DE102017103440A1 - System und Verfahren zur Bestimmung der Abgastemperatur - Google Patents

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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum genauen Schlussfolgern einer Abgastemperatur während eines Dauerzustands- und Übergangsfahrzeugbetriebs basierend auf der Einschaltdauer eines Abgassensorheizelements bereitgestellt. Es wird eine Dauerzustandstemperatur basierend auf einer Umkehrung der Einschaltdauer schlussgefolgert und dann mit einer Übertragungsfunktion eingestellt, die Übergänge, die aus Veränderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit und Last resultieren, und das Auftreten von Tip-In- und Tip-Out-Ereignissen kompensiert. Die schlussgefolgerte Temperatur kann auch derart mit einer modellierten Temperatur zum Ausmachen der Abgastemperaturüberhitzungsbedingungen verglichen werden, dass Abschwächungsmaßnahmen sofort durchgeführt werden können.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Anmeldung betrifft Systeme und Verfahren zur genauen Bestimmung einer Kraftmaschinenabgastemperatur und zum entsprechenden Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs.
  • Stand der Technik / Kurzdarstellung
  • Es kann wünschenswert sein, Abgastemperaturen einer Kraftmaschine genau zu bestimmen. Durch die Bestimmung von Kraftmaschinenabgastemperaturen kann es möglich sein, Abschwächungsmaßnahmen bereitzustellen, wenn Abgastemperaturen höher als erwünscht sind. Ferner kann die Bestimmung von Abgastemperaturen zum Auswerten des Betriebs von Abgasnachbehandlungsvorrichtungen nützlich sein. Eine Art, Abgastemperaturen zu bestimmen, ist das Installieren von Thermoelementen, Temperaturfühlern oder sonstigen Temperatursensoren in einer Auslasspassage, die Kraftmaschinenverbrennungsnebenprodukte zu Abgasnachbehandlungsvorrichtungen leitet. Jedoch können sich die Thermoelemente oder Temperaturfühler verschlechtern, wenn sie höheren Abgastemperaturen ausgesetzt werden. Ferner kann sich die Leistung von Abgastemperatursensoren verschlechtern, wenn sich säurehaltige Verbrennungsnebenprodukte an den Temperatursensoren ansammeln. Dies kann zu einem Bedarf an einem häufigen Austausch von Temperatursensoren und damit verbundenen Gewährleistungsfällen führen.
  • Ein weiterer beispielhafter Ansatz zur Bestimmung von Abgastemperaturen beinhaltet das Schlussfolgern der Abgastemperatur basierend auf einem Heizelement. Wie zum Beispiel von Ma et al. in US 8.152.369 gezeigt ist, kann der Widerstand eines Heizelements, das mit einem Abgassensor gekoppelt ist, zur Abgastemperaturschätzung verwendet werden. Darin wird eine Veränderung des Widerstands eines Heizgeräts, das verwendet wird, um die Temperatur eines Erfassungselements des Abgassensors (z. B. ein universeller Abgassauerstoffsensor bzw. UEGO) aufrechtzuerhalten, wirksam eingesetzt, um die Abgastemperatur zu schätzen.
  • Die vorliegenden Erfinder haben jedoch potenzielle Probleme bei solch einem Ansatz erkannt. Als ein Beispiel kann die Abgastemperaturschätzung aufgrund der langsamen zeitlichen Reaktion der Heizgerätschaltung verzögert sein. Als weiteres Beispiel kann ein Hitzeschild für den Sensor benötigt werden, was Hardwareanforderungen hinzufügt. Als noch ein weiteres Beispiel kann das Verwenden des Heizelements zur Sensorelementtemperatursteuerung und zur Abgastemperaturschätzung komplexe Steueralgorithmen erfordern, die rechenintensiv sind. Selbst wenn das Heizelement verwendet würde, erfordert eine genaue Abgastemperaturschätzung einen Dauerzustandskraftmaschinenbetrieb während eines längeren Zeitraums. Insbesondere können Übergänge plötzliche Temperaturänderungen an dem Auspuffrohr und dem Abgassensor hervorrufen, welche den Heizelementstrom beeinflussen. Jedoch ist es möglich, dass diese Temperatur nicht mit Änderungen der Abgastemperatur korreliert. Zum Beispiel können Übergänge zu einer Katalysator- und Sensorabkühlung führen, was zu einem zusätzlichen Katalysatorheizgerätbetrieb für die Sensortemperaturaufrechterhaltung führt. Dies würde fälschlicherweise einen Abfall der Abgastemperatur nahelegen. Selbst wenn kleine Ungenauigkeiten bei der Abgastemperaturschätzung vorhanden sind, können diese zu großen Fehlern im Kraftmaschinenbetrieb führen. Wenn zum Beispiel der Kraftmaschinenbetrieb basierend auf der unterschätzen Abgastemperatur eingestellt würde, könnte dies zu einer Abgasüberhitzung führen. Von daher beschränkt dies das Fenster von Betriebsbedingungen, wo die Abgastemperatur genau bestimmt werden kann. Daher kann es wünschenswert sein, Kraftmaschinenabgastemperaturen auf eine Art und Weise zu bestimmen, die die Möglichkeit einer Sensorverschlechterung verringert. Ferner kann es wünschenswert sein, Abgastemperaturen derart auf eine Art und Weise zu bestimmen, die genau und dynamisch ist, dass schnelle Veränderungen der Abgastemperaturen genau beobachtet werden können.
  • Die vorliegenden Erfinder haben die zuvor genannten Nachteile erkannt und ein Verfahren für eine Kraftmaschine entwickelt, das Folgendes umfasst: Schlussfolgern einer Verbundübergangsabgastemperatur basierend auf einer Einschaltdauer eines Abgassensorheizelements und ferner basierend auf Fahrzeugbedingungen während des Übergangsfahrzeugbetriebs, wobei die Fahrzeugbedingungen die Kraftmaschinenlast, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die modellierte Abgasflanschtemperatur umfassen; und Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf der Verbundübergangsabgastemperatur. Dadurch kann die Abgastemperatur zuverlässig über einen größeren Bereich von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen unter Verwendung von vorhandener Kraftmaschinenhardware geschätzt werden.
