DE102016103633A1 - Verfahren und Systeme zum Schätzen des Abgasdrucks mit einem Sauerstoffsensor mit variabler Spannung - Google Patents

Verfahren und Systeme zum Schätzen des Abgasdrucks mit einem Sauerstoffsensor mit variabler Spannung Download PDF

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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Schätzen eines Abgasdrucks einer Kraftmaschine basierend auf den Ausgaben von einem Abgassauerstoffsensor bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren das Schätzen eines Abgasdrucks des Abgases, das durch einen Auslasskanal einer Kraftmaschine strömt, basierend auf einem Unterschied zwischen einer ersten Ausgabe eines Sauerstoffsensors, der in dem Auslasskanal angeordnet ist, und einer zweiten Ausgabe des Sauerstoffsensors und dann das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf dem geschätzten Abgasdruck enthalten. Als ein Beispiel können sowohl die erste als auch die zweite Ausgabe nach dem Erhöhen einer Bezugsspannung des Sauerstoffsensors von einer niedrigeren, ersten Spannung zu einer höheren, zweiten Spannung ermittelt werden, während der Sensor in einem Modus mit variabler Spannung betrieben wird.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Abgassensors mit variabler Spannung einer Brennkraftmaschine.
  • Hintergrund/Zusammenfassung
  • Die Messungen und/oder die Schätzungen des Abgasdrucks einer Abgasströmung, die durch einen Auslasskanal einer Brennkraftmaschine strömt, können als Eingaben in verschiedene Fahrzeugsteuerstrategien verwendet werden, um den Kraftmaschinenbetrieb zu steuern. In einem Beispiel können die Kraftmaschinen einen dedizierten, unabhängigen Drucksensor enthalten, der in einem Auslasskanal der Kraftmaschine stromaufwärts eines Katalysators positioniert ist, um den Abgasdruck zu messen. Einige Kraftmaschinen können jedoch keinen Abgasdrucksensor enthalten. Die dedizierten Abgasdrucksensoren können die Systemkosten der Kraftmaschine und die Steuerkomplexität des Kraftmaschinensystems erhöhen. In einem weiteren Beispiel kann der Abgasdruck basierend auf alternativen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine und/oder Sensormessungen modelliert werden. Die Erfinder haben jedoch hier erkannt, dass diese Abgasdruckmodelle Fehler aufweisen können, die sich in zusätzliche Modelle, die den modellierten Abgasdruck verwenden, kaskadenartig fortsetzen können. Außerdem können bestimmte Modelle durch ein Fenster begrenzt sein, in dem der Abgasdruck nur unter bestimmten Betriebsbedingungen der Kraftmaschine modelliert werden kann. Im Ergebnis kann die Kraftmaschinensteuerung basierend auf den Schätzungen des Abgasdrucks während des Betriebs außerhalb des Fensters eine verringerte Genauigkeit aufweisen.
  • In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein Verfahren behandelt werden zum: Schätzen eines Abgasdrucks des Abgases, das durch einen Auslasskanal der Kraftmaschine strömt, basierend auf einem Unterschied zwischen einer ersten Ausgabe eines Sauerstoffsensors, der in dem Auslasskanal angeordnet ist, und einer zweiten Ausgabe des Sauerstoffsensors, wobei sowohl die erste als auch die zweite Ausgabe nach dem Erhöhen einer Bezugsspannung des Sauerstoffsensors von einer niedrigeren, ersten Spannung zu einer höheren, zweiten Spannung ermittelt werden. In dieser Weise kann ein vorhandener Kraftmaschinensensor (z. B. ein Abgassauerstoffsensor) verwendet werden, um den Abgasdruck der Kraftmaschine genauer zu schätzen und dadurch eine Genauigkeit der Kraftmaschinensteuerung basierend auf den Schätzungen des Abgasdrucks zu erhöhen.
  • Als ein Beispiel kann ein Abgassensor (z. B. ein Abgassauerstoffsensor) in einem Auslasskanal einer Kraftmaschine positioniert sein und betrieben werden, um Angaben verschiedener Abgasbestandteile bereitzustellen. Unter ausgewählten Bedingungen kann der Abgassensor als ein Sauerstoffsensor mit variabler Spannung (VVs) betrieben werden. 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. in einem Bereich von 900–1100 mV) erhöht. In einigen Beispielen kann die höhere, Zielspannung eine Spannung sein, bei der die Wassermoleküle an dem Sauerstoffsensor teilweise oder völlig dissoziiert werden, während die Basisspannung eine Spannung ist, bei der an dem Sensor keine Wassermoleküle dissoziiert werden. Die Erfinder haben hier erkannt, dass die Abgassensoren eine charakteristische Druckabhängigkeit aufweisen. Weil der Druck die Fähigkeit des Sauerstoffs ändert, durch die Diffusionsbarriere des Sensors hindurch zu gehen, können die Änderungen des Abgasdrucks in der Pumpstromausgabe des Sensors widergespiegelt werden, insbesondere während des Arbeitens im VVs-Modus. Folglich kann ein Verfahren das Erzeugen einer ersten Ausgabe des Sauerstoffsensors, während der Sensor bei der höheren, zweiten Spannung (z. B. der Zielspannung) arbeitet, und dann anschließend das Erzeugen einer zweiten Ausgabe des Sauerstoffsensors, während der Sensor bei der gleichen zweiten Spannung und in einer gleichen Luft-Kraftstoff-Umgebung arbeitet, enthalten (das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases ist während des Erzeugens sowohl der ersten als auch der zweiten Ausgabe im Wesentlichen das gleiche). Der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausgabe kann dann eine Änderung des Abgasdrucks zwischen einem Zeitpunkt des Erzeugens der ersten Ausgabe und einem Zeitpunkt des Erzeugens der zweiten Ausgabe angeben. In einigen Beispielen kann dann der Abgasdruck zum Zeitpunkt der zweiten Ausgabe bestimmt werden. Ein Controller kann dann den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf der bestimmten Änderung des Abgasdrucks und/oder dem Abgasdruck während des Zeitraums des Erzeugens der zweiten Ausgabe einstellen.
  • 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.
  • 3 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem modellierten oder einem geschätzten Abgasdruck.
  • 4A–4B zeigen einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Schätzen des Abgasdrucks in einer Kraftmaschine mit einem Abgassauerstoffsensor mit variabler Spannung.
  • 5 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit.
  • 6 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Schätzen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases während des Betriebs mit variabler Spannung eines Abgassauerstoffsensors.
  • 7 zeigt eine graphische Darstellung, die die Änderungen der Luft/Kraftstoff-Schätzungen unter variierenden Betriebsbedingungen der Kraftmaschine unter Verwendung eines Abgassauerstoffsensors darstellt.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Schätzen eines Abgasdrucks des Abgases in einer Kraftmaschine. Wie in 1 gezeigt ist, kann eine Kraftmaschine einen Abgassauerstoffsensor enthalten, der sich in einem Auslasskanal der Kraftmaschine befindet. Der Sauerstoffsensor kann ein Sauerstoffsensor mit variabler Spannung (VVs) sein, wie z. B. der in 2 gezeigte VVs-Sensor. Eine Bezugsspannung des Sauerstoffsensors als solche kann zwischen einer niedrigeren, ersten Spannung, bei der Wasserdampf und Kohlendioxid nicht dissoziiert werden, und einer höheren, zweiten Spannung, bei der Wasser und/oder Kohlendioxid dissoziiert werden, eingestellt werden. Die Ausgaben des Sauerstoffsensors können sich in der Form von Pumpströmen befinden, die verwendet werden können, um ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu bestimmen. Die Abgassauerstoffsensoren können eine Druckabhängigkeit aufweisen, die besonders auffällig sein kann, wenn bei der höheren, zweiten Spannung gearbeitet wird. Folglich kann ein Abgassauerstoffsensor verwendet werden, um den Abgasdruck des Abgases, das durch den Auslasskanal strömt, in dem der Sensor installiert ist, zu bestimmen. Die 4A–4B zeigen z. B. ein Verfahren zum Betreiben des Abgassauerstoffsensors bei der höheren, zweiten Spannung und zum Bestimmen des Abgasdrucks basierend auf einer Änderung der Ausgabe des Abgassauerstoffsensors zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen bei der gleichen Spannung und den gleichen Luft/Kraftstoff-Bedingungen. Ein Controller kann dann die Schätzung des Abgasdrucks des Sauerstoffsensors direkt für die Kraftmaschinensteuerung verwenden oder sie verwenden, um ein alternatives Abgasdruckmodell zu bestätigen und/oder zu korrigieren, wie in 3 gezeigt ist. In einigen Beispielen können die Ausgaben des Abgassauerstoffsensors zuerst bezüglich der Umgebungsfeuchtigkeit, wie sie durch ein in 5 gezeigtes Verfahren bestimmt wird, korrigiert werden, bevor der Abgasdruck geschätzt wird. Außerdem kann der Controller, während der Abgassauerstoffsensor bei der höheren, zweiten Spannung (und im VVs-Modus) arbeitet, um den Abgasdruck zu schätzen, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases unter Verwendung des in den 6–7 gezeigten Verfahrens schätzen. In dieser Weise kann die Kraftmaschinensteuerung basierend auf den Schätzungen des Abgasdrucks in einem weiteren Bereich der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine 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 Kraftstoffs kann sich die Kraftstofftank-Zusammensetzung 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 166 eingespritzten verschiedenen Kraftstoffzusammensetzungen können hier als ein Kraftstofftyp bezeichnet werden. In einem Beispiel können die verschiedenen Kraftstoffzusammensetzungen 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 einer 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 in dem 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 der Abgassensor 126 (z. B. der Abgassauerstoffsensor) 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 sein, 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. In einer weiteren Ausführungsform kann die Kraftmaschine einen zusätzlichen Abgassensor enthalten, so dass die Kraftmaschine zwei Abgassensoren enthält, die beide stromaufwärts der Abgasreinigungsvorrichtung 70 (z. B. stromaufwärts irgendwelcher und aller Katalysatoren im Kraftmaschinensystem) positioniert sind. Der Abgassensor 126 kann z. B. der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor sein, während der zweite Abgassensor ein Abgassensor sein kann, der zum Bestimmen des Abgasdrucks der Kraftmaschine und nicht zum Bestimmen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses dediziert ist.
