DE102016113749A1

DE102016113749A1 - Überbetankungssteuerung basierend auf sauerstoffsensor-feedback

Info

Publication number: DE102016113749A1
Application number: DE102016113749.9A
Authority: DE
Inventors: Charles Dean
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2017-02-02
Also published as: CN106401769B; US9617944B2; US20170030285A1; CN106401769A

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung einer Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgas eines Verbrennungsmotors beinhaltet das Erfassen eines Sauerstoffanteils des Abgasstroms vom Verbrennungsmotor und das Bestimmen einer Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom. Ein Motorsteuergerät kann dann den erfassten Sauerstoffanteil des Abgases basierend auf der bestimmten Konzentration an Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom einstellen, um einen korrigierten Sauerstoffanteil zu definieren. Das Steuermodul kann dann mindestens eine Kohlenwasserstoffeinspritzrate für die in-Zylinder Verbrennung des Verbrennungsmotors oder eine Kohlenwasserstoffeinspritzrate für ein Nachverbrennungs-Abgasbehandlungsverfahren basierend auf dem korrigierten Sauerstoffanteil steuern, um die Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgas zu steuern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotor, und insbesondere auf ein Verfahren zum Steuern einer Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgas vom Verbrennungsmotor.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren spritzen Kohlenwasserstoffe, d. h., Kraftstoff, in die Zylinder des Motors ein für die Verbrennung, um Energie zu erzeugen. Jedoch werden nicht alle der Kohlenwasserstoffe, die in die Zylinder eingespritzt werden, während des Verbrennungszyklus verbrannt, und werden vom Motor mit den anderen Abgasen ausgestossen. Darüber hinaus werden einige Fahrzeuge Kohlenwasserstoffe in die Zylinder des Fahrzeugs einspritzen, nachdem die Verbrennung stattfindet, und/oder in die Strömung des Abgases in einem Abgasbehandlungssystem, um die Konzentration von Kohlenwasserstoffen in der Strömung des Abgases zu erhöhen. Die Kohlenwasserstoffe werden in das Abgas eingespritzt, um eine exotherme Reaktion bereitzustellen, die verschiedene Vorrichtungen des Abgasbehandlungssystems für verschiedene Zwecke erwärmt.
Um die exotherme Reaktion zu erzeugen, benötigen die Kohlenwasserstoffe im Abgasstrom Sauerstoff im Abgas, um mit diesem zu reagieren. Die Menge an Sauerstoff im Abgas muss ausreichend sein, um mit der Menge an Kohlenwasserstoffen im Abgas zu reagieren, oder ein Teil der Kohlenwasserstoffe wird nicht verbrennen und kann mit Katalysatoren in den verschiedenen Vorrichtungen des Abgasbehandlungssystems reagieren, so übermäßige Hitze in den Vorrichtungen zu erzeugen. Eine Fahrzeugsteuerung kann die Menge an Sauerstoff im Abgasstrom vom Luftmassenstrom und den geschätzten in den Motor eingespritzten Kraftstoff abschätzen. Die Fahrzeugsteuerung kann dann die Menge an in den Abgasstrom eingespritzten Kohlenwasserstoffen basierend auf der geschätzten Menge an Sauerstoff steuern. Wenn jedoch der gemessene Luftmassenstrom oder der geschätzte in den Motor eingespritzte Kraftstoff nicht korrekt sind, kann die Fahrzeugsteuerung eine überschüssige Menge an Kohlenwasserstoffen in den Abgasstrom einspritzen, mit unzureichend Sauerstoff, um mit der Menge der in das Abgas eingespritzten Kohlenwasserstoffe zu reagieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs wird bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Erfassen eines Sauerstoffanteils des Abgasstroms vom Verbrennungsmotor mit einem Sauerstoffsensor, und das Einstellen des erfassten Sauerstoffanteils des Abgases basierend auf einer Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom, mit einem Motorsteuergerät. Der erfasste Sauerstoffanteil wird eingestellt, um einen korrigierten Sauerstoffanteil zu definieren. Das Motorsteuergerät kann dann die Einspritzung von Kohlenwasserstoff in den Verbrennungsmotor basierend auf dem korrigierten Sauerstoffanteil steuern.