  • Als ein Beispiel kann die Einschaltdauer eines Heizgeräts, das mit einem Abgassauerstoffsensor (wie zum Beispiel ein UEGO-Sensor, der stromaufwärts von einem Abgaskatalysator gekoppelt ist, oder ein CMS-Sensor, der stromabwärts von dem Abgaskatalysator gekoppelt ist) gekoppelt ist, während des Fahrzeugbetriebs aufgenommen werden. Dies umfasst Daten, die während eines Dauerzustandsfahrzeugbetriebs sowie eines Übergangsfahrzeugbetriebs aufgenommen werden. Von daher wird das Heizgerät betrieben, um die Temperatur des Abgassensors auf einer Betriebstemperatur zu halten. Somit kann während Bedingungen, wenn die Abgastemperatur niedrig ist, die Einschaltdauer des Heizgeräts zunehmen, um eine ausreichende Wärme bereitzustellen, um den Sensor zu wärmen. Dagegen kann während Bedingungen, wenn die Abgastemperatur hoch ist, die Einschaltdauer des Heizgeräts abnehmen, da das Abgas eine ausreichende Wärme bereitstellt, um den Sensor zu wärmen. Eine Kraftmaschinensteuerung kann eine Umkehrung der aufgenommenen Einschaltdauer in eine Dauerzustandsabgastemperatur umwandeln. Dann kann eine Verbundübergangsabgastemperatur bestimmt werden, die Abgastemperaturänderungen kompensiert, die aus Fahrzeugbedingungen während eines Übergangsfahrzeugbetriebs hervorgehen, wie zum Beispiel die Übergangsveränderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Kraftmaschinenlast, das Auftreten von Tip-In- und Tip-Out-Ereignissen und Veränderungen einer modellierten Abgasflanschtemperatur. Zum Beispiel kann die Steuerung eine Übertragungsfunktion (z. B. ein Multiplikator) verwenden, um die Umkehrung der Einschaltdauer in die Dauerzustandstemperatur umzuwandeln, und dann eine Übergangseinstellung steigern, wobei sowohl ein Ausmaß der Übergangseinstellung als auch eine Steigerungsrate auf der Kraftmaschinenlast, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der modellierten Abgasflanschtemperatur basiert. Als ein Beispiel kann die Rate der Steigerung mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit verringert werden, um einen Abfall der Auspuffrohrtemperatur zu kompensieren (was einen Heizgerätbetrieb erfordert), welcher nicht mit einem entsprechenden Abfall der Abgastemperatur korreliert. Als weiteres Beispiel kann die Steigerungsrate während eines Tip-Ins verringert und während eines Tip-Outs erhöht werden, um die verschiedenen Wirkungen der Übergangsereignisse bezüglich der Abgastemperatur zu kompensieren. Ähnlich kann die Steigerungsrate eingestellt werden, um Lastveränderungen zu kompensieren. Die Verbundübergangsabgastemperatur kann dann verwendet werden, um Kraftmaschinenbetriebe einzustellen, wie zum Beispiel zum Abschwächen der Abgasüberhitzung. Als ein Beispiel kann eine Kraftmaschinenlast eingeschränkt werden, um Spitzenabgastemperaturen zu verringern, wenn die Verbundübergangsabgastemperatur erhöht ist.
  • Dadurch kann es durch Schätzen der Abgastemperatur über ein Heizgerät eines Sauerstoffsensors möglich sein, das technische Ergebnis des Messens der Abgastemperatur unter Verwendung von vorhandener Hardware bereitzustellen. Ferner kann durch Kompensieren von Veränderungen, die während des Übergangsfahrzeugbetriebs bezüglich des Heizgerätbetriebs aufgetreten sind, die sich von Veränderungen bezüglich der Abgastemperatur unterscheiden, die Genauigkeit der Abgastemperaturmessungen verbessert werden. Folglich kann es möglich sein, Abschwächungsmaßnahmen bezüglich einer übermäßigen Temperatur zeitgerecht bereitzustellen und Kraftmaschinengewährleistungsleistungen zu verringern.
  • Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bieten. Insbesondere kann der Ansatz Abgastemperaturschätzungen verbessern. Zusätzlich kann der Ansatz die Abgastemperatursensorverschlechterung verringern. Ferner kann der Ansatz Abgastemperatursensorveränderungen kompensieren, die im Laufe der Zeit auftreten, anstelle von einer Zeitsensorkompensation.
  • Die oben genannten Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, alleine betrachtet oder in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, leicht ersichtlich.
  • Es versteht sich, dass die oben stehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands aufzeigen, dessen Schutzumfang einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil der vorliegenden Offenbarung angeführten Nachteile beheben.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kraftmaschine, die Abgassauerstoffsensoren aufweist.
  • 2 zeigt ein grafisches Verhältnis zwischen der Einschaltdauer eines Abgassauerstoffsensorheizgeräts und der geschätzten Abgastemperatur.
  • 3 zeigt ein Beispiel von Abweichungen bezüglich der geschätzten Abgastemperatur während eines Übergangsfahrzeugbetriebs.
  • 4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zur Bestimmung einer Verbundübergangsabgastemperatur während des Fahrzeugbetriebs basierend auf dem Abgassensorheizgerätbetrieb.
  • 5 zeigt eine beispielhafte Übergangskompensation, die zur Bestimmung der Verbundübergangsabgastemperatur verwendet werden kann.
  • 6 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Diagnostizieren einer übermäßigen Abgastemperatur basierend auf der bestimmten Verbundübergangsabgastemperatur.