  • 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 rückgesetzt 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 durch das Steuern der Auslassventil-Zeitsteuerung, wie z. B. durch das Steuern eines Mechanismus mit variabler Ventilzeitsteuerung, in der Verbrennungskammer 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 erzeugt bzw. 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 stärker einschränkenden 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 wäre. 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 einen Abgasdruck des Abgases, das durch einen Auslasskanal der Kraftmaschine strömt, stromaufwärts eines Katalysators (z. B. stromaufwärts eines Abgasnachbehandlungssystems, das einen oder mehrere Katalysatoren enthält) als auch eine Umgebungsfeuchtigkeit zu schätzen. Insbesondere wird eine Änderung des Pumpstroms (Delta-Ip), der von dem Sensor bei zwei verschiedenen Bezugsspannungen ausgegeben wird, verwendet, um die Sauerstoffmenge zu bestimmen, die von der Wasser- und/oder der CO2-Dissoziation kommt. In einem weiteren Beispiel kann das Vergleichen der beiden Pumpströme, die von dem Sensor zu zwei verschiedenen Zeitpunkten, aber bei der gleichen zweiten, höheren Bezugsspannung ausgegeben werden, verwendet werden, um den Abgasdruck der Kraftmaschine zu bestimmen.
  • 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) bei der niedrigeren, ersten Bezugsspannung (z. B. etwa 450 mV) arbeiten. Diese niedrigere Spannung kann hier als eine Basis-Bezugsspannung bezeichnet werden. Anders gesagt, der UEGO kann als ein Luft-Kraftstoff-Sensor betrieben werden, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu bestimmen. In einem Beispiel kann dann eine Schätzung des Alkoholgehalts des in der Kraftmaschine verbrannten Kraftstoffs (z. B. eine EtOH-Schätzung) basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis geschätzt werden.
  • In dieser Weise kann ein Abgassensor (z. B. ein Abgassauerstoffsensor) betrieben werden, um Angaben verschiedener Abgasbestandteile bereitzustellen. Unter ausgewählten Bedingungen kann der Abgassauerstoffsensor in einem Modus mit variabler Spannung (VVs-Modus) betrieben werden. Wie oben beschrieben worden ist, wird, wenn im VVs-Modus gearbeitet wird, eine Bezugsspannung des Abgassensors von einer niedrigeren Basisspannung (z. B. etwa 450 mV, die hier außerdem als die Nennbedingungen bezeichnet wird) zu einer höheren Zielspannung (z. B. in einem Bereich von 900–1100 mV) erhöht. In einigen Beispielen kann die höhere Zielspannung eine Spannung sein, bei der Wassermoleküle am Sauerstoffsensor teilweise oder völlig dissoziiert werden, während die Basisspannung eine Spannung ist, bei der an dem Sensor keine Wassermoleküle dissoziiert werden.
  • Die Erfinder haben hier erkannt, dass die Sauerstoffsensoren eine charakteristische Druckabhängigkeit aufweisen. Weil der Druck die Fähigkeit ändert, dass Sauerstoff durch die Diffusionsbarriere des Sensors hindurchgeht, können die Druckänderungen (z. B. die Abgasdruckänderungen) in der Umgebung, in der der Sensor angeordnet ist, (z. B. im Abgas im Auslasskanal) in der Pumpstromausgabe des Sensors widergespiegelt werden. Bei nominellen Vs-Bedingungen (z. B. wenn der Sensor bei der niedrigeren Basisspannung betrieben wird) kann der Abgassauerstoffsensor einen Pumpstrom von etwa null oder ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis von etwa eins ausgeben. Im VVs-Modus, wenn der Sensor bei der höheren, zweiten Spannung arbeitet, können sich die Messwerte des Pumpstroms gut über null befinden, wobei bei der höheren Bezugsspannung das Wasser des Abgases dissoziiert wird. Dies kann eine erhöhte Empfindlichkeit für das Detektieren von Änderungen des Abgasdrucks bereitstellen, weil die Änderungen des Pumpstroms, die die Änderungen des Abgasdrucks angeben, ausgeprägter als bei der niedrigeren Basisspannung sein können, wenn der Sensor bei der höheren Bezugsspannung betrieben wird. Die Änderungen des Abgasdrucks als solche können auf einer Änderung der Pumpstromausgabe durch den Abgassauerstoffsensor zwischen zwei verschiedenen Messungen (z. B. zu zwei verschiedenen Zeitpunkten), wenn der Sauerstoffsensor während beider Messungen bei der gleichen höheren, Ziel-Bezugsspannung arbeitet und die Luft/Kraftstoff-Steuerung freigegeben und zu dem gleichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert ist, basieren. Der Unterschied des Pumpstroms zwischen den beiden Messungen des Sauerstoffsensors bei der gleichen Bezugsspannung und den gleichen Luft/Kraftstoff-Bedingungen kann dann unter Verwendung eines Umsetzungsfaktors in eine Änderung des Abgasdrucks umgesetzt werden. Die basierend auf den Ausgaben des Sauerstoffsensors bestimmte Änderung des Abgasdrucks kann dann verwendet werden, um den Kraftmaschinenbetrieb einzustellen. Zusätzlich oder alternativ kann die basierend auf der Ausgabe des Sauerstoffsensors bestimmte Änderung des Abgasdrucks verwendet werden, um einen modellierten Abgasdruck, der mit einem Abgasdruckmodell bestimmt worden ist, zu bestätigen, zu korrigieren oder zu ersetzen. Das Abgasdruckmodell kann den Abgasdruck z. B. basierend auf zusätzlichen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine (mit Ausnahme der Ausgaben des Sauerstoffsensors) schätzen. Wie jedoch oben erklärt worden ist, können diese modellierten Schätzungen des Abgasdrucks eine verringerte Genauigkeit gegenüber den Schätzungen des Sauerstoffsensors aufweisen, insbesondere wenn sich die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine außerhalb eines festgelegten Fensters (z. B. festgelegter Betriebsbedingungen der Kraftmaschine) zum Modellieren des Abgasdrucks unter Verwendung der ausgewählten Betriebsbedingungen der Kraftmaschine befinden. Die Fehler in dem modellierten Abgasdruck können sich zu anderen Steuermodellen der Kraftmaschine und/oder Steuerroutinen der Kraftmaschine, die den modellierten Abgasdruck als eine Eingabe verwenden, kaskadenartig fortsetzen, wobei dadurch die Genauigkeit der Kraftmaschinensteuerung verringert wird. Das Bestimmen des Abgasdrucks basierend auf den Ausgaben des Abgassauerstoffsensors, wie es oben beschrieben worden ist und wie es im Folgenden weiter ausführlich beschrieben wird, kann eine genauere Schätzung des Abgasdrucks bereitstellen und dadurch die Genauigkeit der Kraftmaschinensteuerung erhöhen.
  • Die Systeme nach den 1–2 stellen ein System bereit, das Folgendes umfasst: einen Abgassauerstoffsensor, der in einem Auslasskanal der Kraftmaschine stromaufwärts eines Katalysators angeordnet ist; und einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen zum: Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem Abgasdruck des durch den Auslasskanal strömenden Abgases, wobei der Abgasdruck basierend auf einer ersten Ausgabe des Abgassauerstoffsensors, während der Abgassauerstoffsensor in einem Modus mit variabler Spannung betrieben wird, wobei sich eine Bezugsspannung des Sensors auf einer Zielspannung befindet, bei der Wassermoleküle dissoziiert werden, und während die Kraftmaschine bei einem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, und einer zweiten Ausgabe des Abgassauerstoffsensors, die eine Dauer nach der ersten Ausgabe erhalten wird, während der Abgassauerstoffsensor bei der Zielspannung betrieben wird und während die Kraftmaschine bei dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, geschätzt wird. Als ein Beispiel basiert die Dauer auf einem Zeitraum zwischen dem Erzeugen der ersten Ausgabe und einer von dem Controller empfangenen Anforderung, um den Abgasdruck zu schätzen, wobei die Anforderung in Reaktion auf den Abgassauerstoffsensor, der bei der Zielspannung arbeitet, und/oder die Kraftmaschine, die außerhalb eines Aktualisierungsfensters für ein Abgasdruckmodell basierend auf alternativen Betriebsparametern der Kraftmaschine arbeitet, und/oder eine Anforderung, um einen modellierten Abgasdruck, der von dem Abgasdruckmodell bestimmt worden ist, zu bestätigen, geschieht.
  • In 3 ist ein Verfahren 300 zum Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem modellierten oder (z. B. basierend auf den Ausgaben des Abgassauerstoffsensors) geschätzten Abgasdruck gezeigt. Der Abgasdruck kann ein Druck des Abgases sein, das durch einen Auslasskanal einer Kraftmaschine strömt. In einem Beispiel kann der Abgasdruck unter Verwendung eines Abgasdruckmodells modelliert werden, das auf anderen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine als den Ausgaben des Sauerstoffsensors basiert. In einem weiteren Beispiel kann der Abgasdruck basierend auf den Messungen von einem einzigen Sensor, wie z. B. einem Abgassauerstoffsensor (z. B. dem Abgassensor 156 und/oder 200, die in den 1–2 gezeigt sind), geschätzt werden. Das Verfahren 300 und die anderen hier beschriebenen Verfahren können durch einen Controller, wie z. B. den in 1 gezeigten Controller 12, gemäß den Anweisungen, die in einem Speicher des Controllers gespeichert sind, ausgeführt werden.
  • Das Verfahren 300 beginnt bei 302 durch das Schätzen und/oder Messen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können die Kraftmaschinenlast, den Ladedruckpegel, die Kraftmaschinendrehzahl, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, die Kraftmaschinentemperaturen, die Umgebungsfeuchtigkeit, den Umgebungsdruck, den Luftmassendurchfluss, die AGR-Strömung, den Einlassdruck usw. enthalten. Bei 304 enthält das Verfahren das Bestimmen, ob sich ausgewählte Betriebsbedingungen der Kraftmaschine innerhalb eines Fensters zum Modellieren des Abgasdrucks befinden. In einem Beispiel wird der Abgasdruck mit einem Abgasdruckmodell geschätzt, das einen ausgewählten Satz von Betriebsbedingungen der Kraftmaschine als Eingaben verwendet. Der Abgasdruck kann z. B. basierend auf der Abgasströmung modelliert werden. In einem weiteren Beispiel kann der Abgasdruck basierend auf dem Aufbau (z. B. der Komponentenposition und -struktur) der Kraftmaschine und einer oder mehreren variablen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine modelliert werden. Der Aufbau der Kraftmaschine kann z. B. die Bauform, den Ort und/oder die Größe des Katalysators und/oder des Entleerungssteuerventils (PCV) und/oder des Abgasrückführungssystems (AGR-Systems) enthalten. Der Typ des AGR-Systems (z. B. Hochdruck gegen Niederdruck) kann außerdem das Abgasdruckmodell beeinflussen und im Abgasdruckmodell enthalten sein. Das Abgasdruckmodell kann außerdem darauf basieren, ob die Kraftmaschine einen Partikelfilter enthält, (und möglicherweise auf seiner Größe, seinem Ort und seinem Stil der Bauform basieren) und auf einem für den Filter verwendeten Regenerationsverfahren oder -system basieren. Die eine oder die mehreren variablen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, die als die Eingaben in das Abgasdruckmodell verwendet werden, können die Kraftmaschinendrehzahl (RPM), die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Kraftmaschinenlast, die Einlasslufttemperatur, den gefolgerten Atmosphärendruck, die Feuchtigkeit, die Katalysatortemperatur, den Krümmerabsolutdruck (MAP) und/oder die Drosselklappenposition enthalten. In dieser Weise kann das Abgasdruckmodell auf der Komponentenstruktur der Kraftmaschine und auf einer oder mehreren Betriebsbedingungen der Kraftmaschine mit Ausnahme der Ausgaben von einem Abgassauerstoffsensor basieren. Der Abgasdruck kann jedoch nur unter Verwendung des Modells bestimmt werden, falls sich ausgewählte Betriebsbedingungen der Kraftmaschine innerhalb von Schwellenbereichen befinden und/oder falls bestimmte Betriebsbedingungen erfüllt sind. Unter einigen Betriebsbedingungen kann das Abgasdruckmodell z. B. eine verringerte Genauigkeit aufweisen, die zu einer verschlechterten Kraftmaschinensteuerung führen kann.