Ein Verfahren zur Steuerung einer Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgas eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs wird ebenso bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Erfassen eines Sauerstoffanteils des Abgasstroms vom Verbrennungsmotor mit einem Sauerstoffsensor. Der Sauerstoffsensor ist stromabwärts von einem Abgasauslass des Verbrennungsmotors angeordnet, und stromaufwärts von katalytischen Vorrichtungen eines Abgasbehandlungssystems. Eine Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom wird mit einem Motorsteuergerät bestimmt. Das Motorsteuergerät kann dann den erfassten Sauerstoffanteil des Abgases basierend auf der bestimmten Konzentration an Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom einstellen. Der erfasste Sauerstoffanteil wird eingestellt, um einen korrigierten Sauerstoffanteil zu definieren. Das Steuermodul kann dann mindestens eine Kohlenwasserstoffeinspritzrate für die in-Zylinder Verbrennung des Verbrennungsmotors oder eine Kohlenwasserstoffeinspritzrate für ein Nachverbrennungs-Abgasbehandlungsverfahren basierend auf dem korrigierten Sauerstoffanteil steuern.
Entsprechend wird die in das Abgas eingespritzte Menge an Kohlenwasserstoffen basierend auf dem korrigierten Sauerstoffanteil im Abgasstrom gesteuert, der aus der Messung von Sauerstoff im Abgas abgeleitet wird, und wird nicht mit einem Modell basierend auf der Massenzuflussrate und dem Kraftstoffverbrauch des Motors geschätzt. Da das gemessene Sauerstoffniveau nach unten durch das Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen im Abgas verzerrt werden kann, muss der erfasste Wert des Sauerstoffs im Abgas basierend auf der Konzentration der Kohlenwasserstoffe im Abgas korrigiert werden. Sobald jedoch der erfasste Sauerstoffanteil korrigiert ist, um die Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgas zu berücksichtigen, kann der korrigierte Sauerstoffanteil vom Motorsteuergerät verwendet werden, um eine zulässige Menge an Kohlenwasserstoffen zu bestimmen, die in das Abgas für die vorhandene Sauerstoffmenge im Abgas eingespritzt werden kann. Dementsprechend wird, durch die Verwendung des korrigierten Sauerstoffanteils, um die Kohlenwasserstoff-Einspritzung in das Abgas zu steuern, der vom direkt im Abgas erfassten Sauerstoff abgeleitet wird, der Betrag oder die Menge der Kohlenwasserstoffe, die in das Abgas eingespritzt wird, direkt mit der tatsächliche Menge an Sauerstoff im Abgas, das zur Verbrennung mit den Kohlenwasserstoffen zur Verfügung steht, verknüpft.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren ergeben sich leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Ausführungsarten der Lehren, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm eines Verbrennungsmotors und eines zugeordneten Abgasbehandlungssystems.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung der Kohlenwasserstoffeinspritzung in einen Abgasstrom darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Begriffe, wie „oben“, „unten“, „nach oben“, „unten“, „oben“, „unten“ usw., beschreibend für die Figuren verwendet werden und keine Einschränkungen des Umfangs der Offenbarung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, darstellen. Weiterhin können die Lehren hierin in Bezug auf die funktionalen bzw. logischen Blockkomponenten bzw. verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl von Hardware, Software- bzw. Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die konfiguriert sind, um die spezifizierten Funktionen auszuführen.
Mit Bezug auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, wird ein Verbrennungsmotor allgemein bei 20 in 1 gezeigt. Die Lehren dieser Offenbarung sind am meiste für einen Dieselmotor anwendbar. Es sollte jedoch klar sein, dass die Lehren der vorliegenden Offenbarung auf andere Arten von Motoren, wie beispielsweise einen Benzin- oder Erdgasmotor angewendet werden können. Dementsprechend sollte der Schutzumfang der Ansprüche nicht auf Anwendungen beschränkt, in denen der Motor 20 ein Dieselmotor ist, sondern kann auch andere Typen und/oder Konfigurationen von Motoren beinhalten.