  • 7–10 zeigen beispielhafte Abgastemperatureinstellungen und Abweichungen aufgrund von variierenden Fahrzeugbedingungen während eines Übergangsfahrzeugbetriebs.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft die Bestimmung von Temperaturen in einem Kraftmaschinenabgassystem, wie zum Beispiel dem Kraftmaschinensystem aus 1. Die Abgastemperaturmessung kann basierend auf der Einschaltdauer eines Heizgeräts, das mit dem Abgassensor des Kraftmaschinensystems gekoppelt ist (2), und ferner basierend auf vorweggenommenen Abweichungen, die aus dem Übergangsfahrzeugbetrieb resultieren (3), durchgeführt werden. Eine Steuerung kann konfiguriert sein, um eine Steuerroutine durchzuführen, wie zum Beispiel die beispielhafte Routine der 4–5, um eine Verbundübergangsabgastemperatur basierend auf einer Umkehrung der Einschaltdauer des Heizgeräts und ferner basierend auf Fahrzeugbedingungen während des Übergangsbetriebs, wie zum Beispiel basierend auf Veränderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Kraftmaschinenlast und der Gaspedalposition, schlusszufolgern. Zusätzlich kann die Steuerung die Kraftmaschine basierend auf Differenzen zwischen der geschätzten Verbundübergangsabgastemperatur und einer modellierten Abgasflanschtemperatur diagnostizieren (6). Beispielhafte Abgastemperatureinstellungen und Abweichungen aufgrund von variierenden Fahrzeugbedingungen während eines Übergangsbetriebs sind bezüglich 7–10 gezeigt.
  • Bezüglich 1 wird eine Verbrennungskraftmaschine 10, die mehrere Zylinder umfasst, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt ist, durch die elektronische Kraftmaschinensteuerung 12 gesteuert. Die Kraftmaschine 10 kann in einem Antriebssystem, wie zum Beispiel einem Straßenfahrzeug 100, gekoppelt sein. Insbesondere kann die Kraftmaschine 10 in einem Fach unter der Motorhaube (nicht gezeigt) an einem vorderen Ende des Fahrzeugs 100 liegen. Das Fahrzeug 100 kann mit einem Kühlergrillverschlusssystem 160 konfiguriert sein, das mit dem vorderen Ende des Fahrzeugs gekoppelt ist. Das Kühlergrillverschlusssystem 160 kann mehrere Kühlergrills und Lüftungsgitter, deren Position über eine Kraftmaschinensteuerung eingestellt werden kann, um einen Umgebungsluftstrom zu variieren, der durch ein Fach unter der Motorhaube des Fahrzeugs geleitet wird, umfassen. Zum Beispiel kann eine Kraftmaschinensteuerung ein Signal zu einem Aktuator senden, um die mehreren Kühlergrills und/oder Lüftungsgitter in eine offenere Position zu bewegen, um den Luftstrom durch das Fach unter der Motorhaube während ausgewählten Bedingungen, wie zum Beispiel zum Steigern des Kühlens, zu erhöhen. Während anderen Bedingungen kann die Kraftmaschinensteuerung ein Signal zu dem Aktuator senden, um die mehreren Kühlergrills und/oder Lüftungsgitter in eine geschlossenere Position zu bewegen, um den Luftstrom durch das Fach unter der Motorhaube zu verringern (wie zum Beispiel zum Verringern des Luftwiderstands).
  • Die Kraftmaschine 10 umfasst eine Brennkammer 30 und Zylinderwände 32, wobei ein Kolben 36 darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Die Brennkammer 30 ist mit dem Einlasskrümmer 44 und dem Auslasskrümmer 48 über das Einlassventil 52 bzw. das Auslassventil 54 in Verbindung stehend gezeigt. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betrieben werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch einen Auslassnockensensor 57 bestimmt werden.
  • Das Kraftstoffeinspritzventil 66 wird so positioniert gezeigt, dass es den Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Als Alternative dazu kann Kraftstoff in einen Einlasskanal eingespritzt werden, was dem Fachmann als Einlasskanaleinspritzung bekannt ist. Das Kraftstoffeinspritzventil 66 liefert flüssigen Kraftstoff im Verhältnis zu einer Impulsbreite, die von der Steuerung 12 bereitgestellt wird. Kraftstoff wird dem Kraftstoffeinspritzventil 66 durch ein Kraftstoffsystem zugeführt, das einen Kraftstofftank (nicht gezeigt), eine Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) und eine Kraftstoff-Verteilerleitung (nicht gezeigt) aufweist. Außerdem steht der Einlasskrümmer 44 in der Darstellung mit einer optionalen elektronischen Drosselklappe 62 in Verbindung, die eine Position der Drosselklappenplatte 64 verstellt, um Luftstrom von einer Einlassverstärkerkammer 46 zu steuern.
  • Der Verdichter 162 saugt Luft aus dem Lufteinlasskanal 42 zur Versorgung der Verstärkerkammer 46. Abgase drehen die Turbine 164, die über die Welle 161 mit dem Verdichter 162 verbunden ist. Das Verdichterbypassventil 175 kann über ein Signal von der Steuerung 12 elektrisch betätigt werden. Das Verdichterbypassventil 175 gestattet, dass Druckluft zu dem Verdichtereinlass zurück zirkuliert wird, um den Aufladedruck zu begrenzen. Analog dazu gestattet der Wastegate-Aktuator 72, dass Abgase die Turbine 164 umgehen, so dass Aufladedruck unter verschiedenen Betriebsbedingungen gesteuert werden kann.
  • Eine verteilerlose Zündanlage 88 liefert als Reaktion auf die Steuerung 12 über eine Zündkerze 92 einen Zündfunken zu der Brennkammer 30. In der Darstellung ist eine UEGO-Sonde 126 stromaufwärts eines Katalysators 70 mit dem Auslasskrümmer 48 gekoppelt. Als Alternative dazu kann anstelle der UEGO-Sonde 126 eine Zweizustands-Lambdasonde eingesetzt werden. Ein zweiter Abgassauerstoffsensor 127 (hierin auch als Katalysatorüberwachungssensor oder CMS bezeichnet) ist stromabwärts der Turbine und der Emissionsvorrichtung 70 gemäß einer Richtung der Abgasströmung gezeigt.
  • Der Katalysator 70 kann bei einem Beispiel mehrere Katalysator-Bricks aufweisen. In einem anderen Beispiel können mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen, jeweils mit mehreren Bricks, verwendet werden. Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel ein Dreiwege-Katalysator sein.
  • In einem Beispiel ist der UEGO-Sensor 126, der stromaufwärts des Katalysators liegt, konfiguriert, um Luft-Kraftstoff-Unausgewogenheiten auszumachen, die zu einem ungenauen Verbrennen von Kraftstoff auf einer Seite eines ersten Bricks des Katalysators führen werden. Der CMS-Sensor 127, der stromaufwärts des Katalysators liegt, ist konfiguriert, um Luft-Kraftstoff-Unausgewogenheiten schlusszufolgern, die aus einem ungenauen Verbrennen von Kraftstoff auf der Seite eines zweiten Bricks des Katalysators resultieren. Von daher neigt das Abgas, das an dem CMS-Sensor erhalten wird, dazu, heißer zu sein als das Abgas, das an dem UEGO-Sensor erhalten wird.