  • Falls sich die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zum Bestimmen des modellierten Abgasdrucks nicht innerhalb des festgelegten Fensters befinden, geht das Verfahren zu 306 weiter, um einen zweiten Abgasdruck (z. B. eine zweite Schätzung des Abgasdrucks) basierend auf den Ausgaben des Abgassauerstoffsensors zu bestimmen. Die bei 306 bestimmte zweite Schätzung des Abgasdrucks kann z. B. auf den Messungen des Sauerstoffsensors basieren und nicht auf einem Abgasdruckmodell basieren. Als ein Beispiel kann der Abgassauerstoffsensor ein dedizierter Sensor zum Schätzen des Abgasdrucks sein. In einem weiteren Beispiel kann der Abgassauerstoffsensor sowohl zum Bestimmen des Abgasdrucks als auch eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases verwendet werden. Das Verfahren bei 306 wird im Folgenden bezüglich der 4A–4B ausführlicher beschrieben. Nach dem Bestimmen des zweiten Abgasdrucks unter Verwendung des Abgassauerstoffsensors geht das Verfahren zu 308 weiter, um den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf dem zweiten Abgasdruck einzustellen. Als ein Beispiel kann der Kraftmaschinen-Controller den zweiten Abgasdruck als eine Eingabe in zusätzliche Steuerroutinen und Betriebsparametermodelle verwenden. In einem weiteren Beispiel kann das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf dem zweiten Abgasdruck das Einstellen der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine und/oder der Luftladung der Kraftmaschine und/oder der Aufladung der Kraftmaschine (z. B. des Turboladerbetriebs) und/oder der Regeneration eines Partikelfilters usw. enthalten.
  • Falls sich alternativ bei 304 die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zum Bestimmen des modellierten Abgasdrucks innerhalb des festgelegten Fensters befinden, geht das Verfahren zu 310 weiter, um einen ersten Abgasdruck (z. B. eine erste Schätzung des Abgasdrucks) unter Verwendung eines Abgasdruckmodells basierend auf alternativen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zu bestimmen. Der erste Abgasdruck kann z. B. basierend auf einer Abgasströmung modelliert werden. In einem weiteren Beispiel kann, wie oben beschrieben worden ist, der erste Abgasdruck basierend auf der Kraftmaschinenstruktur (z. B. dem Vorhandensein, der Größe und dem Ort bestimmter Kraftmaschinenkomponenten, wie z. B. des Schalldämpfers, des Katalysators, des PCV-Ventils, des AGR-Systems usw.) und einer oder mehreren Betriebsbedingungen der Kraftmaschine (wie z. B. der Kraftmaschinendrehzahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Kraftmaschinenlast, der Einlasslufttemperatur, dem gefolgerten Atmosphärendruck, der Feuchtigkeit, der Katalysatortemperatur, dem Krümmerabsolutdruck (MAP) und/oder der Drosselklappenposition) modelliert werden. In dieser Weise kann das erste Abgasdruckmodell auf der Komponentenstruktur der Kraftmaschine und einer oder mehreren Betriebsbedingungen der Kraftmaschine mit Ausnahme der Ausgaben von einem Abgassauerstoffsensor basieren. Das Verfahren geht dann zu 312 weiter, um zu bestimmen, ob eine Bestätigung des ersten Abgasdruckwerts angefordert wird. In einigen Beispielen kann der modellierte erste Abgasdruck immer bestätigt werden. In einem weiteren Beispiel kann der modellierte erste Abgasdruck nur unter bestimmten Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestätigt werden oder nur bestätigt werden, wenn ein (über den Abgassauerstoffsensor) geschätzter zweiter Abgasdruck für die aktuellen Betriebsbedingungen verfügbar ist. Falls die Bestätigung nicht erforderlich ist oder nicht angefordert wird, geht das Verfahren zu 320 weiter, um den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf dem ersten Abgasdruck (z. B. dem modellierten Wert) und nicht auf dem zweiten Abgasdruck (z. B. dem basierend auf den Ausgaben des Sauerstoffsensors geschätzten Wert) einzustellen (wie oben bei 308 erörtert worden ist).
  • Falls alternativ eine Bestätigung des ersten Abgasdrucks erforderlich ist, geht das Verfahren zu 314 weiter, um den zweiten Abgasdruck basierend auf den Ausgaben des Abgassauerstoffsensors zu bestimmen. Das Verfahren bei 314 kann das gleiche wie das Verfahren bei 306 sein, wobei es im Folgenden bezüglich der 4A–4B ausführlicher beschrieben wird. Das Verfahren 300 geht zu 316 weiter, um zu bestimmen, ob sich der erste Abgasdruck innerhalb eines Schwellenwerts des zweiten Abgasdrucks befindet (z. B. ein Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Abgasdruck kleiner als der Schwellenwert ist). Falls sich der erste und der zweite Abgasdruck innerhalb des Schwellenwerts voneinander befinden, geht das Verfahren zu 318 weiter, wo der Controller den Kraftmaschinenbetrieb basierend entweder auf dem ersten oder auf dem zweiten Abgasdruck einstellen kann. Falls sich alternativ der erste und der zweite Abgasdruck nicht innerhalb des Schwellenwerts voneinander befinden, geht das Verfahren zu 308 weiter, um den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf dem zweiten Abgasdruck und nicht auf dem ersten Abgasdruck einzustellen. Die Schätzung des zweiten Abgasdrucks als solche kann die herkömmliche modellierte erste Schätzung des Abgasdrucks für die Kraftmaschinensteuerung ersetzen. In anderen Ausführungsformen kann das Verfahren das Korrigieren des ersten Abgasdrucks basierend auf dem zweiten Abgasdruck enthalten, falls sich der erste und der zweite Abgasdruck nicht innerhalb des Schwellenwerts voneinander befinden.
  • In den 4A–4B ist ein Verfahren 400 zum Schätzen des Abgasdrucks in einer Kraftmaschine mit einem Abgassauerstoffsensor mit variabler Spannung (VVs) gezeigt. Der VVs-Abgassauerstoffsensor (z. B. der in den 1–2 gezeigte Abgassensor 156 und/oder 200) kann in einem Auslasskanal der Kraftmaschine stromabwärts der Kraftmaschine und stromaufwärts eines Katalysators positioniert sein. Wie oben beschrieben worden ist, kann der Abgassauerstoffsensor eine Schätzung des Abgasdrucks des durch den Abgaskanal strömenden Abgases bereitstellen, die im Vergleich zu einer modellierten Schätzung des Abgasdrucks eine höhere Genauigkeit aufweisen kann. Als ein Beispiel kann ein Controller, wie z. B. der in 1 gezeigte Controller 12, das Verfahren 400 während des Verfahrens 300 ausführen, um den Abgasdruck unter Verwendung des VVs-Abgassauerstoffsensors zu bestimmen, wenn die Bedingungen zum Modellieren des Abgasdrucks mit dem Abgasdruckmodell nicht erfüllt sind. Als ein weiteres Beispiel kann der Controller das Verfahren 400 ausführen, um den Abgasdruck mit dem VVs-Abgassauerstoffsensor zu schätzen, wann immer die Bedingungen zum Betreiben des Sauerstoffsensors im VVs-Modus erfüllt sind. In dieser Weise können die Schätzungen des Abgasdrucks unter Verwendung des Sauerstoffsensors kontinuierlich erfasst werden, wann immer ausgewählte Sensorbedingungen erfüllt sind, und nicht nur erfasst werden, wenn das Abgasdruckmodell eine verringerte Genauigkeit aufweisen kann (wie oben bezüglich 3 beschrieben worden ist). Das Verfahren 400 kann ferner das Bestimmen der Umgebungsfeuchtigkeit und dann das Speichern der Umgebungsfeuchtigkeit innerhalb eines Speichers des Controllers enthalten.
  • Das Verfahren 400 beginnt bei 402 durch das Schätzen und/oder Messen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können z. B. das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (z. B. A/F), die in die Verbrennungskammern eintretende AGR-Menge und die Kraftstoffbeaufschlagungsbedingungen enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
  • Sobald die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt worden sind, geht das Verfahren 400 zu 404 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, sich aber die Kraftmaschine weiterhin dreht 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 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 wo das Fahrzeug größer als ein Schwellenbetrag beschleunigt). 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 den 4A–4B bestimmt wird, dass sich die Kraftmaschine unter den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung, wie z. B. einer DFSO, befindet, geht die Routine 400 zu 406 weiter, um die Umgebungsfeuchtigkeit unter Verwendung der Verfahren nach 5 zu bestimmen, wie im Folgenden weiter beschrieben wird. Als ein Beispiel kann die Umgebungsfeuchtigkeit durch das Modulieren der Bezugsspannung des Abgassauerstoffsensors und das Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf der Änderung des Pumpstroms während des Modulierens bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen kann die Umgebungsfeuchtigkeit unter Verwendung alternativer Verfahren (anders als unter Verwendung des VVs-Sensors, wie im Folgenden bezüglich 5 beschrieben wird) während der Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung und/oder ohne Kraftstoffbeaufschlagung bestimmt werden.