Bezugnehmend auf 1 wird Kraftstoff zur Verbrennung in die Zylinder des Verbrennungsmotors 20 eingespritzt zur Verbrennung, die verwendet wird, um Energie zu erzeugen. Die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt einen Abgasstrom, der durch ein Abgasbehandlungssystem 22 in einer durch einen Pfeil 24 angedeuteten Richtung gerichtet ist. Das Abgasbehandlungssystem 22 behandelt das Abgas, um unerwünschte Emissionen zu reduzieren und Feinstaub, d. h. Ruß, aus dem Abgas zu entfernen. Das Abgasbehandlungssystem 22 kann in jeder geeigneten Weise konfiguriert werden, die in der Lage ist, das Abgas aus dem Motor 20 zu behandeln. Beispielsweise und wie in 1 gezeigt, kann, wenn der Motor 20 als Dieselmotor 20 konfiguriert ist, das Abgasbehandlungssystem 22 einen Dieselpartikelfilter 26 und mindestens eine katalytische Vorrichtung 28 beinhalten.
Der Dieselpartikelfilter 26 fängt und/oder sammelt Ruß und andere Partikel aus dem Abgas, wie in der Technik bekannt ist. Die spezifische Konstruktion und/oder der Betrieb des Dieselpartikelfilters 26 sind dem Fachmann bekannt, sind nicht zu den Lehren dieser Offenbarung zugehörig und werden daher hierin nicht im Detail beschrieben.
Die katalytische Vorrichtung 28 beinhaltet mindestens einen chemischen Katalysator, der mit den Komponenten des Abgases reagiert. Der chemische Katalysator kann ein Edelmetall beinhalten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Platin oder Palladium. Der chemische Katalysator interagiert, wenn auf eine Anspringtemperatur erwärmt, mit und oxydiert Komponenten im Abgas, wie beispielsweise Kohlenmonoxid und nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe, wodurch unerwünschte Emissionen aus dem Verbrennungsmotor 20 reduziert werden. Die spezifische Konstruktion und/oder der Betrieb der verfügbaren katalytischen Vorrichtung 28, die für die Verwendung im Abgasbehandlungssystem 22 geeignet ist, sind dem Fachmann bekannt, sind nicht zu den Lehren dieser Offenbarung zugehörig und werden daher hierin nicht im Detail beschrieben.
Verschiedene Verfahren des Abgasbehandlungssystems 22 erfordern das Einspritzen von Kohlenwasserstoffen, beispielsweise Kraftstoff, in den Abgasstrom vom Verbrennungsmotor 20. Die eingespritzten Kohlenwasserstoffe verbrennen im Abgasstrom, um dadurch Wärme zu erzeugen, die von den verschiedenen Komponenten des Abgasbehandlungssystems 22 benötigt wird, um die verschiedenen Verfahren des Abgasbehandlungssystems 22 auszuführen. Zum Beispiel benötigt der Dieselpartikelfilter 26 Wärme für ein Regenerationsverfahren. Das Regenerationsverfahren des Dieselpartikelfilters 26 beinhaltet das Erhitzen des Dieselpartikelfilters 26 auf eine Krafttemperatur, die ausreichend ist, um den Ruß und Partikel, die im Dieselpartikelfilter 26 angesammelt sind, zu Asche zu verbrennen, wie in der Technik bekannt ist. Zusätzlich müssen die chemischen Katalysatoren der katalytischen Vorrichtung(en) 28 des Abgasbehandlungssystems 22 auf eine Anspringtemperatur erwärmt werden, um mit den Reaktanden im Abgas zu reagieren. Kohlenwasserstoffe werden in den Abgasstrom eingespritzt, um die Temperatur der chemischen Katalysatoren schnell auf die Anspringtemperatur zu bringen, wie in der Technik bekannt ist. Es sollte beachtet werden, dass das Abgasbehandlungssystem 22 andere Verfahren durchführen kann, die das Einspritzen von Kohlenwasserstoffen in den Abgasstrom zum Zwecke des Erhitzen einer spezifischen Komponente des Abgasbehandlungssystems 22, oder für andere Zwecke, erfordern.
Zusätzlich zu den in den Abgasstrom eingespritzten Kohlenwasserstoffen, sollte es klar sein, dass Kohlenwasserstoffe von nicht verbranntem Kraftstoff im Abgasstrom vorhanden sein können. Die Kohlenwasserstoffe können in den Abgasstrom in jeder geeigneten Weise eingespritzt werden. Die Kohlenwasserstoffe, beispielsweise in Form von Kraftstoff, können in die Zylinder des Verbrennungsmotors 20 in einem Nachverbrennungs-Kraftstoffeinspritzverfahren eingespritzt werden, wie in der Technik bekannt ist. Alternativ und wie in 1 gezeigt, beinhaltet das Abgasbehandlungssystem 22 eine Einspritzdüse 30, die die Kohlenwasserstoffe 38, in der Form von Kraftstoff, in den Abgasstrom einspritzt. Ob in die Zylinder des Motors 20 nach dem Verbrennungszyklus des Motors 20 eingespritzt oder durch die Einspritzdüse 30 direkt in den Abgasstrom eingespritzt, werden die Kohlenwasserstoffe 38 stromaufwärts von einem Abgasbehandlungsverfahren und/oder Vorrichtungen im Abgasbehandlungssystem 22 in den Abgasstrom eingeführt.
