedingung wie zum Beispiel Nebel angestiegen sein; somit wird eine größere Feuchtigkeit durch den Abgassensor während der Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr zu dem Motor erfasst. Als Reaktion auf die größere Feuchtigkeitsmessung während des nachfolgenden Kraftstoffzufuhrvorgangs, kann der EGR-Strom in mindestens eine Brennkammer verringert werden. Der EGR-Strom kann insbesondere in nur eine Brennkammer, in einige Brennkammern oder in alle Brennkammern vergrößert oder verringert werden. Außerdem kann die Größe der Änderung des EGR-Stroms für alle Zylinder gleich sein oder die Größe der Änderung des EGR-Stroms kann zylinderweise aufgrund spezifischer Betriebsbedingungen für jeden Zylinder variieren.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Zündzeitpunkt als Reaktion auf die Umgebungsfeuchtigkeit angepasst werden. Bei mindestens einer Bedingung kann der Zündzeitpunkt zum Beispiel in einem oder mehreren Zylindern während eines nachfolgenden Kraftstoffzufuhrvorgangs aufgrund einer höheren Feuchtigkeitsmessung vorverlegt werden. Der Zündzeitpunkt kann so geplant (z.B. gegenüber einem Spitzendrehmomentzeitpunkt verzögert) werden, dass zum Beispiel ein Klopfen bei Bedingungen mit einer niedrigen Feuchtigkeit verringert wird. Wenn eine Zunahme der Feuchtigkeit erfasst wird, kann der Zündzeitpunkt vorverlegt werden, um die Leistungsfähigkeit des Motors beizubehalten und den Zündzeitpunkt näher am oder an dem Spitzendrehmomentzeitpunkt zu betreiben. Der Zündzeitpunkt kann zusätzlich als Reaktion auf eine Abnahme der Umgebungsfeuchtigkeit verzögert werden. Eine Abnahme der Umgebungsfeuchtigkeit von einer höheren Feuchtigkeit kann zum Beispiel ein Klopfen verursachen. Wenn die Abnahme der Feuchtigkeit während der Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr wie zum Beispiel einer DFSO erfasst wird, kann der Zündzeitpunkt während dem nachfolgenden Kraftstoffzufuhrvorgang verzögert werden und das Klopfen kann verringert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Zündung während dem nachfolgenden Kraftstoffzufuhrvorgang in einem oder mehreren Zylindern vorverlegt oder verzögert werden kann. Außerdem kann die Größe der Änderung des Zündzeitpunkts für alle Zylinder gleich sein oder ein oder mehrere Zylinder können variierende Größen der Verzögerung oder der Vorverlegung der Zündung aufweisen.
  • Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases als Reaktion auf die gemessene Umgebungsfeuchtigkeit während dem nachfolgenden Kraftstoffzufuhrvorgang angepasst werden. Ein Motor kann zum Beispiel mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden, das für eine geringe Feuchtigkeit optimiert wurde. Im Falle eines Anstiegs der Feuchtigkeit kann das Gemisch verdünnt werden, was zu einer Motorfehlzündung führt. Wenn der Anstieg der Feuchtigkeit jedoch während der Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr erfasst wird, kann dass Luft-Kraftstoff-Verhältnis so angepasst werden, dass der Motor während des nachfolgenden Kraftstoffzufuhrvorgangs mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, das weniger mager ist. Auf ähnliche Weise kann ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis so angepasst werden, dass es während des nachfolgenden Motorkraftstoffzufuhrvorgangs als Reaktion auf eine Abnahme der Umgebungsfeuchtigkeit magerer ist. Auf diese Weise können Bedingungen wie zum Beispiel eine Motorfehlzündung aufgrund von Feuchtigkeitsfluktuationen verringert werden.
  • Bei einigen Beispielen kann ein Motor mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden. Von daher kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis unabhängig von der Umgebungsfeuchtigkeit sein und gemessene Feuchtigkeitsfluktuationen können nicht zu einer Anpassung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses führen.
  • 6 zeigt eine grafische Darstellung 600 eines beispielhaften Fahrzyklus. Die grafische Darstellung 600 kann insbesondere zum Beispiel einen Betrieb eines Motors gemäß dem Verfahren 500 in 5 darstellen.