  • Falls alternativ bestimmt wird, dass sich die Kraftmaschine nicht unter den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung befindet, geht das Verfahren 400 nach den 4A–4B zu 408, wo der Controller bestimmen kann, ob der Abgassauerstoffsensor in einem Modus mit variabler Vs betrieben werden kann (z. B. ob der Sensor bei der zweiten, höheren Bezugsspannung arbeiten kann). 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 die Wassermoleküle an dem Sensor dissoziiert werden, (z. B. 1000–1100 mV). Unter bestimmten Bedingungen, wie z. B. wenn der Sensor die Gasbestandteile (z. B. ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis) aktiv misst und/oder der Sensor während länger als einer Schwellendauer bei der höheren Zielspannung gearbeitet hat, kann jedoch der Abgassauerstoffsensor bei der niedrigeren Basisspannung (z. B. der ersten Spannung) und nicht bei der höheren, Zielspannung (z. B. der zweiten Spannung) betrieben werden. Falls der Abgassauerstoffsensor nicht bei der höheren, zweiten Spannung betrieben werden kann, geht das Verfahren zu 410 weiter, um den Sauerstoffsensor bei der aktuellen Spannung (z. B. der ersten Spannung) zu betreiben und den Abgasdruck unter Verwendung des Abgasdruckmodells zu bestimmen, wie oben bezüglich 3 beschrieben worden ist.
  • Falls alternativ bei 408 der Sensor bei der höheren, zweiten Spannung betrieben werden kann, geht das Verfahren zu 412 weiter, um den Abgassauerstoffsensor bei der höheren, zweiten Bezugsspannung, V2, zu betreiben und den durch den Sensor ausgegebenen Pumpstrom, Ip1, zu messen. Das Verfahren enthält z. B. bei 412 das Anlegen der zweiten Bezugsspannung V2 an die Pumpzelle des Abgassauerstoffsensors und das Empfangen des ersten Pumpstroms Ip1. In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren bei 412 das Vergrößern der Bezugsspannung des Abgassauerstoffsensors von der niedrigeren, ersten Bezugsspannung V1 zu der höheren, zweiten Bezugsspannung V2 enthalten. Die erste Bezugsspannung 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 erste Spannung die gleiche wie die während des Betriebs im Nicht-VVs-Modus an den Sensor angelegte Spannung sein. Umgekehrt kann die zweite Bezugsspannung größer als die erste Bezugsspannung sein, wobei die zweite Spannung hoch genug sein kann, um die Sauerstoffverbindungen, wie z. B. Wassermoleküle, zu dissoziieren. Das Anlegen der zweiten Bezugsspannung über der Sauerstoffpumpzelle erzeugt den ersten Pumpstrom Ip1. Der erste Pumpstrom kann eine Menge von Sauerstoff und Wasser in dem Probengas (z. B. den Sauerstoff, der in dem Probengas bereits vorhanden ist) plus den Sauerstoff von den Wassermolekülen, die dissoziiert werden, wenn die zweite Bezugsspannung angelegt wird, angeben.
  • Bei 414 kann das Verfahren das Speichern des ersten Pumpstroms Ip1 in einem Speicher des Controllers für den aktuellen Wert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (A/F-Wert), A/F1, und den Wert der zweiten Bezugsspannung V2 (z. B. 1080 mV, 1100 mV usw.) enthalten. Bei 414 kann das Verfahren z. B. ferner das Messen des A/F während des Erzeugens (oder gerade vor oder gerade nach dem Erzeugen) des ersten Pumpstroms Ip1 enthalten. Falls derselbe Abgassauerstoffsensor verwendet wird, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und den Abgasdruck zu bestimmen, kann das Verfahren bei 414 das Schätzen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses unter Verwendung des im VVs-Modus arbeitenden Abgassauerstoffsensors enthalten, wie in 6 gezeigt ist und im Folgenden weiter beschrieben wird. Anders gesagt, falls der Abgassauerstoffsensor der Luft/Kraftstoff-Sensor und kein dedizierter VVs-Sensor zum Bestimmen des Abgasdrucks ist, kann der Controller gleichzeitig das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases bestimmen und den ersten Pumpstrom zum Bestimmen des Abgasdrucks erhalten, während er bei der zweiten Spannung V2 arbeitet.
  • Das Verfahren geht zu 416 weiter, um den ersten Pumpstrom Ip1 basierend auf der Umgebungsfeuchtigkeit zu korrigieren. Die Umgebungsfeuchtigkeit kann z. B. von dem Ip1 abgezogen werden, der eine Gesamtmenge des Wassers im Abgas (einschließlich der Feuchtigkeit) und des Sauerstoffs 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 bei 416 kann das unverzügliche 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 5 weiter beschrieben.
  • Nach dem Ausführen der Umgebungsfeuchtigkeitskorrektur am Ip1 geht das Verfahren zu 418 weiter, um den Abgassauerstoffsensor zum Betrieb bei einer angeforderten Spannung (z. B. Vs) zurückzuführen. Das Verfahren bei 418 kann z. B. das Verringern der Bezugsspannung von der zweiten Spannung zu der niedrigeren, ersten Spannung und das Zurückführen des Sensors zum Nicht-VVs-Betrieb enthalten. In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren bei 418 das Aufrechterhalten des Sensors auf der zweiten Bezugsspannung enthalten. In einem noch weiteren Beispiel kann das Verfahren bei 418 das Modulieren der Bezugsspannung des Abgassauerstoffsensors zwischen der ersten und der zweiten Spannung während einer Dauer enthalten. In einem noch weiteren Beispiel kann das Verfahren bei 418 das Betreiben des Sensors bei einer dritten Bezugsspannung, die höher als die erste Basisspannung ist, aber von dem Wert der zweiten Spannung verschieden ist (z. B. höher oder niedriger als die zweite Spannung ist) enthalten. Die dritte Spannung kann z. B. hoch genug sein, um an dem Sensor Wassermoleküle zu dissoziieren, aber einen anderen Wert als die zweite Spannung aufweisen. Die Spannung und der Modus des Betriebs des Sensors können auf den Anforderungen basieren, zusätzliche Abgasbestandteile mit dem Sensor zu bestimmen. Verschiedene Routinen zum Bestimmen der Betriebsparameter basierend auf der Sensorausgabe können es erfordern, dass der Sensor bei verschiedenen Bezugsspannungen arbeitet.
  • Bei 420 enthält das Verfahren das Bestimmen, ob eine Schätzung des Abgasdrucks angefordert wird (z. B. das Bestimmen, ob es Zeit ist, den Abgasdruck unter Verwendung des Abgassauerstoffsensors zu schätzen). Als ein Beispiel und so, wie oben bezüglich 3 beschrieben worden ist, kann eine Schätzung des Abgasdrucks unter Verwendung des Sauerstoffsensors angefordert werden, wenn sich ausgewählte Parameter zum Bestimmen des Abgasdrucks unter Verwendung eines Abgasdruckmodells außerhalb eines Aktualisierungsfensters (oder außerhalb der Schwellenwerte zum Verwenden des Modells) befinden. In einem weiteren Beispiel kann die Schätzung des Abgasdrucks unter Verwendung des Sauerstoffsensors angefordert werden, um den modellierten Abgasdruck, der mit dem Abgasdruckmodell bestimmt worden ist, zu bestätigen, zu korrigieren und/oder zu ersetzen. In einem noch weiteren Beispiel kann eine Schätzung des Abgasdrucks unter Verwendung des Sauerstoffsensors in einem festgelegten Intervall (z. B. nach einer Zeitdauer oder einer Dauer des Kraftmaschinenbetriebs) angefordert werden oder ungeachtet der Genauigkeit des Abgasdruckmodells angefordert werden, wann immer der Sauerstoffsensor bei der höheren, zweiten Spannung betrieben wird. Falls es keine Anforderung gibt, den Abgasdruck unter Verwendung des Abgassauerstoffsensors zu bestimmen, geht das Verfahren zu 422 weiter, um den Sensor bei der aktuellen Spannung weiterhin zu betreiben.
  • Falls es umgekehrt eine Anforderung gibt, den Abgasdruck unter Verwendung des Abgassauerstoffsensors zu schätzen, geht das Verfahren zu 424 weiter, um zu bestimmen, ob sich das gegenwärtig gemessene Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf dem gleichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das bei 414 bestimmt worden ist, (z. B. dem A/F1) befindet. Anders gesagt, das Verfahren bei 424 enthält das Bestimmen, ob das aktuelle Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases auf das gleiche Luft/Kraftstoff-Verhältnis wie während der Messung der ersten Pumpspannung Ip1 gesteuert ist. Das Verfahren bei 424 als solches enthält das Bestimmen, ob die Kraftmaschine unter den gleichen Luft/Kraftstoff-Bedingungen des Abgases wie während des Verfahrens in den Schritten 412–414 arbeitet. Falls sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht auf dem A/F1 befindet, geht das Verfahren zu 426 weiter, um zu warten, bis das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Wesentlichen das gleiche wie das A/F1 ist. In einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren bei 426 das Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf das A/F1 enthalten. Der Controller kann z. B. die Kraftstoffeinspritzung so einstellen, dass sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases auf demselben Wert, A/F1, befindet, wie er vorher bei 414 gemessen worden ist.
  • Sobald die Kraftmaschine unter den gleichen Luft-Kraftstoff-Bedingungen wie während der Messung von Ip1 arbeitet, geht das Verfahren zu 428 weiter, um den Abgassauerstoffsensor bei der zweiten Bezugsspannung V2 zu betreiben und um einen von dem Sauerstoffsensor ausgegebenen zweiten Pumpstrom, Ip2, zu messen. Das Verfahren bei 428 enthält das Anlegen des gleichen Werts der Bezugsspannung, V2, wie die Spannung, die während der Messung des Ip1 (bei 412) angelegt war. Folglich wird der Sauerstoffsensor während beider Messungen von Ip1 und Ip2 auf die gleiche zweite, Zielspannung V2 gesteuert. In dieser Weise werden beide Ip2- und Ip1-Messwerte bei den gleichen Luft/Kraftstoff-Bedingungen und bei der gleichen Bezugsspannung ermittelt. Bei 430 enthält das Verfahren das Korrigieren des zweiten Pumpstroms Ip2 basierend auf der Umgebungsfeuchtigkeit. Das Verfahren bei 430 kann das gleiche wie das Verfahren bei 416 sein, wie oben beschrieben worden ist.
  • Bei 432 enthält das Verfahren das Bestimmen einer Änderung des Abgasdrucks basierend auf einem Unterschied zwischen dem ersten Pumpstrom Ip1 und dem zweiten Pumpstrom Ip2. Falls sowohl der Ip1 als auch der Ip2 in der gleichen Abgasdruckumgebung erfasst würden, würde der Delta-Ip (z. B. der Unterschied zwischen den beiden Messungen) null sein. Falls sich jedoch der Abgasdruck zwischen jeder der Messungen ändert (z. B. zwischen einem Zeitpunkt der ersten Messung und einem Zeitpunkt der zweiten Messung ändert), spiegelt der Delta-Ip den Unterschied wider. Die Änderung des Abgasdrucks kann dann durch das Multiplizieren des Unterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpstrom (Ip1–Ip2) mit einem Umsetzungsfaktor bestimmt werden. Der Umsetzungsfaktor kann ein Faktor sein, der den Pumpstrom in einen äquivalenten Druckwert umsetzt.