Das Fahrzeug kann ein Steuermodul beinhalten, wie beispielsweise, jedoch nicht begrenzt auf ein Motorsteuergerät 32, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 20 und/oder des Abgasbehandlungssystems 22 zu steuern. Das Motorsteuergerät 32 kann durch andere Begriffe bezeichnet werden, wie beispielsweise, aber nicht begrenzt auf eine Steuerung, eine Fahrzeugsteuerung, einen Computer, ein Modul oder einen anderen ähnlichen Begriff. Das Motorsteuergerät 32 kann einen Computer bzw. Prozessor beinhalten und alle Software, Hardware, Speicher, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren usw., die zur Verwaltung und Steuerung des Betriebs des Verbrennungsmotors 20 und/oder Abgasbehandlungssystems 22 erforderlich sind, beinhalten. Als solches können Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsmotors 20 und des Abgasbehandlungssystems 22 als ein Programm ausgebildet sein, das auf dem Motorsteuergerät 32 betriebsfähig ist. Es sollte beachtet werden, dass das Motorsteuergerät 32 jede Vorrichtung beinhalten kann, die in Lage ist Daten von verschiedenen Sensoren zu analysieren, Daten zu vergleichen, die notwendigen Entscheidungen zu treffen, die erforderlich sind, den Betrieb des Verbrennungsmotors 20 und/oder des Abgasbehandlungssystems 22 zu steuern, und die erforderlichen Aufgaben auszuführen, die erforderlich sind, den Betrieb des Verbrennungsmotors 20 und/oder des Abgasbehandlungssystems 22 zu steuern.
Das Motorsteuergerät 32 kann durch einen oder mehrere Digital- oder Host-Rechner verkörpert werden, der jeweils über einen oder mehrere Prozessoren, Nur-Lese-Speicher (ROM), Schreib-Lesespeiche mit wahlfreiem Zugriff (RAM), elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), optische Laufwerke, Magnetlaufwerke usw., einen Hochgeschwindigkeitstakt, Analog/Digital(A/D)-Schaltungen, Digital/Analog(D/A)-Schaltungen und alle erforderlichen Eingabe/Ausgabe(E/A)-Schaltungen, Ein-/Ausgabegeräte und Kommunikationsschnittstellen sowie Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen verfügt.
Der Computer-lesbare Speicher kann jedes beliebige konkrete, nicht-transitorische Medium beinhalten, das zur Bereitstellung von Daten oder Computer-lesbaren Anweisungen dienen kann. Speicher kann nicht-flüchtig oder flüchtig sein. Nichtflüchtige Medien können beispielsweise optische oder magnetische Disketten und andere persistente Speicher sein. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamischen Schreib-Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) beinhalten, die einen Hauptspeicher bilden. Zu weiteren Beispielen von Ausführungsformen von Speicher gehören eine Diskette, eine flexible Disk oder eine Festplatte, ein Magnetband oder andere magnetische Medien, eine CD-ROM, DVD bzw. andere optische Medien sowie andere mögliche Speicherelemente, wie Flash-Speicher.
Das Motorsteuergerät 32 beinhaltet einen konkreten, nicht flüchtigen Speicher, auf dem durch einen Computer ausführbare Anweisungen abgelegt sind, einschließlich eines Kohlenwasserstoff-Einspritzsteueralgorithmus. Der Prozessor des Motorsteuergeräts 32 ist zum Ausführen des Kohlenwasserstoff-Einspritzsteueralgorithmus konfiguriert. Der Kohlenwasserstoff-Einspritzsteueralgorithmus implementiert ein Verfahren zur Steuerung einer Menge von überschüssigen Kohlenwasserstoffen, die in den Abgasstrom eingespritzt wird, basierend auf einem erfassten Sauerstoffgehalt im Abgasstrom.