  • Der UEGO-Sensor 126 kann ein widerstandsfähiges Heizelement 150 (hierin auch als Sensorheizgerät bezeichnet) zum Bereitstellen von Wärmeenergie zum Erhitzen eines Sauerstofferfassungselements (nicht gezeigt) des Sauerstoffsensors 126 aufweisen, wenn der Sensor 126 verwendet wird. Ähnlich kann der CMS-Sensor 127 ein widerstandsfähiges Heizelement 152 (hierin auch als Sensorheizgerät bezeichnet) zum Bereitstellen von Wärmeenergie zum Erhitzen eines Sauerstofferfassungselements (nicht gezeigt) des Sauerstoffsensors 127 aufweisen, wenn der Sensor 127 verwendet wird. Insbesondere ermöglichen es die Heizelemente 150, 152 dem UEGO-Sensor 126 und dem CMS-Sensor 127 jeweils, auf einer gewünschten Betriebstemperatur (wie zum Beispiel auf 700 °C) gehalten zu werden. Zum Beispiel kann die Einschaltdauer des Heizelements in Reaktion auf einen Fehler zwischen einer gewünschten Betriebstemperatur (eines Sollwerts) des Sensors und einer tatsächlichen Temperatur des Sensors (welche geschätzt oder schlussgefolgert werden kann) eingestellt werden. In einem Beispiel kann der Widerstand der widerstandsfähigen Heizelemente 150, 152 zwischen 2 und 20 Ohm je nach der Temperatur an einem Ort in dem Abgassystem, wo der Sauerstoffsensor 126 platziert ist, variieren.
  • Von daher kann eine Einschaltdauer der Heizelemente 150, 152 mit der Abgastemperatur mindestens während eines Dauerzustandsfahrzeugbetriebs korrelieren, wie in 2 gezeigt. Die Grafik 200 von 2 stellt eine Sauerstoffsensorheizelement-Einschaltdauer (entlang der x-Achse) gegenüber einer schlussgefolgerten Abgastemperatur (entlang der y-Achse) dar. Die Temperatur 250 stellt eine erste Temperatur dar und die Einschaltdauer 252 stellt eine erste Impulsbreite dar, die dem Ort 202 auf der Kurve 204 entspricht. Die Kurve 204 zeigt das Verhältnis zwischen der Heizgerätelement-Einschaltdauer und der schlussgefolgerten Abgastemperatur. Somit kann beobachtet werden, dass mit zunehmender Einschaltdauer (d. h. mit zunehmendem Strom, der durch das Heizgerät geleitet wird) die schlussgefolgerte Abgastemperatur abnehmen kann. Dies liegt daran, dass das Heizgerät betrieben wird, um die Temperatur des Abgassensors aufrechtzuerhalten. Somit kann während Bedingungen, wenn die Abgastemperatur niedrig ist, die Einschaltdauer des Heizgeräts zunehmen, um eine ausreichende Wärme bereitzustellen, um den Sensor zu wärmen. Dagegen kann während Bedingungen, wenn die Abgastemperatur hoch ist, die Einschaltdauer des Heizgeräts abnehmen, da das Abgas eine ausreichende Wärme bereitstellt, um den Sensor zu wärmen, und ein zusätzliches Erhitzen über das Heizgerät nicht benötigt wird. Eine Kraftmaschinensteuerung kann daher eine Umkehrung der aufgenommenen Einschaltdauer in eine Dauerzustandsabgastemperatur umwandeln.
  • Während Übergangsfahrzeugbedingungen, wie zum Beispiel, wenn das Fahrzeug mit höheren Geschwindigkeiten fährt, und während ausgedehnten Tip-In- und Tip-Out-Ereignissen des Gaspedals, können jedoch deutliche Abweichungen bezüglich der schlussgefolgerten Abgastemperatur vorhanden sein. Ähnlich können Abweichungen während des Betriebs der Lüftungsgitter und Kühlergrills des Kühlergrillverschlusssystems 160 auftreten. Dies kann auf plötzliche Temperaturänderungen an dem Auspuffrohr und dem Abgassensor zurückzuführen sein, die durch den Übergang ausgelöst werden, welche den Heizelementstrom beeinflussen. Jedoch ist es möglich, dass diese Temperaturänderungen nicht mit Änderungen der tatsächlichen Abgastemperatur korrelieren.
  • Ein Beispiel für diese Abweichung ist bezüglich der Grafik 300 aus 3 dargestellt. Darin stellt die Kurve 302 eine tatsächliche Abgastemperatur dar, wie durch einen Abgastemperatursensor geschätzt würde. Im Vergleich dazu stellt die Kurve 304 eine schlussgefolgerte Abgastemperatur dar, welche auf der Einschaltdauer eines Heizgeräts basiert, die in der Grafik 306 dargestellt ist. Alle Kurven sind im Laufe der Zeit des Fahrzeugbetriebs gezeichnet. Vor t1 kann das Fahrzeug unter Dauerzustandsbedingungen in Betrieb sein. Bei t1 kann das Fahrzeug einen Übergang durchlaufen, wie zum Beispiel aufgrund einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit oder eines ausgedehnten Tip-outs. Aufgrund eines Übergangs kann eine Katalysator- und Sensorkühlung an der Auslasspassage vorhanden sein, welche einen zusätzlichen Katalysatorheizgerätbetrieb zur Sensortemperaturaufrechterhaltung benötigt. Dies ist durch die Spitze in der Heizgeräteinschaltdauer bei t1 dargestellt. Basierend auf diesem zusätzlichen Heizgerätbetrieb kann jedoch eine Abgastemperatur fälschlicherweise bei t1 unterschätzt werden. Wenn eine Kraftmaschinensteuerung die Kraftmaschine in Reaktion auf die Abgastemperatur, die bei t1 schlussgefolgert wird, betreibt und die tatsächliche Abgastemperatur erhöht, könnte eine Abgasüberhitzung resultieren. Von daher können selbst kleine Abweichungen der Abgastemperaturschätzung deutlich größere Fehler des Kraftmaschinenbetriebs hervorrufen.