  • Nach dem Start des Fahrzyklus nimmt die Motorlast als Reaktion auf die Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer allmählich zu, wobei die Stellung des Gaspedals während des anfänglichen Abschnitts des Fahrzyklus als zunehmend gezeigt wird. Der Fahrer beendet die Betätigung des Gaspedals und betätigt das Bremspedal. Als Reaktion darauf nimmt die Motorlast bis zu einem Zeitpunkt t1 ab, an dem der Motor bei Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr (z.B. einer DFSO) betrieben wird. Die Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr lösen eine Feuchtigkeitserfassung mithilfe eines Sauerstoffsensors aus (z.B. gemäß dem Verfahren 400 in 4), die ein Ansteigen der Motorlast auf eine relativ hohe Last umfasst (indem z.B. die Öffnung der Ansaugdrosselklappe vergrößert wird). Während der DFSO und der Feuchtigkeitserfassung wird eine Anforderungsmarkierung für einen Getriebeschaltvorgang gesetzt, die einen anstehenden Getriebeschaltvorgang anzeigt. Als Reaktion auf ein Erfassen, dass die Markierung gesetzt wurde, wird die Motorlast auf eine relativ niedrige Last verringert (z.B. indem die Öffnung der Ansaugdrosselklappe verringert wird). Zu einem Zeitpunkt t2 wird die DFSO abgebrochen, die Kraftstoffzufuhr wird wieder aufgenommen und der durch die Markierung angezeigte Schaltvorgang wird ausgeführt. Nach dem Zeitpunkt t2 wird der normale Motorbetrieb wieder aufgenommen.
  • Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzprozesse mit verschiedenen Systemkonfigurationen von Verbrennungsmotoren und/oder Fahrzeugen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -prozesse können als ausführbare Befehle in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden und können von dem Steuersystem einschließlich der Steuereinheit in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Stellgliedern und der weiteren Verbrennungsmotorausstattung ausgeführt werden. Die hier beschriebenen spezifischen Verfahren können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuerte Prozesse, unterbrechungsgesteuerte Prozesse, Mehrprozessorbetrieb, Nebenläufigkeit und Ähnliche darstellen. Von daher können zahlreiche der dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel ausgeführt werden, oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile der beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, aber sie wurde der Einfachheit halber zur Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der speziellen verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Außerdem können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen durch einen Code anschaulich dargestellt werden, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Steuersystem des Verbrennungsmotors programmiert wird, wobei die beschriebenen Aktionen durchgeführt werden, indem die Befehle in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Komponenten der Verbrennungsmotorausstattung in Kombination mit der elektronischen Steuereinheit umfasst.
  • Es ist selbstverständlich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Verfahren beispielhafter Natur sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technologie kann zum Beispiel auf V-6, I-4, I-6, V-12, 4-gegenüberliegende und andere Verbrennungsmotortypen angewandt werden. Zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gehören alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie anderer hier offenbarter Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Die nachfolgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Teilkombinationen, die als neu und nicht offensichtlich angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das äquivalente Element davon beziehen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer dieser Elemente enthalten und weder zwei oder mehrerer dieser Elemente erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Elemente und/oder Eigenschaften können durch eine Veränderung der vorliegenden Ansprüche oder durch das Einreichen neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Diese Ansprüche, unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen einen breiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang aufweisen, sind auch so zu verstehen, dass sie zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gehören.

Claims (18)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, umfassend: Deaktivieren mindestens eines Motorzylinders; Ausführen einer Diagnose während der mindestens eine Motorzylinder deaktiviert ist und während der Motor unter einer hohen Last betrieben wird; Vorhersagen eines Getriebeschaltvorgangs; und als Reaktion auf den vorhergesagten Getriebeschaltvorgang, Verringern der Motorlast unter die hohe Last und Beenden der Diagnose, wobei das Vorhersagen des Getriebeschaltvorgangs ein Überwachen der Fahrzeugbeschleunigung umfasst und wobei das Verringern der Motorlast unter die hohe Last ein Verringern einer Öffnung einer Ansaugdrosselklappe umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Vorhersagen des Getriebeschaltvorgangs ein Ermitteln umfasst, ob eine Anforderungsmarkierung für einen Getriebeschaltvorgang in einer Motorsteuereinheit gesetzt wurde, wobei die Markierung anzeigt, ob der Getriebeschaltvorgang stattfinden wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Vorhersagen des Getriebeschaltvorgangs ein Überwachen einer Stellung eines oder beider eines Gaspedals und eines Bremspedals umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Motorzylinder als Reaktion auf eine Kraftstoffabschaltung im Schubbetrieb deaktiviert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem als Reaktion auf das Verringern der Motorlast unter die hohe Last und das Beenden der Diagnoseroutine ein Reaktivieren des mindestens einen Motorzylinders umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Diagnose eine Umgebungsfeuchtigkeit mithilfe eines Sauerstoffsensors erfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Sauerstoffsensor ein Ansauggassauerstoffsensor ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, das außerdem ein Anpassen eines oder mehrerer Motorbetriebsparameter aufgrund der erfassten Umgebungsfeuchtigkeit umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem als Reaktion auf das Verringern der Motorlast unter die hohe Last und das Beenden der Diagnoseroutine ein Ausführen des vorhergesagten Getriebeschaltvorgangs umfasst.