Das Verfahren zum Steuern des Verbrennungsmotors 20 und insbesondere das Verfahren zum Steuern einer Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom vom Verbrennungsmotor 20 wird unten beschrieben. In Bezug auf 2 beinhaltet das Verfahren das Erfassen eines Sauerstoffanteils des Abgasstroms vom Verbrennungsmotor 20, im Allgemeinen durch Box 50 angezeigt. Der Sauerstoffanteil ist der Betrag oder die Menge an Sauerstoff pro Volumeneinheit oder Masse des Abgases. Während er hier in Form eines Anteils beschrieben ist, sollte klar sein, dass der Sauerstoffanteil in einem anderen quantitativen Messwert beschrieben werden kann, wie beispielsweise, jedoch nicht begrenzt auf, eine Masse von Sauerstoff pro Volumeneinheit usw. Der Sauerstoffanteil wird mit einem Sauerstoffsensor 34 erfasst, der in 1 gezeigt ist. Der Sauerstoffsensor 34 ist stromabwärts von einem Abgasauslass 36 des Verbrennungsmotors 20 angeordnet, und stromaufwärts der katalytischen Vorrichtung(en) 28 des Abgasbehandlungssystems 22. Der Sauerstoffsensor 34 kann irgendeinen Typ und/oder Art von Sensor beinhalten, der in der Lage zum Erfassen der Menge an Sauerstoff im Abgasstrom ist. Der Sauerstoffsensor 34 kommuniziert den erfassten Sauerstoffanteil des Motorsteuergeräts 32.
Der erfasste Sauerstoffanteil im Abgasstrom wird durch die Konzentration an Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom beeinträchtigt. Das Level an Sauerstoff im Abgasstrom, der durch den Sauerstoffsensor 34 erfasst wird, wird reduziert, wenn sich die Konzentration von Kohlenwasserstoffen erhöht. Mit anderen Worten, verzerren höhere Kohlenwasserstoffkonzentrationslevel die Messung des Sauerstoffsensors 34 nach unten, sodass der Sauerstoffsensor 34 einen geringeren Lesewert als den tatsächlichen Sauerstofflevel bereitstellt. Entsprechend bewirken hohe Kohlenwasserstoffkonzentration im Abgasstrom, wie sie beispielsweise während der Regeneration des Dieselpartikelfilters 26 oder beim Erhitzen der Katalysatorvorrichtung(en) 28 des Abgasbehandlungssystems 22 auftreten können, das der Sauerstoffsensor 34 ein Sauerstofflevel-Lesewert bereitstellt, der unter diesem tatsächlichen Sauerstofflevel im Abgasstrom ist. Dementsprechend muss der erfasste Sauerstoffanteil korrigiert werden, um für die Varianz zwischen dem tatsächlichen Sauerstoffgehalt im Abgas und dem erfassten Sauerstofflevel, das vom erfassten Sauerstoffanteil dargestellt wird, Rechnung zu tragen.
Um für die Varianz zwischen dem tatsächlichen Sauerstofflevel im Abgas und dem erfassten Sauerstoffanteil zu korrigieren, muss die aktuelle Konzentration an Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom bestimmt werden, im Allgemein durch Box 52 angezeigt. Die Konzentration an Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom können in jeder geeigneten Weise bestimmt werden. Die aktuelle Konzentration an Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom kann beispielsweise durch Berechnung basierend auf einer geschätzten Menge an Kohlenwasserstoffen, die in den Verbrennungsmotor 20 über eine Zeitdauer eingespritzt werden, bestimmt werden. Durch Versuch und Messung kann beispielsweise ein Modell entwickelt werden, das die Menge an Kohlenwasserstoffen, die in Abgas nach der Verbrennung für einen bestimmten Motor 20 vorhanden ist, vorhersagt oder schätzt. Das Modell kann auf der in den Motor 20 zur Verbrennung eingespritzten Kraftstoffmenge basieren. Das Motorsteuergerät 32 kann die Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgas aus dem Modell berechnen, basierend auf der in den Motor 20 eingespritzten Kraftstoffmenge. Das Motorsteuergerät 32 kann weiter jeden Kraftstoff oder Kohlenwasserstoffe prüfen, die für Abgasbehandlungszwecke in den Motor 20 eingespritzt wurden. Die Berechnung der Konzentration an Kohlenwasserstoffen kann auf einer vordefinierten Zeitperiode, die der Berechnung vorangeht, basieren um so die aktuelle Konzentration an Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom genau zu modellieren, zu dem Zeitpunkt, zu dem der Sauerstoffanteil erfasst wurde.