  • Die bei 432 bestimmte Änderung des Abgasdrucks kann eine Änderung des Abgasdrucks von einer anfänglichen Messung sein (der Ip1 ist die anfängliche Messung und der Ip2 ist die aktuelle oder neueste Abgasdruckumgebung). In einem weiteren Beispiel kann die bei 432 bestimmte Änderung des Abgasdrucks eine Änderung des Abgasdrucks von einer vorhergehenden Messung sein (der Ip1 ist die vorhergehende Ausgabe des Sauerstoffsensors, die verwendet wird, um den Abgasdruck zu bestimmen). Falls der Abgasdruck während der Messung des Ip1 bekannt ist (z. B. von einem weiteren Sensor oder einer weiteren Schätzung, wie z. B. einem modellierten Abgasdruck, oder von einer vorhergehenden Bestimmung des Ip1 unter Verwendung des Verfahrens 400 und einer anderen anfänglichen oder vorhergehenden Pumpstromausgabe), kann der Abgasdruck (z. B. der momentane Abgasdruck) während des Zeitraums der Messung des Ip2 bestimmt werden. Das Verfahren bei 434 kann z. B. das Bestimmen des aktuellen Abgasdrucks basierend auf der Änderung des bei 432 bestimmten Abgasdrucks und des bei Ip1 bekannten Abgasdrucks enthalten. Als ein Beispiel kann der Abgasdruck bei Ip1 im Speicher des Controllers als ein Wert, der vorher während des Verfahrens bei 412 gespeichert worden ist, nachgeschlagen werden. Nach dem Bestimmen des Abgasdrucks kann der Controller den Abgasdruck und den zugeordneten Pumpstrom, die zugeordnete Spannung und das zugeordnete A/F im Speicher des Controllers speichern, um es mit nachfolgenden Ausgaben des Sauerstoffsensors zum Bestimmen aktualisierter Werte des Abgasdrucks zu vergleichen.
  • Der Controller kann außerdem nach dem Bestimmen des Abgasdrucks den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf dem Abgasdruck (oder basierend auf der Änderung des Abgasdrucks) einstellen, wie oben bezüglich 3 beschrieben worden ist. Folglich kann das Verfahren 400 während des Verfahrens nach 3 ausgeführt werden, um eine Schätzung des Abgasdrucks der Kraftmaschine unter Verwendung des Abgassauerstoffsensors zu bestimmen. Wie oben beschrieben worden ist, kann das Betreiben des Sauerstoffsensors bei der höheren, zweiten Bezugsspannung die Empfindlichkeit des Sensors für das Abtasten von Änderungen des Abgasdrucks erhöhen. Im Ergebnis kann die resultierende Schätzung des Abgasdrucks eine erhöhte Genauigkeit hinsichtlich alternativer Verfahren zum Schätzen des Abgasdrucks (wie z. B. dem Modellieren des Drucks basierend auf alternativen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine) aufweisen. Dies kann wiederum die Genauigkeit der Kraftmaschinensteuerung basierend auf dem geschätzten Abgasdruck erhöhen. Das Betreiben des Sauerstoffsensors bei der höheren, zweiten Spannung ermöglicht außerdem, dass die Schätzung des Abgasdrucks sowohl in der Umgebung mit Kraftstoffbeaufschlagung als auch in der Umgebung ohne Kraftstoffbeaufschlagung bestimmt wird. Anders gesagt, das Verfahren 400 kann während der Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung und während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung, wie z. B. einem DFSO, ausgeführt werden. Dies kann das Betriebsfenster der Kraftmaschine vergrößern (z. B. eine Anzahl der Betriebsbedingungen vergrößern), für die eine Schätzung des Abgasdrucks möglich ist.
  • 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 406 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 Kraftmaschinenzyklen, 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. Als ein Beispiel kann das alternative Verfahren das Messen der Feuchtigkeit von einem dedizierten Feuchtigkeitssensor (falls die Kraftmaschine einen Feuchtigkeitssensor enthält) enthalten. Das alternative Verfahren kann ferner 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 Abgasdrucks in den 4A–4B verwendet wird, enthalten. Als ein weiteres Beispiel kann das alternative Verfahren zum Bestimmen der Feuchtigkeit das Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf einer Umgebungslufttemperatur enthalten. Die Umgebungsfeuchtigkeit kann z. B. basierend auf der Umgebungslufttemperatur und einem Sättigungsdampfdruck, der unter Verwendung einer Annahme von 50 % relativer Feuchtigkeit geschätzt wird, geschätzt werden. Basierend auf der Feuchtigkeitsschätzung kann dann ein äquivalenter Pumpstrom bestimmt werden.
  • Falls es alternativ 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 die Auslassluft kommenden PCV verringern. Falls spezifischer die Einlassdrosselklappe während einer 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 Abgassensors 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.
  • 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. der Wassermenge) in dem Probengas angibt. Dieser Wert kann zur Umgebungsfeuchtigkeit proportional sein. Der Wert der Umgebungsfeuchtigkeit kann verwendet werden, um die Pumpstromausgaben bei 416 und 430 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.
  • 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. 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 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. Anders gesagt, 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 bei 520 bestimmt und/oder 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 Pumpstromausgaben bei 416 und 430 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.
  • 6 zeigt ein Verfahren 600 zum Schätzen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (z. B. des A/F) des Abgases während des Betriebs bei variabler Spannung eines Abgassauerstoffsensors. Das Verfahren 600 kann durch den Controller verwendet werden, wenn der Abgassauerstoffsensor zum Schätzen des Abgasdrucks, wie oben erklärt worden ist, derselbe Sensor wie der Abgassauerstoffsensor, der zum Schätzen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases verwendet wird, (z. B. derselbe wie der Luft/Kraftstoff-Sensor) ist. Während des Verfahrens 600 kann ein durch einen Abgassauerstoffsensor (z. B. den Sauerstoffsensor 126) ausgegebener Pumpstrom mit einem Bezugs-Pumpstrom verglichen werden. Der Bezugs-Pumpstrom kann ein basierend auf einer an den Sauerstoffsensor angelegten Bezugsspannung und einer bekannten Beziehung zwischen dem Pumpstrom und dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis erwarteter Pumpstrom sein. Mit anderen Worten, es kann eine Folge von Pumpstrom-zu-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Übertragungsfunktionen bei verschiedenen Sensor-Bezugsspannungen zum Bestimmen des Bezugs-Pumpstroms verwendet werden. Folglich kann eine bekannte Beziehung zwischen dem Pumpstrom und dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei einer gegebenen Bezugsspannung des Sauerstoffsensors (z. B. eine Übertragungsfunktion) mit einem von dem Sauerstoffsensor ausgegebenen Pumpstrom verglichen werden, um einen Versatz zu ergeben. Der Versatz kann dann verwendet werden, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu schätzen. Die Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 600 können in einem Speicher eines Kraftmaschinen-Controllers, wie z. B. des in 1 gezeigten Controllers 12, gespeichert sein. Ferner kann das Verfahren 600 durch den Controller ausgeführt werden.
  • Das Verfahren 600 beginnt bei 602 durch das Schätzen und/oder das Messen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können auf einer Rückkopplung von mehreren Sensoren basieren und können Folgendes enthalten: die Kraftmaschinentemperatur, die Drehzahl und die Last der Kraftmaschine, den Einlass-Luftmassendurchfluss, den Krümmerdruck usw.
  • Bei 604 kann der Controller den Abgassauerstoffsensor (z. B. den Sauerstoffsensor 126 oder 200, die in den 1–2 gezeigt sind) als einen Luft/Kraftstoff-Sensor betreiben und einen ersten Pumpstrom (Ip), der bei einer niedrigeren, ersten Bezugsspannung, die an den Sauerstoffsensor angelegt ist, erzeugt wird, messen. Die niedrigere, erste Bezugsspannung kann eine Bezugsspannung sein, die niedrig genug ist, so dass Wasserdampf und Kohlendioxid nicht dissoziiert werden (z. B. etwa 450 mV). Der erste Pumpstrom des Sauerstoffsensors bei der ersten Bezugsspannung kann durch die Änderungen der Umgebungsfeuchtigkeit oder der Ethanolkonzentration des Kraftstoffs relativ unbeeinflusst sein, weil Wasserdampf und Kohlendioxid nicht dissoziiert werden. Folglich kann der erste Pumpstrom direkt mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in Beziehung stehen. Der Controller als solcher kann zu 606 weitergehen, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis basierend auf dem bei 604 gemessenen Pumpstrom zu schätzen. Der Controller kann z. B. das Luft/Kraftstoff-Verhältnis basierend auf einer Änderung des Pumpstroms von einem Bezugspunkt, an dem kein Kraftstoff in die Kraftmaschine eingespritzt wurde, wie z. B. während eines Schubabschaltungsereignisses (DFSO-Ereignisses), schätzen.
  • Anschließend kann der Controller bei 608 bestimmen, ob die Bedingungen zum Betreiben des Abgassauerstoffsensors in einem Modus mit variabler Spannung (VVs) erfüllt sind, um den Abgasdruck zu schätzen. Spezifisch kann der Sauerstoffsensor in einem VVs-Modus betrieben werden, wenn der Controller bestimmt, dass es erwünscht ist, den Abgasdruck des Abgases unter Verwendung des Abgassauerstoffsensors zu schätzen, wie oben bezüglich der 3–4 beschrieben worden ist. Wenn der Controller bestimmt, dass der VVs-Betrieb des Sauerstoffsensors nicht erwünscht ist, dann geht das Verfahren 600 zu 610 weiter, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis basierend auf den Ausgaben von dem Sauerstoffsensor, der bei der niedrigeren ersten Bezugsspannung arbeitet, zu schätzen. Anders gesagt, das Verfahren bei 610 kann enthalten, den Abgassauerstoffsensor weiterhin als einen Luft/Kraftstoff-Sensor bei der niedrigeren, ersten Bezugsspannung zu betreiben. Das Verfahren kann dann zu 620 weitergehen, um den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf dem geschätzten Luft/Kraftstoff-Verhältnis einzustellen. Als ein Beispiel kann der Controller die Menge des in die Kraftmaschinenzylinder (z. B. den Zylinder 30) eingespritzten Kraftstoffs einstellen, falls das geschätzte Luft/Kraftstoff-Verhältnis von einem Luft/Kraftstoff-Sollverhältnis verschieden ist, wobei das Luft/Kraftstoff-Sollverhältnis auf den Betriebsparametern der Kraftmaschine basieren kann, die Folgendes enthalten: die Kraftmaschinenlast, die Kraftmaschinendrehzahl, die Kraftmaschinentemperatur usw.