  • Angesichts des vorherigen haben die vorliegenden Erfinder einen Ansatz entwickelt, um in der Lage zu sein, die Heizgeräteinschaltdauerdaten zur genauen Abgastemperaturschätzung durch Berücksichtigen von Temperaturschwankungen, die durch Fahrzeugübergänge hervorgerufen werden, zu verwenden. Das Verfahren, das in 4–5 im Einzelnen dargestellt ist, bestimmt eine Einstellung bezüglich einer auf der Einschaltdauer basierenden Abgastemperatur basierend auf erwarteten Schwankungen und stellt eine Steigerung der Einstellung basierend auf den Übergängen ein. Zum Beispiel wird ein absolutes Ausmaß der Einstellung sowie eine Rate der Steigerung der Einstellung basierend auf Übergängen, wie zum Beispiel der Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Kraftmaschinenlast, der Gaspedalposition und der (geschätzten oder modellierten) Abgasflanschtemperatur eingestellt. Von daher kann während den Übergangskompensationen die Einschaltdauer des UEGO-Sensor-Heizgeräts weiterhin basierend auf dem Fehler zwischen dem gewünschten Sensortemperatur-Sollwert und der tatsächlichen Temperatur (wie geschätzt oder schlussgefolgert) eingestellt werden.
  • Bezug nehmend auf 1 ist die Steuerung 12 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes aufweist: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangs-Ports (I/O) 104, einen Nurlesespeicher 106, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Die Steuerung 12 ist gezeigt, wie sie diverse Signale von Sensoren empfängt, die mit der Kraftmaschine 10 gekoppelt sind, zusätzlich zu jenen Signalen, die zuvor besprochen wurden, einschließlich: der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT) von dem Temperatursensor 112, der mit der Kühlhülse 114 gekoppelt ist; eines mit einem Gaspedal 130 zum Erfassen der durch den Fuß 132 eingestellten Gaspedalposition gekoppelten Positionssensors 134; eines Luftdrucks von einem Luftdrucksensor 19; eines Klopfsensors zur Bestimmung der Zündung von Endgasen (nicht gezeigt); einer Messung des Kraftmaschinenkrümmerdrucks (MAP) von dem Drucksensor 121, der mit dem Einlasskrümmer 44 gekoppelt ist; einer Messung des Ladedrucks von dem Drucksensor 122, der mit der Verstärkungskammer 46 gekoppelt ist; eines Kraftmaschinenpositionssensors von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Position der Kurbelwelle 40 erfasst; einer Messung der Luftmasse, die in die Kraftmaschine von dem Sensor 120 eintritt (z. B. ein Hitzdrahtluftströmungsmesser); und einer Messung der Drosselposition von dem Sensor 58. Der Kraftmaschinenpositionssensor 118 erzeugt bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse, aus denen die Kraftmaschinendrehzahl (RPM – U/min) bestimmt werden kann.
  • Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren von 1 und verwendet die verschiedenen Aktuatoren von 1 zur Einstellung des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf den empfangenen Signalen und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind. Beispielhafte Aktuatoren umfassen das Kraftstoffeinspritzventil 66, die Einlassdrossel 64 sowie Lüftungsgitter und Kühlergrills des Kühlergrillverschlusssystems 160. In einem Beispiel nimmt die Steuerung die Einschaltdauer des Heizgeräts des(der) Abgassensors(Abgassensoren) auf und stellt das Kraftstoffeinspritzventil und die Einlassdrossel in Reaktion auf eine schlussgefolgerte Verbundübergangsabgastemperatur ein, die mindestens auf der Einschaltdauer des Heizgeräts und Übergängen, die während des Fahrzeugbetriebs auftreten, basiert.
  • Das Nurlesespeicher-Speichermedium 106 kann mit rechnerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die durch den Prozessor 102 zur Durchführung der unten beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die erwartet, aber nicht speziell angeführt werden, ausführbar sind. Beispielhafte Verfahren werden unter Bezugnahme auf 4–5 beschrieben.
  • In einigen Beispielen kann die Kraftmaschine mit einem Elektromotor/Batterie-System in einem Hybridfahrzeug gekoppelt sein. Das Hybridfahrzeug kann eine Parallelkonfiguration, Reihenkonfiguration oder eine Variation oder Kombinationen davon umfassen. Des Weiteren können in einigen Beispielen andere Kraftmaschinenkonfigurationen eingesetzt werden, zum Beispiel ein Dieselmotor.
  • Während des Betriebs erfährt jeder Zylinder innerhalb der Kraftmaschine 10 typischerweise einen Viertakt-Zyklus: Der Zyklus weist den Ansaughub, den Verdichtungshub, den Arbeitshub und den Auslasshub auf. Während des Ansaughubs schließt sich allgemein das Auslassventil 54 und das Einlassventil 52 öffnet sich. Über den Einlasskrümmer 44 wird Luft in die Brennkammer 30 eingeführt, und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen innerhalb der Brennkammer 30 zu vergrößern. Die Position, in der sich der Kolben 36 in der Nähe des Bodens des Zylinders und am Ende seines Hubs befindet (zum Beispiel wenn die Brennkammer 30 ihr größtes Volumen aufweist), wird typischerweise vom Fachmann unterer Totpunkt (Bottom Dead Center, BDC) genannt. Während des Verdichtungshubs sind das Ansaugventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich zum Zylinderkopf, um die Luft in der Brennkammer 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem der Kolben 36 am Ende seines Hubs und dem Zylinderkopf am nächsten ist (zum Beispiel, wenn die Brennkammer 30 ihr kleinstes Volumen aufweist), wird vom Fachmann in der Regel oberer Totpunkt (Top Dead Center, TDC) genannt. Bei einem im Folgenden als Einspritzung bezeichneten Vorgang wird Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet. Bei einem im Folgenden als Zündung bezeichneten Vorgang wird der eingespritzte Kraftstoff durch ein bekanntes Zündmittel, wie zum Beispiel eine Zündkerze 92, gezündet, was zur Verbrennung führt. Während des Arbeitshubs drücken die expandierenden Gase den Kolben 36 zum uT zurück. Die Kurbelwelle 40 wandelt Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet sich das Auslassventil 54 während des Auslasshubs, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Auslasskrümmer 48 abzugeben, und der Kolben kehrt zum oT zurück. Es sei darauf hingewiesen, dass Obiges nur als Beispiel beschrieben wird und dass die Zeitpunkte des Öffnens und/oder Schließens des Einlass- und Auslassventils variieren können, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele zu liefern.