Sobald der Sauerstoffanteil erfasst wurde, und die aktuelle Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom bestimmt wurde, wird der erfasste Sauerstoffanteil des Abgases eingestellt oder korrigiert, im Allgemeinen durch Box 54 angezeigt, basierend auf der bestimmten Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom, um einen korrigierten Sauerstoffanteil zu definieren. Der erfasste Sauerstoffanteil kann angepasst werden, um für jede Ungenauigkeit, die durch die Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgas bewirkt wird, in jeder geeigneten Weise zu korrigieren. Durch Versuch und Messung kann beispielsweise ein Modell erstellt werden, das den erfassten Sauerstoffanteil vom Sauerstoffsensor 34 vorhersagt, bei einem bestimmten, tatsächlichen Sauerstofflevel des Abgases, bei einer bestimmten Kohlenwasserstoffkonzentration. Sobald ein solches Modell erstellt wird, kann das Motorsteuergerät 32 das Modell verwenden, um den erfassten Sauerstoffanteil einzustellen, um den korrigierten Sauerstoffanteil zu definieren. Es sollte erkannt werden, dass der korrigierte Sauerstoffanteil immer noch auf basiert und/oder vom erfassten Sauerstofflevel vom Sauerstoffsensor 34 abgeleitet wird, und nicht nur von einem Modell vorhergesagt oder abgeschätzt wird. Vielmehr kann das Modell einen Sauerstoffkorrekturfaktor bereitstellen, das den erfassten Sauerstoffanteil modifiziert, um für die Varianz zwischen dem erfassten Sauerstoffanteil und dem tatsächlichen Sauerstofflevel im Abgas zu korrigieren. Das Motorsteuergerät 32 kann dann den Sauerstoffkorrekturfaktor auf den erfassten Sauerstoffanteil anwenden, um den korrigierten Sauerstoffanteil zu erhalten. Der Korrekturfaktor kann eine lineare Beziehung zwischen dem erfassten Sauerstoffanteil und dem tatsächlichen Sauerstofflevel im Abgas beinhalten. Jedoch kann der Korrekturfaktor wahrscheinlicher eine exponentielle Beziehung zwischen dem erfassten Sauerstoffanteil und dem tatsächlichen Sauerstofflevel im Abgas beinhalten, sodass der Korrekturfaktor größer ist mit höherer Kohlenwasserstoffkonzentration.
Sobald der korrigierte Sauerstoffanteil berechnet oder aus dem erfassten Sauerstoffanteil abgeleitet ist, kann das Motorsteuergerät 32 dann den korrigierten Sauerstoffanteil verwenden, um die Kohlenwasserstoffeinspritzung, im Allgemeinen durch Box 56 angezeigt, in den Verbrennungsmotor 20 und/oder Abgasstrom zu steuern. Das Motorsteuergerät 32 kann mindestens eine Kohlenwasserstoffeinspritzrate für die in-Zylinder Verbrennung des Verbrennungsmotors 20 und/oder eine Kohlenwasserstoffeinspritzrate für ein Nachverbrennungs-Abgasbehandlungsverfahren steuern, um überschüssige Kohlenwasserstoffe im Abgasstrom zu verhindern oder begrenzen.
Die Steuerung der Kohlenwasserstoffeinspritzung in den Verbrennungsmotor 20 basierend auf dem korrigierten Sauerstoffanteil kann das Begrenzen der Kohlenwasserstoffeinspritzung in den Verbrennungsmotor 20 auf eine Kohlenwasserstoffkonzentration beinhalten, die in der Lage ist mit einer Sauerstoffmenge im Abgasstrom verbrannt zu werden, die durch den korrigierten Sauerstoffanteil angezeigt wird. Als solches stellt der korrigierte Sauerstoffanteil einen Messwert dafür dar, wie viel Sauerstoff derzeit im Abgasstrom ist. Die Sauerstoffmenge ist nur in der Lage eine bestimmbare Menge an Kohlenwasserstoffen zu verbrennen. Wenn mehr Kohlenwasserstoffe in den Abgasstrom eingebracht werden, als mit der verfügbaren Sauerstoffmenge im Abgas verbrannt werden können, verbleiben die überschüssigen Kohlenwasserstoffe im Abgas und reagieren mit dem chemischen Katalysator in der katalytischen Vorrichtung(en) 28, was übermäßige exotherme Reaktionen verursacht. Dementsprechend begrenzt das Motorsteuergerät 32 die Menge an Kohlenwasserstoffen, die in den Abgasstrom eingespritzt werden zu einer Menge, die mit dem verfügbaren Sauerstoff im Abgas verbrannt werden kann. Das Motorsteuermodul 32 bestimmt die Menge der Kohlenwasserstoffe, die in das Abgas eingespritzt werden kann, basierend auf dem korrigierten Sauerstoffanteil, der ein Hinweis auf die Sauerstoffmenge ist, die zur Zeit im Abgasstrom ist.