  • Falls der Controller bei 608 jedoch bestimmt, dass es erwünscht ist, dass der Sauerstoffsensor im VVs-Modus arbeitet, um den Abgasdruck zu schätzen, kann das Verfahren 600 zu 612 weitergehen, um eine höhere, zweite Bezugsspannung an den Sauerstoffsensor anzulegen und einen Bezugs-Ip bei der zweiten Bezugsspannung zu bestimmen. Die zweite Bezugsspannung kann eine Spannung sein, die hoch genug ist, um Wasserdampf und Kohlendioxid zu dissoziieren (z. B. etwa 1100 mV), und kann die zweite Spannung sein, die für die Schätzung des Abgasdrucks erforderlich ist. Der Bezugs-Ip kann basierend auf einer Übertragungsfunktion bestimmt werden, die den Pumpstrom mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis für eine gegebene angelegte Bezugsspannung (z. B. für eine gegebene Bezugsspannung, die größer als die erste Basis-Bezugsspannung von etwa 450 mV ist) in Beziehung setzt. Ferner kann die Übertragungsfunktion auf eine Basisbedingung für die Umgebungsfeuchtigkeit und die Ethanolkonzentration begrenzt sein. In einem Beispiel kann die Basisbedingung sein, wenn die Ethanolkonzentration und die Umgebungsfeuchtigkeit beide 0 % sind. In einem weiteren Beispiel kann die Basisbedingung auf einer aktualisierten Übertragungsfunktion basieren, bei der die Umgebungsfeuchtigkeit und die Ethanolkonzentration anders als 0 % sein können. Folglich kann der Controller eine Übertragungsfunktion, die der bei 612 an den Sensor angelegten zweiten Bezugsspannung zugeordnet ist, aus mehreren Übertragungsfunktionen nachschlagen, wobei jede Übertragungsfunktion einer speziellen Bezugsspannung zugeordnet ist. In einem Beispiel können die mehreren Übertragungsfunktionen in einem Speicher des Controllers als eine Funktion der Bezugsspannung des Sauerstoffsensors gespeichert sein. Eine beispielhafte Übertragungsfunktion ist als Graph 702 in der graphischen Darstellung 700 von 7 dargestellt. Die graphische Darstellung 702 setzt die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse für eine spezielle Bezugsspannung mit den Bezugs-Pumpströmen in Beziehung. Die graphische Darstellung 702 kann einer angelegten Bezugsspannung von 1100 mV zugeordnet sein. Die graphische Darstellung 702 als solche kann eine bekannte Beziehung zwischen dem Pumpstrom und dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis für die zweite Bezugsspannung, die in dem Verfahren 600 an den Sauerstoffsensor angelegt wird, repräsentieren, wenn sich die Feuchtigkeit und die Ethanolkonzentration auf einer Basisbedingung befinden. Der Controller kann dann die Übertragungsfunktion, die der zweiten Bezugsspannung zugeordnet ist, verwenden, um einen Bezugs-Pumpstrom zu bestimmen.
  • In einer Ausführungsform kann der Controller den Bezugs-Pumpstrom basierend auf dem bei 606 während des Betriebs im Nicht-VVs-Modus (z. B. während des Betreibens des Sauerstoffsensors bei der niedrigeren ersten Bezugsspannung) bestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnis und der Übertragungsfunktion, die der zweiten Bezugsspannung zugeordnet ist, bestimmen. Das bei 606 bestimmte Luft/Kraftstoff-Verhältnis repräsentiert die neueste Schätzung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, als der Sauerstoffsensor bei seiner niedrigeren Bezugsspannung gearbeitet hat. Folglich kann der Controller den Pumpstrom, der durch die Übertragungsfunktion definiert ist, die der zweiten Bezugsspannung zugeordnet ist, bei dem bei 606 bestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnis nachschlagen. Als ein Beispiel kann das bei 606 geschätzte Luft/Kraftstoff-Verhältnis ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis A1 sein, das in der graphischen Darstellung 700 dargestellt ist. Wie in der graphischen Darstellung 700 zu sehen ist, definiert das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A1 einen Punkt X1 auf der graphischen Darstellung 702. Der Punkt X1 weist einen zugeordneten Pumpstrom P1 auf. Folglich kann P1 ein Beispiel des Bezugs-Pumpstroms sein, der durch den Controller bei 612 bestimmt wird. Weil die Bezugsspannung des Sauerstoffsensors von der niedrigeren ersten Spannung zu der höheren zweiten Spannung während eines sehr kurzen Zeitintervalls eingestellt werden kann, kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis während des Übergangs zwischen den beiden Bezugsspannungen relativ das gleiche sein. Der Punkt X1 kann deshalb den Bezugs-Pumpstrom repräsentieren, der bei dem aktuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Abgas unter den Basisbedingungen der Feuchtigkeit und der Ethanolkonzentration erwartet würde.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Controller den Bezugs-Pumpstrom basierend auf einem vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einer der zweiten Bezugsspannung zugeordneten Übertragungsfunktion bestimmen. Als ein Beispiel kann das vorgegebene Luft/Kraftstoff-Verhältnis 1 sein, wie in der graphischen Darstellung 700 dargestellt ist. Wie in der graphischen Darstellung 700 zu sehen ist, kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von 1 einen Punkt X2 in der graphischen Darstellung 702 definieren. Der Punkt X2 weist einen zugeordneten Pumpstrom P2 auf. Folglich kann der P2 der durch den Controller bei 612 bestimmte Bezugs-Pumpstrom sein. Der Controller kann deshalb den Bezugs-Pumpstrom durch das Nachschlagen des durch die Übertragungsfunktion, die der zweiten Bezugsspannung zugeordnet ist, bei einem vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis definierten Pumpstroms bestimmen. Als ein Beispiel kann der Punkt X2 in der graphischen Darstellung 700 deshalb einen Bezugs-Pumpstrom repräsentieren, der für die angelegte zweite Bezugsspannung für ein vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis erwartet würde.
  • Folglich kann der Bezugs-Ip basierend auf der neuesten Schätzung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, als der Sauerstoffsensor bei seiner niedrigeren ersten Spannung gearbeitet hat, und/oder basierend auf einem vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmt werden.
  • Sobald der Controller bei 612 den Bezugs-Pumpstrom bestimmt hat, kann der Controller dann weitergehen, um bei 614 den tatsächlichen Pumpstrom zu messen, der von dem Sauerstoffsensor bei der höheren zweiten Bezugsspannung ausgegeben wird. Als ein Beispiel kann sich der gemessene Pumpstrom bei der höheren zweiten Bezugsspannung auf einem Pegel P3 befinden, wie in der graphischen Darstellung 700 nach 7 dargestellt ist. Wie dargestellt ist, kann der P3 größer als der P1 und der P2 sein. In weiteren Beispielen kann der P3 kleiner als der P2, aber größer als der P1 sein. In einem weiteren Beispiel kann der P3 kleiner als der P1 und der P2 sein. Der gemessene Pumpstrom P3 kann aufgrund der Änderungen der Umgebungsfeuchtigkeit und/oder der Ethanolkonzentration des Kraftstoffs von der Basisbedingung anders als der Bezugs-Pumpstrom sein. Dann kann der Controller bei 616 einen Ip-Versatz basierend auf dem bei 614 gemessenen Ip und dem bei 612 bestimmten Bezugs-Ip bestimmen.
  • In einer Ausführungsform kann der Ip-Versatz basierend auf einem Unterschied zwischen dem Bezugs-Ip und dem tatsächlich gemessenen Ip bei der höheren zweiten Bezugsspannung bestimmt werden. Der Bezugs-Ip kann der basierend auf der neuesten Schätzung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bestimmte Bezugs-Ip sein, als der Sauerstoffsensor bei seiner niedrigeren ersten Bezugsspannung gearbeitet hat. Als ein Beispiel kann in der graphischen Darstellung 700 nach 7 der Unterschied, D, der Unterschied zwischen dem Bezugs-Pumpstrom P1 und dem tatsächlich gemessenen Pumpstrom P3 sein. Wie in der obigen Ausführungsform erklärt worden ist, kann angenommen werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während des Übergangs von der niedrigeren ersten zu der höheren zweiten Bezugsspannung bei A1 konstant bleibt. Folglich kann der Punkt X3 den gemessenen Pumpstrom P3 bei dem gleichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis wie dem am Punkt X1 definierten Bezugs-Pumpstrom definieren. Der Unterschied D kann deshalb einen Unterschied zwischen dem Bezugs-Pumpstrom und dem gemessenen Pumpstrom für das aktuelle Luft/Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren. Der Ip-Versatz kann deshalb die Übertragungsfunktion für die zugeordnete Bezugsspannung um den Betrag des Unterschieds zwischen dem Bezugs-Ip und dem tatsächlichen gemessenen Ip verschieben. Als ein Beispiel kann in 7 die graphische Darstellung 702 um den Betrag D vertikal nach oben verschoben werden. Mit anderen Worten, der Controller kann die Übertragungsfunktion für eine zugeordnete Bezugsspannung basierend auf dem Unterschied zwischen dem gemessenen Ip und dem Bezugs-Ip aktualisieren. Als ein Beispiel kann die aktualisierte oder verschobene Übertragungsfunktion die graphische Darstellung 704 in der graphischen Darstellung 700 nach 7 sein. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann deshalb durch das Nachschlagen des Punkts auf der aktualisierten Übertragungsfunktion, die durch den gemessenen Pumpstrom definiert ist, bestimmt werden.