  10. Verfahren für einen Motor, umfassend: während der Motor mit einem deaktivierten Zylinder betrieben wird und die Motorlast über einem oberen Schwellenwert liegt, Erzeugen einer Diagnose aufgrund von während eines Zeitraums vorliegenden Betriebsbedingungen; als Reaktion auf einen vorhergesagten Getriebeschaltvorgang, der vor dem Ende des Zeitraums stattfindet, Unterbrechen der Diagnoseermittlung; und Anzeigen von Ergebnissen der Diagnose für einen Benutzer, nur wenn die Diagnose fertiggestellt wurde.
  11. Verfahren für einen Motor nach Anspruch 10, das außerdem als Reaktion auf das Stattfinden des vorhergesagten Getriebeschaltvorgangs, während der Motor mit einem deaktivierten Zylinder betrieben wird und die Motorlast über dem oberen Schwellenwert liegt, Fertigstellen der Diagnose umfasst.
  12. Verfahren für einen Motor nach Anspruch 11, wobei das Fertigstellen der Diagnose eine Wiederaufnahme der Diagnose von dem Punkt umfasst, an dem die Diagnose unterbrochen wurde.
  13. Verfahren für einen Motor nach Anspruch 11, wobei das Fertigstellen der Diagnose ein Neustarten der Diagnose umfasst.
  14. Verfahren für einen Motor nach Anspruch 10, wobei die Diagnose eine Umgebungsfeuchtigkeit mithilfe eines Sauerstoffsensors erfasst.
  15. Verfahren für einen Motor, umfassend: Deaktivieren mindestens eines Motorzylinders als Reaktion auf eine Kraftstoffabschaltung im Schubbetrieb; Öffnen einer Ansaugdrosselklappe des Motors; Erfassen einer Umgebungsfeuchtigkeit mithilfe eines Sauerstoffsensors, wobei der mindestens eine Motorzylinder deaktiviert ist und die Ansaugdrosselklappe geöffnet ist; und Abbrechen des Erfassens der Umgebungsfeuchtigkeit als Reaktion auf ein Vorhersagen eines Getriebeschaltvorgangs, wobei der mindestens eine Motorzylinder deaktiviert ist und die Ansaugdrosselklappe geöffnet ist.
  16. Verfahren für einen Motor nach Anspruch 15, wobei das Vorhersagen des Getriebeschaltvorgangs ein Ermitteln umfasst, ob eine Anforderungsmarkierung für einen Getriebeschaltvorgang in einer Motorsteuereinheit gesetzt wurde, wobei die Markierung anzeigt, ob der Getriebeschaltvorgang stattfinden wird.
  17. Verfahren für einen Motor nach Anspruch 15, das außerdem umfasst: Schließen der Ansaugdrosselklappe des Motors als Reaktion auf das Vorhersagen des Getriebeschaltvorgangs; Ausführen des Getriebeschaltvorgangs; und Fertigstellen der Umgebungsfeuchtigkeitserfassung, wobei der mindestens eine Motorzylinder deaktiviert ist und die Ansaugdrosselklappe geöffnet ist.
  18. Verfahren für einen Motor nach Anspruch 17, das außerdem ein Anpassen eines oder mehrerer Motorbetriebsparameter aufgrund der fertiggestellten Umgebungsfeuchtigkeitserfassung umfasst.
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