Zusätzlich kann das Motorsteuergerät 32 die Einspritzung von Kohlenwasserstoff in den Verbrennungsmotor 20 steuern oder verhindern, wenn der korrigierte Sauerstoffanteil geringer ist als ein vordefinierter Minimalwert. Der vordefinierte Minimalwert für den korrigierten Sauerstoffanteil kann definiert sein, um gleich jedem wünschenswerten Wert zu sein. Der vordefinierte Minimalwert für den korrigierten Sauerstoffanteil kann beispielsweise so definiert sein, dass er gleich 1,0 % ist. Wenn der korrigierte Sauerstoffanteil unter diesen Wert fällt, dann kann das Motorsteuergerät 32 die Nachverbrennungs-Kohlenwasserstoffeinspritzung verhindern und/oder Abgasbehandlungsverfahren stoppen, wie zum Beispiel die Regeneration des Dieselpartikelfilters, um unbeabsichtigte und/oder übermäßige exotherme Reaktionen in den verschiedenen Komponenten des Abgasbehandlungssystems 22 zu verhindern, sowie sichtbaren weißen Rauch und unangenehme Gerüchen aus rohen Kohlenwasserstoffe im Abgas zu vermeiden.
Es ist bekannt, den Sauerstoffanteil im Abgasstrom aus einem Modell basierend auf einem erfassten Luftmassenstrom-Wert des Verbrennungsmotors 20 und einen Wert oder eine Menge von in den Verbrennungsmotor 20 eingespritzten Kohlenwasserstoffen abzuschätzen. Der Level oder die Menge an Sauerstoff, die von einem solchen Modell berechnet ist, im Abgasstrom zu existieren, wird hierin als der vorhergesagte Sauerstoffanteil bezeichnet. Das Motorsteuergerät 32 erfasst die dem Verbrennungsmotor 20 für die Verbrennung bereitgestellte Luftmasse und entweder misst oder schätzt die Kraftstoffmenge, die in den Verbrennungsmotor 20 eingespritzt ist, und verwendet diese Werte als Eingaben in das Modell, um den vorhergesagten Sauerstoffanteil im Abgasstrom vom bestehenden Modell zu berechnen, im Allgemeinen durch Box 58 angezeigt. Es ist wichtig zu beachten, dass das Verfahren des Schätzens des Sauerstoffanteils von einem Modell basierend auf dem Luftmassenstrom und der eingespritzten Kraftstoffmenge den Sauerstoffgehalt im Abgas nicht verwendet oder tatsächlich erfasst. Dementsprechend können Fehler in entweder dem erfassten Luftmassenstrom oder in der in den Motor 20 eingespritzten Kraftstoffmenge den vorhergesagten Sauerstoffanteil verzerren und verursachen, dass das Motorsteuergerät 32 die Menge von in den Abgasstrom eingespritzten Kohlenwasserstoffen nicht richtig zu steuern. Jedoch kann das Motorsteuergerät 32 einen solchen vorhergesagten Sauerstoffanteil verwenden, um den korrigierten Sauerstoffanteil zu bestätigen, der vom erfassten Sauerstoffanteil abgeleitet ist, wie oben beschrieben.