  • Es ist wichtig anzugeben, dass gemäß der aktuellen Ausführungsform der Ip-Versatz kontinuierlich oder nach einer vorgegebenen Dauer aktualisiert werden kann. Die Dauer kann ein Zeitraum, eine Anzahl der Kraftmaschinenzyklen usw. sein. Der Bezugs-Ip als solcher kann sich ändern, falls die Übertragungsfunktion im Ergebnis einer Aktualisierung der Übertragungsfunktion verschoben wird. Wenn jedoch die Übertragungsfunktion nicht aktualisiert wird und sich der gemessene Pumpstrom ändert, dann können diese Änderungen des Pumpstroms den Änderungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zugeordnet sein. Die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse können deshalb durch das Nachschlagen des zugeordneten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für den gemessenen Pumpstrom bestimmt werden, wie es durch die zuletzt aktualisierte Übertragungsfunktion definiert ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Ip-Versatz durch das Vergleichen des gemessenen Ip mit einem Bezugs-Ip, der durch eine Übertragungsfunktion, die der höheren zweiten Bezugsspannung des Sauerstoffsensors zugeordnet ist, für ein vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis definiert ist, festgestellt werden. Die Änderungen des Ip weg von dem Bezugs-Ip können einer Messung des Luft/Kraftstoffs zugeordnet sein. Als ein Beispiel kann der Pumpstrom P3, wie in der graphischen Darstellung 700 nach 7 gezeigt ist, der gemessene Pumpstrom bei der höheren zweiten Bezugsspannung sein. Genau wie in der vorhergehenden Ausführungsform kann ein Unterschied zwischen dem gemessenen Pumpstrom und einem Pumpstrom, der basierend auf der Übertragungsfunktion für die zweite Bezugsspannung und dem neuesten Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das geschätzt wurde, als der Sauerstoffsensor bei der niedrigeren ersten Bezugsspannung gearbeitet hat, festgestellt wurde, festgestellt werden. Anstelle des Verschiebens der Übertragungsfunktion kann jedoch der gemessene Pumpstrom der Übertragungsfunktion für die höhere zweite Bezugsspannung unter den Basisbedingungen der Feuchtigkeit und der Ethanolkonzentration überlagert werden. Als ein Beispiel kann in 7 der Punkt X3 zum Punkt X1 nach unten verschoben werden. Der Controller kann dann den Ip-Versatz basierend auf dem Unterschied zwischen dem Bezugs-Pumpstrom und dem verschobenen gemessenen Ip bestimmen. Als ein Beispiel kann in der graphischen Darstellung 700 der Unterschied E der Ip-Versatz sein, der der Unterschied des Pumpstroms zwischen dem Bezugs-Pumpstrom für das vorgegebene Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei X2 und dem verschobenen gemessenen Pumpstrom P1 und dem Punkt X1 auf der Übertragungsfunktion, die als die graphische Darstellung 702 dargestellt ist, sein kann. Die Änderungen des Ip-Versatzes können dann den Änderungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zugeordnet werden. Es ist wichtig anzugeben, dass in der aktuellen Ausführungsform die Basis-Übertragungsfunktion nicht modifiziert ist und als solche die Bedingungen von 0 % Feuchtigkeit und 0 % Ethanolkonzentration des Kraftstoffs repräsentieren kann. Außerdem kann der Ip-Versatz kontinuierlich oder nach einer Dauer aktualisiert werden, wobei die Dauer basierend auf einem Zeitraum, einer Anzahl der Kraftmaschinenzyklen usw. vorgegeben sein kann. Folglich kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch das Bestimmen des Pumpstroms basierend auf dem Ip-Versatz und dann das Nachschlagen des in der durch den Versatz-Pumpstrom definierten Übertragungsfunktion definierten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses geschätzt werden.
  • Nach dem Bestimmen des Ip-Versatzes bei 616 kann dann der Controller bei 618 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis basierend auf dem Ip-Versatz und dem Bezugs-Ip schätzen. Wie oben beschrieben worden ist, kann der Ip-Versatz verwendet werden, um den gemessenen Pumpstrom an eine Übertragungsfunktion anzupassen, die ein entsprechendes Luft/Kraftstoff-Verhältnis definieren kann. In einem Beispiel kann die Übertragungsfunktion durch den Ip-Versatz eingestellt werden, wobei das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmt sein kann, das durch den Wert für die eingestellte Übertragungsfunktion, die dem gemessenen Ip zugeordnet ist, definiert ist. In einem weiteren Beispiel wird der gemessene Ip durch den Ip-Versatz eingestellt, wobei das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmt sein kann, das durch den Wert für eine Bezugs-Übertragungsfunktion, die dem gemessenen Ip zugeordnet ist, definiert ist.
  • Nach dem Schätzen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei der zweiten höheren Bezugsspannung des Sauerstoffsensors bei 618 kann der Controller zu 620 weitergehen und den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf dem geschätzten Luft/Kraftstoff-Verhältnis einstellen. In einem Beispiel kann der Controller die Kraftstoffmenge, die in die Kraftmaschinenzylinder (z. B. den Zylinder 30) eingespritzt wird, basierend auf einer Soll-Kraftstoffmenge einstellen. Die Soll-Kraftstoffmenge kann basierend auf den Betriebsparametern der Kraftmaschine, wie z. B. der Kraftmaschinenlast, der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinentemperatur, der AGR-Strömung usw., bestimmt werden.
  • Das Verfahren 600 kann dann zu 622 weitergehen, wobei der Controller weiterhin das Luft/Kraftstoff-Verhältnis basierend auf dem bei 616 bestimmten Ip-Versatz schätzen kann. Folglich kann, solange wie der Sauerstoffsensor weiterhin bei der gleichen höheren zweiten Bezugsspannung arbeitet, der bei 616 bestimmte gleiche Ip-Versatz verwendet werden, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu schätzen. Anschließende Änderungen des Pumpstroms als solche können Änderungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses angeben. Wenn als ein Beispiel der Ip-Versatz die der höheren zweiten Bezugsspannung zugeordnete Übertragungsfunktion einstellt, dann kann der gemessene Pumpstrom bei der eingestellten Übertragungsfunktion nachgeschlagen werden, wobei das zugeordnete Luft/Kraftstoff-Verhältnis als die Schätzung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses verwendet werden kann. Folglich können die Änderungen des Pumpstroms, die auftreten, nachdem der Ip-Versatz festgestellt worden ist, den Änderungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zugeordnet werden, das durch das Nachschlagen der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse, die den gemessenen Pumpströmen entsprechen, in der eingestellten Übertragungsfunktion geschätzt werden kann. Wenn in einem weiteren Beispiel der Ip-Versatz die durch den Sauerstoffsensor ausgegebenen Pumpströme und nicht die Übertragungsfunktion einstellt, dann können die Änderungen der eingestellten Pumpströme in der Übertragungsfunktion nachgeschlagen werden, wobei die zugeordneten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse verwendet werden können, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu schätzen.
  • In dieser Weise kann der Abgasdruck der Kraftmaschine basierend auf den Ausgaben eines Abgassauerstoffsensors, der in einem Auslasskanal einer Kraftmaschine angeordnet ist, geschätzt werden. Spezifischer kann ein Controller eine erste Ausgabe des Sauerstoffsensors erhalten, während der Sauerstoffsensor bei einer höheren, zweiten Bezugsspannung betrieben wird, bei der an dem Sensor Wassermoleküle dissoziiert werden. Dann kann der Controller eine zweite Ausgabe des Sauerstoffsensors während des Arbeitens bei der gleichen zweiten Spannung und bei dem gleichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis wie während des Erzeugens der ersten Ausgabe erhalten. Die Änderungen des Abgasdrucks können dann basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausgabe bestimmt werden, wobei die Änderung des Abgasdrucks für größere Unterschiede zwischen der ersten und der zweiten Ausgabe zunimmt. Durch das Vergleichen der Ausgaben des Sauerstoffsensors bei der höheren, zweiten Spannung können die Änderungen des Abgasdrucks mit einer höheren Empfindlichkeit als mit den Ausgaben des Sauerstoffsensors bei einer niedrigeren, ersten Spannung (z. B. der Basisspannung von etwa 450 mV) detektiert werden. Außerdem kann durch das Betreiben des Sensors bei der höheren, zweiten Spannung der Abgasdruck sowohl während der Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung als auch während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine geschätzt werden. Dies kann es ermöglichen, dass der Abgasdruck in einem weiteren Bereich der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine genauer geschätzt wird. Im Ergebnis kann die Kraftmaschinensteuerung basierend auf den Schätzungen des Abgasdrucks verbessert werden.
  • Als eine Ausführungsform umfasst ein Verfahren das Schätzen eines Abgasdrucks eines Abgases, das durch einen Auslasskanal einer Kraftmaschine strömt, basierend auf einem Unterschied zwischen einer ersten Ausgabe eines Sauerstoffsensors, der in dem Auslasskanal angeordnet ist, und einer zweiten Ausgabe des Sauerstoffsensors, wobei sowohl die erste als auch die zweite Ausgabe nach dem Erhöhen einer Bezugsspannung des Sauerstoffsensors von einer niedrigeren, ersten Spannung zu einer höheren, zweiten Spannung ermittelt werden. In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Erzeugen der zweiten Ausgabe während des Kraftmaschinenbetriebs bei der gleichen Luft-Kraftstoff-Bedingung und bei der gleichen zweiten Spannung wie während des Erzeugens der ersten Ausgabe. Außerdem enthält das Verfahren das Erzeugen der zweiten Ausgabe während der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine, während die Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses freigegeben ist. In einem weiteren Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Schätzen einer Änderung des Abgasdrucks basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausgabe. In einem noch weiteren Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Korrigieren sowohl der ersten als auch der zweiten Ausgabe basierend auf der Umgebungsfeuchtigkeit und das Schätzen des Abgasdrucks basierend auf der korrigierten ersten und der korrigierten zweiten Ausgabe.
  • Die erste und die zweite Ausgabe des Sauerstoffsensors sind Pumpströme, die ausgegeben werden, während der Sauerstoffsensor bei der zweiten Spannung arbeitet. Außerdem enthält als ein Beispiel das Schätzen des Abgasdrucks das Schätzen des Abgasdrucks basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausgabe und einem Umsetzungsfaktor, wobei der Umsetzungsfaktor eine Änderung des Pumpstroms in einen äquivalenten Abgasdruck umsetzt.
  • In einem Beispiel geschieht das Schätzen des Abgasdrucks in Reaktion auf die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, die sich außerhalb eines Fensters zum Modellieren des Abgasdrucks unter Verwendung eines Abgasdruckmodells basierend auf ausgewählten Betriebsbedingungen der Kraftmaschine befinden, und/oder eine Anforderung, einen modellierten Abgasdruck, der mit dem Abgasdruckmodell bestimmt worden ist, zu bestätigen. Das Verfahren kann ferner das Schätzen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses basierend auf der zweiten Ausgabe während des Schätzens des Abgasdrucks umfassen, während der Sauerstoffsensor bei der zweiten Spannung betrieben wird. Außerdem kann das Verfahren ferner das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf dem geschätzten Abgasdruck umfassen, wobei das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs das Einstellen der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine und/oder der Luftladung der Kraftmaschine und/oder der Aufladung der Kraftmaschine enthält. Als ein Beispiel ist die erste Spannung eine Spannung, bei der an dem Sauerstoffsensor keine Wassermoleküle dissoziiert werden, und ist die zweite Spannung eine Spannung, bei der Wassermoleküle dissoziiert werden. Außerdem kann der Sauerstoffsensor im Auslasskanal der Kraftmaschine stromaufwärts eines Katalysators angeordnet sein.