  • Dadurch stellt das System aus 1 ein Kraftmaschinensystem bereit, das eine Kraftmaschine, die eine Einlasspassage und eine Auslasspassage aufweist; einen Abgaskatalysator, der mit der Kraftmaschinenauslasspassage gekoppelt ist; einen Abgassauerstoffsensor, der stromaufwärts des Abgaskatalysators gekoppelt ist, wobei der Sensor ein Heizgerät aufweist, um den Sensor auf einer Betriebstemperatur zu halten; ein Kraftstoffeinspritzventil, das mit einem Kraftstoffzylinder gekoppelt ist; eine Einlassdrossel, die mit der Kraftmaschineneinlasspassage gekoppelt ist; und eine Steuerung umfasst. Die Steuerung kann mit computerlesbaren Anweisungen konfiguriert sein, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um: während des Fahrzeugbetriebs eine Einschaltdauer des Heizgeräts aufzunehmen; eine Umkehrung der Einschaltdauer in eine erste Abgastemperaturschätzung umzuwandeln; eine Übertragungsfunktion basierend auf Übergängen während des Fahrzeugbetriebs zu erlernen; eine zweite Abgastemperaturschätzung basierend auf der ersten Abgastemperaturschätzung und der erlernten Übertragungsfunktion zu berechnen; und den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf der zweiten Abgastemperaturschätzung einzustellen. Der Fahrzeugbetrieb umfasst den Dauerzustands- und den Übergangsfahrzeugbetrieb. Die Übertragungsfunktion wird basierend auf einer oder mehreren einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Änderung der Kraftmaschinenlast während des Übergangsfahrzeugbetriebs erlernt. In einigen Beispielen kann die Übertragungsfunktion auch basierend auf einer Änderung der Gaspedalposition während des Übergangsfahrzeugbetriebs erlernt werden. Die Steuerung kann weitere Anweisungen aufweisen, um: Bedingungen einer übermäßigen Abgastemperatur in Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen der zweiten Abgastemperatur und einer modellierten Abgastemperatur höher als ein Schwellenwert ist, anzugeben, wobei die modellierte Abgastemperatur auf der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast und dem Zündungszeitpunkt basiert; und in Reaktion auf das Verringern einer Öffnung der Einlassdrossel zum Beschränken der Kraftmaschinenlast und das Anreichern der Kraftmaschine zu verringern.
  • Unter Bezugnahme auf 4 ist eine beispielhafte Routine 400 zum Schlussfolgern einer Verbundübergangsabgastemperatur basierend auf der Einschaltdauer eines Abgassensorheizelements und ferner basierend auf Fahrzeugbedingungen während eines Übergangsfahrzeugbetriebs gezeigt. Mindestens Teile des Verfahrens aus 4 können als in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherte ausführbare Anweisungen in der Steuerung 12 in dem System aus 1 enthalten sein. Ferner können Teile des Verfahrens aus 4 Maßnahmen sein, die durch die Steuerung 12 in der physikalischen Welt durchgeführt werden, um Fahrzeugbetriebsbedingungen zu transformieren. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 400 und der restlichen der hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung basierend auf Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, ausgeführt werden und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Kraftmaschinensystems, wie etwa den oben mit Bezug auf 1 beschriebenen Sensoren, empfangen werden. Die Steuerung kann Kraftmaschinenaktuatoren des Kraftmaschinensystems gemäß den unten beschriebenen Verfahren zum Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs einsetzen.
  • Bei 402 weist das Verfahren das Schätzen und/oder Messen von Fahrzeug- und Kraftmaschinenbetriebsbedingungen auf. Diese umfassen zum Beispiel die Kraftmaschinendrehzahl, die Kraftmaschinenlast, den Zündungszeitpunkt, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Kraftmaschinentemperatur, die Abgaskatalysatortemperatur usw. Bei 404 umfasst das Verfahren das Wiederherstellen einer Einschaltdauer für ein Abgassensor-Heizgerät. Der Abgassensor kann einer oder mehrere eines ersten Abgassauerstoffsensors, der stromaufwärts von einem Abgaskatalysators (wie zum Beispiel eines Abgas-UEGO-Sensors oder Sensors 126 von 1) gekoppelt ist, und eines zweiten Abgassauerstoffsensor, der stromabwärts von dem Abgaskatalysator (wie zum Beispiel einem Abgas-CMS-Sensor oder dem Sensor 127 aus 1) gekoppelt ist, sein. In einem Beispiel kann die Steuerung die Einschaltdauer des ersten Abgassauerstoffsensors während eines ersten Zustands, wie zum Beispiel während dem Dauerkraftmaschinenzustand, auswählen. In einem weiteren Beispiel kann die Steuerung die Einschaltdauer des zweiten Abgassauerstoffsensors während eines zweiten Zustands, wie zum Beispiel während einer harten Beschleunigung, auswählen. Wenn von daher eine Exotherme in den Zylindern aufgrund einer unangemessenen Verbrennung (wie zum Beispiel aufgrund einer Verbrennung von Luft mit unverbranntem Kraftstoff in dem Abgas) vorhanden ist, kann dieses Abgas den ersten Abgassensor passieren und nicht an dem ersten Sensor verbrennen, sondern an dem Abgaskatalysator verbrennen. Folglich kann eine Exotherme an dem zweiten Abgassensor deutlicher spürbar sein (da er stromabwärts von dem Abgaskatalysator-Brick liegt). Somit kann der zweite Sensor empfindlicher gegenüber Exothermen sein, die aus einer unvollständigen Verbrennung resultieren. Während jedoch der stromabwärtige Ort im Laufe der Zeit während einer Anfangsaufwärmphase heißer werden kann, kann der stromabwärtige Ort aufgrund der Wärmeträgheit der Katalysator-Bricks heißer sein.