Zusätzlich kann das Motorsteuergerät 32 den vorhergesagten Sauerstoffanteil und den korrigierten Sauerstoffanteil, im Allgemeinen durch Box 60 angezeigt, als Selbstdiagnoseprotokoll vergleichen und/oder kann entweder den vorhergesagten Sauerstoffanteil oder den korrigierten Sauerstoffanteil verwenden, um ein oder mehr Motor 20 – Vorgänge zu steuern, die nicht speziell mit der Steuerung von überschüssigen Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom verbunden sind. Durch den Vergleich des korrigierten Sauerstoffanteils mit dem vorhergesagten Sauerstoffanteil, kann das Motorsteuergerät 32 identifizieren, ob der korrigierte Sauerstoffanteil und der vorhergesagte Sauerstoffanteil sich durch einen vordefinierten Betrag unterscheiden, wodurch ein potentielles Problem mit dem Fahrzeug anzeigt wird. Wenn das Motorsteuergerät 32 bestimmt, dass sich der korrigierte Sauerstoffanteil und der vorhergesagte Sauerstoffanteil voneinander um mehr als zum Beispiel 15 % unterscheiden, wie bei 62 veranschaulicht, kann das Motorsteuergerät 32 beispielsweise ein Signal erzeugen, im Allgemeinen durch Box 64 angezeigt, das anzeigt, dass ein oder mehrere Systeme des Fahrzeugs für ordnungsgemäßen Betrieb und Funktionalität überprüft werden sollten.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, doch der Umfang der Offenbarung ist einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Ausführungsformen und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Lehren im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zur Ausführung der Offenbarung, die in den abhängigen Ansprüchen definiert werden.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erfassen eines Sauerstoffanteils eines Abgasstroms vom Verbrennungsmotor mit einem Sauerstoffsensor; Einstellen des erfassten Sauerstoffanteils des Abgases basierend auf einer Konzentration an Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom, um einen korrigierten Sauerstoffanteil zu definieren, mit einem Motorsteuergerät; und Steuern der Einspritzung von Kohlenwasserstoff in den Verbrennungsmotor mit dem Motorsteuergerät basierend auf dem korrigierten Sauerstoffanteil.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Steuern der Kohlenwasserstoffeinspritzung in den Verbrennungsmotor basierend auf dem korrigierten Sauerstoffanteil das Steuern mindestens einer Kohlenwasserstoffeinspritzrate für die in-Zylinder Verbrennung oder einer Kohlenwasserstoffeinspritzrate für ein Nachverbrennungs-Abgasbehandlungsverfahren beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Steuerung der Kohlenwasserstoffeinspritzung in den Verbrennungsmotor basierend auf dem korrigierten Sauerstoffanteil ferner als das Begrenzen der Kohlenwasserstoffeinspritzung in den Verbrennungsmotor auf eine Kohlenwasserstoffkonzentration definiert ist, die in der Lage ist mit einer Sauerstoffmenge im Abgasstrom verbrannt zu werden, die durch den korrigierten Sauerstoffanteil angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Steuerung der Kohlenwasserstoffeinspritzung in den Verbrennungsmotor basierend auf dem korrigierten Sauerstoffanteil ferner als das Steuern der Kohlenwasserstoffeinspritzung in den Verbrennungsmotor definiert ist, wenn der korrigierte Sauerstoffanteil geringer ist, als ein vordefinierter Minimalwert.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin das Bestimmen der Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom umfassend, mit dem Motorsteuergerät, wobei das Bestimmen der Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom das Berechnen der Konzentration des Abgases von einer geschätzten Menge von in den Verbrennungsmotor eingespritzten Kohlenwasserstoffen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Einstellen des erfassten Sauerstoffanteils das Korrelieren der Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom mit einem Sauerstoffkorrekturfaktor beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 6, worin das Einstellen des erfassten Sauerstoffanteils das Anwenden des Sauerstoffkorrekturfaktors auf den erfassten Sauerstoffanteil beinhaltet, um den korrigierten Sauerstoffanteil zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin das Bestimmen der Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom umfassend, mit dem Motorsteuergerät, wobei das Bestimmen der Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom das Berechnen der Konzentration des Abgases von einer geschätzten Menge von in den Verbrennungsmotor eingespritzten Kohlenwasserstoffen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend das Berechnen des vorhergesagten Sauerstoffanteils mit dem Motorsteuergerät, von einem Modell basierend auf einem erfassten Luftmassenstrom-Wert des Verbrennungsmotors und einem Wert von in den Verbrennungsmotor eingespritzten Kohlenwasserstoffen.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner das Signalisieren einer Nachricht umfassend, wenn der korrigierte Sauerstoffanteil und der vorhergesagte Sauerstoffanteil voneinander um mehr als 15 % abweichen.