  • Als eine weitere Ausführungsform umfasst ein Verfahren während der Bedingungen der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine Folgendes: Erzeugen einer ersten Ausgabe eines Sauerstoffsensors, der bei einer Ziel-Bezugsspannung arbeitet, bei der Wassermoleküle dissoziiert werden, wenn sich ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einem ersten Niveau befindet, wobei der Sauerstoffsensor in einem Auslasskanal einer Kraftmaschine angeordnet ist; anschließend Erzeugen einer zweiten Ausgabe des Sauerstoffsensors, der bei der Ziel-Bezugsspannung arbeitet, wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf dem ersten Niveau befindet; und Schätzen eines Abgasdrucks des Abgases, das durch den Auslasskanal der Kraftmaschine strömt, basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten Ausgabe und der zweiten Ausgabe. Als ein Beispiel enthält das Erzeugen der ersten Ausgabe das Erzeugen eines ersten Pumpstroms, der ausgegeben wird, wenn sich der Sauerstoffsensor auf der Ziel-Bezugsspannung bei einem bekannten Abgasdruck befindet. Außerdem ist die zweite Ausgabe des Sauerstoffsensors ein zweiter Pumpstrom, der durch den Sauerstoffsensor bei der Ziel-Bezugsspannung ausgegeben wird, wobei das Schätzen des Abgasdrucks des Schätzen des Abgasdrucks basierend auf einer Änderung des Abgasdrucks zwischen einem Zeitpunkt des Erzeugens der ersten Ausgabe und der zweiten Ausgabe und dem bekannten Abgasdruck enthalten kann, wobei die Änderung des Abgasdrucks auf dem Unterschied zwischen der ersten Ausgabe und der zweiten Ausgabe basiert. Als ein weiteres Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Einstellen der ersten Ausgabe und der zweiten Ausgabe basierend auf der Umgebungsfeuchtigkeit und das Schätzen des Abgasdrucks basierend auf einem Unterschied zwischen der eingestellten ersten Ausgabe und eingestellten zweiten Ausgabe. Das Verfahren kann ferner das Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf einer Änderung des Pumpstroms, der von dem Sauerstoffsensor ausgegeben wird, umfassen, während eine Bezugsspannung des Sauerstoffsensors zwischen einer niedrigeren, ersten Spannung und einer höheren, zweiten Spannung kontinuierlich moduliert wird, während kein Kraftstoff in die Zylinder einer Kraftmaschine eingespritzt wird, die den Auslasskanal enthält. Das Verfahren kann ferner das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf dem geschätzten Abgasdruck umfassen, wobei das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs das Einstellen der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine und/oder der Luftladung der Kraftmaschine und/oder der Aufladung der Kraftmaschine und/oder der Regeneration eines Partikelfilters enthält.
  • In einer weiteren Darstellung umfasst ein Verfahren Folgendes: während einer ersten Bedingung, wenn sich die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine innerhalb eines Fensters (z. B. innerhalb von Schwellenbereichen) zum Modellieren eines Abgasdrucks befinden, Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem ersten Abgasdruck, der mit einem Abgasdruckmodell basierend auf ausgewählten Betriebsbedingungen der Kraftmaschine geschätzt wird; und während einer zweiten Bedingung Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem zweiten Abgasdruck, der basierend auf einer ersten Ausgabe eines Abgassauerstoffsensors, während er in einem Modus mit variabler Spannung arbeitet, wobei sich eine Bezugsspannung des Sauerstoffsensors auf einer Zielspannung befindet, bei der Wassermoleküle dissoziiert werden, und während die Kraftmaschine bei einem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, und einer zweiten Ausgabe des Abgassauerstoffsensors, die eine Dauer nach der ersten Ausgabe erhalten wird, während bei der Zielspannung gearbeitet wird und während die Kraftmaschine bei dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, geschätzt wird. Als ein Beispiel enthält die erste Bedingung ferner, dass sich der erste Abgasdruck innerhalb eines Schwellenwerts des zweiten Abgasdrucks befindet. Das Verfahren kann ferner das Einstellen des ersten Abgasdrucks basierend auf dem zweiten Abgasdruck und das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf dem eingestellten ersten Abgasdruck 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 einen 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.

Claims (20)

  1. Verfahren, das Folgendes umfasst: Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem Abgasdruck des Abgases, das durch einen Auslasskanal einer Kraftmaschine strömt, der basierend auf einem Unterschied zwischen einer ersten Ausgabe eines Sauerstoffsensors, der in dem Auslasskanal der Kraftmaschine angeordnet ist, und einer zweiten Ausgabe des Sauerstoffsensors geschätzt wird, wobei sowohl die erste als auch die zweite Ausgabe nach dem Erhöhen einer Bezugsspannung des Sauerstoffsensors von einer niedrigeren, ersten Spannung zu einer höheren, zweiten Spannung ermittelt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Erzeugen der zweiten Ausgabe während des Kraftmaschinenbetriebs bei der gleichen Luft-Kraftstoff-Bedingung und bei der gleichen zweiten Spannung wie während des Erzeugens der ersten Ausgabe umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner das Erzeugen der zweiten Ausgabe während der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine, während die Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses freigegeben ist, umfasst.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner das Schätzen einer Änderung des Abgasdrucks basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausgabe umfasst.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das ferner das Korrigieren sowohl der ersten als auch der zweiten Ausgabe basierend auf der Umgebungsfeuchtigkeit und das Schätzen des Abgasdrucks basierend auf der korrigierten ersten und der korrigierten zweiten Ausgabe umfasst.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste und die zweite Ausgabe des Sauerstoffsensors Pumpströme sind, die ausgegeben werden, während der Sauerstoffsensor bei der zweiten Spannung arbeitet.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Schätzen des Abgasdrucks das Schätzen des Abgasdrucks basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausgabe und einem Umsetzungsfaktor enthält, wobei der Umsetzungsfaktor eine Änderung des Pumpstroms in einen äquivalenten Abgasdruck umsetzt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Schätzen des Abgasdrucks in Reaktion auf die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, die sich außerhalb eines Fensters zum Modellieren des Abgasdrucks unter Verwendung eines Abgasdruckmodells basierend auf ausgewählten Betriebsbedingungen der Kraftmaschine befinden, und/oder eine Anforderung, einen modellierten Abgasdruck, der mit dem Abgasdruckmodell bestimmt worden ist, zu bestätigen, geschieht.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner das Schätzen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses basierend auf der zweiten Ausgabe während des Schätzens des Abgasdrucks umfasst, während der Sauerstoffsensor bei der zweiten Spannung betrieben wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs das Einstellen der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine und/oder der Luftladung der Kraftmaschine und/oder der Aufladung der Kraftmaschine enthält.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die erste Spannung eine Spannung ist, bei der an dem Sauerstoffsensor keine Wassermoleküle dissoziiert werden, und die zweite Spannung eine Spannung ist, bei der Wassermoleküle dissoziiert werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sauerstoffsensor im Auslasskanal der Kraftmaschine stromaufwärts eines Katalysators angeordnet ist.
  13. Verfahren, das Folgendes umfasst: während der Bedingungen der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine: Erzeugen einer ersten Ausgabe eines Sauerstoffsensors, der bei einer Ziel-Bezugsspannung arbeitet, bei der Wassermoleküle dissoziiert werden, wenn sich ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einem ersten Niveau befindet, wobei der Sauerstoffsensor in einem Auslasskanal einer Kraftmaschine angeordnet ist; anschließend Erzeugen einer zweiten Ausgabe des Sauerstoffsensors, der bei der Ziel-Bezugsspannung arbeitet, wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf dem ersten Niveau befindet; und Schätzen eines Abgasdrucks des Abgases, das durch den Auslasskanal der Kraftmaschine strömt, basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten Ausgabe und der zweiten Ausgabe.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Erzeugen der ersten Ausgabe das Erzeugen eines ersten Pumpstroms, der ausgegeben wird, wenn sich der Sauerstoffsensor auf der Ziel-Bezugsspannung bei einem bekannten Abgasdruck befindet, enthält.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die zweite Ausgabe des Sauerstoffsensors ein zweiter Pumpstrom ist, der durch den Sauerstoffsensor bei der Ziel-Bezugsspannung ausgegeben wird, und wobei das Schätzen des Abgasdrucks das Schätzen des Abgasdrucks basierend auf einer Änderung des Abgasdrucks zwischen einem Zeitpunkt des Erzeugens der ersten Ausgabe und der zweiten Ausgabe und dem bekannten Abgasdruck enthält, wobei die Änderung des Abgasdrucks auf dem Unterschied zwischen der ersten Ausgabe und der zweiten Ausgabe basiert.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, das ferner das Einstellen der ersten Ausgabe und der zweiten Ausgabe basierend auf der Umgebungsfeuchtigkeit und das Schätzen des Abgasdrucks basierend auf einem Unterschied zwischen der eingestellten ersten Ausgabe und eingestellten zweiten Ausgabe umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, das ferner das Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf einer Änderung des Pumpstroms, der von dem Sauerstoffsensor ausgegeben wird, umfasst, während eine Bezugsspannung des Sauerstoffsensors zwischen einer niedrigeren, ersten Spannung und einer höheren, zweiten Spannung kontinuierlich moduliert wird, während kein Kraftstoff in die Zylinder einer Kraftmaschine eingespritzt wird, die den Auslasskanal enthält.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, das ferner das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf dem geschätzten Abgasdruck umfasst, wobei das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs das Einstellen der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine und/oder der Luftladung der Kraftmaschine und/oder der Aufladung der Kraftmaschine und/oder der Regeneration eines Partikelfilters enthält.
  19. System für eine Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: einen Abgassauerstoffsensor, der in einem Auslasskanal der Kraftmaschine stromaufwärts eines Katalysators angeordnet ist; und einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen zum: Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem Abgasdruck des durch den Auslasskanal strömenden Abgases, wobei der Abgasdruck basierend auf einer ersten Ausgabe des Abgassauerstoffsensors, während der Abgassauerstoffsensor in einem Modus mit variabler Spannung betrieben wird, wobei sich eine Bezugsspannung des Sensors auf einer Zielspannung befindet, bei der Wassermoleküle dissoziiert werden, und während die Kraftmaschine bei einem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, und einer zweiten Ausgabe des Abgassauerstoffsensors, die nach einer Dauer nach der ersten Ausgabe erhalten wird, während der Abgassauerstoffsensor bei der Zielspannung betrieben wird und während die Kraftmaschine bei dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, geschätzt wird.
  20. System nach Anspruch 19, wobei die Dauer auf einem Zeitraum zwischen dem Erzeugen der ersten Ausgabe und einer von dem Controller empfangenen Anforderung, um den Abgasdruck zu schätzen, basiert, wobei die Anforderung in Reaktion auf den Abgassauerstoffsensor, der bei der Zielspannung arbeitet, und/oder die Kraftmaschine, die außerhalb eines Aktualisierungsfensters für ein Abgasdruckmodell basierend auf alternativen Betriebsparametern der Kraftmaschine arbeitet, und/oder eine Anforderung, um einen modellierten Abgasdruck, der von dem Abgasdruckmodell bestimmt worden ist, zu bestätigen, geschieht.
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