  • In noch weiteren Beispielen kann die Steuerung die Einschaltdauer von Heizgeräten, die sowohl mit dem stromaufwärtigen als auch dem stromabwärtigen Abgassensor gekoppelt sind, wiederherstellen. Zum Beispiel kann die Steuerung die Einschaltdauer des ersten und zweiten Abgassauerstoffsensors während eines dritten Zustands, wie zum Beispiel während eines Zustands mit geringer Last, auswählen. Es wird zu erkennen sein, dass, wenn beide Sensoren ausgewählt werden, zwei separate Abgastemperaturmessungen für die beiden verschiedenen Abgasorte erlernt werden. Von daher umfasst das Wiederherstellen der Einschaltdauer des Heizgeräts das Wiederherstellen der unverarbeiteten (nicht eingestellten) Einschaltdauerdaten des(der) Heizgeräts(Heizgeräte). Bei 406 umfasst das Verfahren das Umkehren und Filtern der aufgenommenen Einschaltdauerdaten (inverted_htr_dc_fil). Zum Beispiel kann die Steuerung die Umkehrung der Einschaltdauer bestimmen und ein Tiefpassfilter bei dem Signal anwenden, um hochfrequentes Rauschen von Einschaltdaueränderungen mit großer Amplitude und kurzer Dauer zu entfernen.
  • Bei 408 umfasst das Verfahren das Umwandeln der umgekehrten und gefilterten Einschaltdauerdaten in eine Dauerzustandsabgastemperaturschätzung (T_ss). Dies umfasst das Anwenden einer Übertragungsfunktion zum Umwandeln der umgekehrten gefilterten Einschaltdauerdaten in eine Abgastemperatur. In einem Beispiel wird die Dauerzustandsabgastemperatur folgendermaßen bestimmt: T_ss = (slope·inverted_htr_dc_fil) + offset, wobei slope die Veränderung der Temperatur pro Veränderungsumfang bezüglich der Betriebszeit ist, zum Beispiel 1333, und offset der hypothetische Wert der Temperatur bei einer Null-Einschaltdauer ist, zum Beispiel 300.
  • Bei 410 umfasst das Verfahren das Modellieren einer Abgastemperatur (T_model) basierend auf Kraftmaschinenbetriebsbedingungen. Hierin ist die modellierte Abgastemperatur eine erwartete Abgastemperatur, die basierend auf den Fahrzeug- und Kraftmaschinenbedingungen, wie zum Beispiel basierend jeweils auf der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast, dem Luft-Kraftstoffverhältnis und dem Zündungszeitpunkt, erwartet wird. In einem Beispiel, wenn das Abgassensor-Heizgerät ein Heizgerät ist, das mit dem stromaufwärtigen Abgassensor (d. h. dem UEGO-Sensor) gekoppelt ist, ist die erwartete Abgastemperatur eine erwartete oder modellierte Abgasflanschtemperatur. In einem weiteren Beispiel, wenn das Abgassensor-Heizgerät ein Heizgerät ist, das mit dem stromabwärtigen Abgassensor (d. h. dem CMS-Sensor) gekoppelt ist, ist die erwartete Abgastemperatur eine erwartete oder modellierte Abgaskatalysatorbricktemperatur (z. B. eine modellierte Anspringtemperatur des ersten Bricks des Abgaskatalysators).
  • Bei 412 umfasst das Verfahren das Bestimmen, ob die Kraftmaschine länger als während einer Schwellendauer in Betrieb war, und ob der Abgassensor warm genug ist. Als ein Beispiel kann bestimmt werden, ob die Kraftmaschine länger als 65 Sekunden in Betrieb war, und ob sich der Abgassensor über einer Aktivierungstemperatur befindet (z. B. über 700 °C). Durch die Bestätigung, dass die Kraftmaschine lang genug in Betrieb war, kann bestimmt werden, dass die Beeinflussung eines kalten Auspuffrohrs von der Messung entfernt worden ist. Ähnlich kann durch die Bestätigung, dass der Abgassensor warm genug ist, bestimmt werden, dass die Einschaltdauer auf Veränderungen der Abgastemperatur zum Aufrechterhalten der Sensortemperatur reagiert, anstatt dessen Anfangsaufwärmen durchzuführen.
  • Wenn die ausgewählten Bedingungen nicht bestätigt werden, umfasst das Verfahren bei 414 das Festlegen einer Verbundübergangsabgastemperatur basierend auf der modellierten Abgastemperatur. Zum Beispiel kann die Verbundübergangsabgastemperatur, die zum Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs verwendet wird, als eine Funktion der modellierten Abgastemperatur (z. B. der Abgasflanschtemperatur, die basierend auf der Kraftmaschinendrehzahl, der Last und dem Zündungszeitpunkt modelliert wird) festgelegt werden. In einem Beispiel kann die Verbundübergangsabgastemperatur, die zum Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs verwendet wird, als Abgastemperatur = T_model·0,63 festgelegt werden. Da die Gastemperatur an dem Flansch am nächsten bei der Brennkammer liegt, kühlt das Gas schnell mit der Entfernung durch die Auspuffrohre ab. Daher verwendet die vorübergehende Schätzung einen Prozentsatz der Flanschtemperatur, um die Temperatur an stromabwärtigen Orten zu schätzen.
  • Nach dem Festlegen der tatsächlichen Abgastemperatur umfasst das Verfahren bei 426 das Einstellen von Kraftmaschinenbetriebsparametern bezüglich der bestimmten (festgelegten) Abgastemperatur. Zum Beispiel können Kraftmaschinenkraftstoffzufuhr- und Kraftmaschinenluftfüllungspegel basierend auf der bestimmten Abgastemperatur eingestellt werden, um Abgastemperaturen innerhalb eines Schwellenwerts zu halten. Bei 428 kann eine Diagnoseroutine, wie zum Beispiel die beispielhafte Routine aus 6, zum Abgastemperaturschutz durchgeführt werden. Darin kann eine Überhitzung diagnostiziert werden und können geeignete Abschwächungsmaßnahmen durchgeführt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 412, wenn die ausgewählten Bedingungen erfüllt werden, fährt das Verfahren zum Schlussfolgern einer Verbundübergangsabgastemperatur basierend auf der Heizgerät-Einschaltdauer (d. h. basierend auf der Dauerzustandstemperatur) und ferner basierend auf Fahrzeugzuständen während eines Übergangsfahrzeugzustands fort, wobei die Fahrzeugzustände eine oder mehrere oder jede der Kraftmaschinenlast, Fahrzeuggeschwindigkeit und Abgasflanschtemperatur umfassen. Hierin umfasst die Abgasflanschtemperatur eine erwartete oder modellierte Abgasflanschtemperatur (wie zum Beispiel T_model), die jeweils auf der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast, dem Luft-Kraftstoffverhältnis und dem Zündungszeitpunkt basiert. Zusätzlich kann die Verbundübergangsabgastemperatur ferner auf einer Kraftmaschinenlast (wie zum Beispiel nach dem Auftreten von Tip-In- und Tip-Out-Ereignissen) und dem Betrieb eines Kühlergrillverschlusssystems basieren. Wie zuvor ausgearbeitet wurde, kann nach dem Umwandeln der Umkehrung der Einschaltdauer des Sensorheizgeräts in eine erste Abgastemperaturschätzung über eine Übertragungsfunktion die Steuerung eine Übergangseinstellung steigern, wobei jede der Übergangseinstellung und einer Rate des Steigerns auf den Fahrzeugzuständen während des Übergangsbetriebs (d. h. der Kraftmaschinenlast, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Flanschtemperatur usw.) basiert.
  • Insbesondere umfasst das Verfahren bei 416 das Bestimmen einer Abgasflanschübergangskompensation (flange_gain) basierend auf einer erwarteten Abgasflanschtemperaturabweichung. Wie bei 5 ausgearbeitet ist, umfasst dies das Bestimmen, ob eine Übergangsveränderung der erwarteten Abgasflanschtemperatur (transient_ex_fl) vorliegt, sowie das Bestimmen, ob der Flanschübergang ansteigt oder abfällt. In einem Beispiel kann ein negativer Flanschtemperaturübergang in Reaktion auf die abnehmende Last und Drehzahl erwartet werden, während ein positiver Flanschtemperaturübergang in Reaktion auf eine zunehmende Last und Drehzahl erwartet werden kann.
  • Nach dem Bestimmen der Flanschübergangskompensation fährt das Verfahren bei 418 zum Bestimmen einer Fahrzeuggeschwindigkeitskompensation (vspd_gain) basierend auf einer Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit während des Übergangsfahrzeugbetriebs fort. Wie bei 5 ausgearbeitet ist, umfasst dies das Bestimmen, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt oder abnimmt, sowie das Bestimmen, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch genug ist, um ein lokalisiertes Kühlen hervorzurufen. Eine Steigerungsrate der Übergangskompensation kann dann entsprechend eingestellt werden. Zusätzlich zu der Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeitskompensation kann die Steuerung auch eine Übergangskompensation basierend auf dem Betrieb eines Kühlergrillverschlusssystems des Fahrzeugs bestimmen.
  • Nach dem Bestimmen der Fahrzeuggeschwindigkeitsübergangskompensation fährt das Verfahren bei 420 zum Bestimmen einer Kraftmaschinenlastkompensation (load_gain) basierend auf einer Veränderung der Kraftmaschinenlast während des Übergangsfahrzeugbetriebs fort. Wie in 5 ausgearbeitet ist, umfasst dies das Bestimmen, ob die Kraftmaschinenlast gering, nominell oder hoch ist, sowie das Bestimmen, ob die Kraftmaschine in einem Bereich mit hoher Last oder niedriger Last arbeitet. Eine Steigerungsrate der Übergangskompensation kann dann entsprechend eingestellt werden.
  • Nach dem Bestimmen der Kraftmaschinenlastübergangskompensation fährt das Verfahren bei 422 zum Bestimmen einer Kompensation einer geringen Last (down_gain) basierend auf dem Vorhandensein von Pedal-Tip-Out- oder -Tip-In-Ereignissen fort. Dies kann alle Tip-In- und Tip-Out-Ereignisse über den Fahrzeugbetrieb umfassen. Alternativ kann die Kompensation auf Tip-In- und Tip-Out-Ereignissen basieren, die länger als eine Schwellendauer sind, wie zum Beispiel erweiterte Tip-Ins- oder erweiterte Tip-Outs. Wie bei 5 ausgearbeitet ist, umfasst die Kompensation das Unterscheiden der Wirkung von erweiterten Tip-Ins und erweiterten Tip-Outs bezüglich der Abgastemperatur.
  • Nach dem Bestimmen der Übergangskompensationen bei 416–422 fährt das Verfahren zu 424 fort, um die Verbundübergangsabgastemperatur basierend auf der Heizgerät-Einschaltdauer und den erlernten Übergangskompensationen schlusszufolgern. Wie bezüglich 5 ausgearbeitet ist, umfasst dies das Einstellen einer Dauerzustandstemperatur, die als eine Funktion der Umkehrung der Heizgerät-Einschaltdauer mit einer Übergangseinstellung, die basierend auf einer Gesamtmenge der Übergangskompensationen gesteigert wird, erlernt wird. Von dort fährt das Verfahren zu 426 fort, um Kraftmaschinenbetriebsparameter basierend auf der bestimmten (festgelegten) Abgastemperatur einzustellen. Zum Beispiel können Kraftmaschinenkraftstoffzufuhr- und Kraftmaschinenluftfüllungspegel basierend auf der bestimmten Abgastemperatur eingestellt werden, um Abgastemperaturen innerhalb eines Schwellenwerts zu halten. Bei 428 kann dann eine Diagnoseroutine, wie zum Beispiel die beispielhafte Routine aus 6, zum Abgastemperaturschutz durchgeführt werden. Darin kann eine Überhitzung diagnostiziert werden und können geeignete Abschwächungsmaßnahmen durchgeführt werden.
  • Es wird zu erkennen sein, dass während den diversen zuvor offenbarten Übergangskompensationsverarbeitungsschritten (wie zum Beispiel bei 412–426) die Einschaltdauer des EGO-Sensor-Heizgeräts weiterhin basierend auf einem Fehler zwischen einem gewünschten Sensortemperatur-Sollwert und einer tatsächlichen Sensortemperatur (wie geschätzt oder schlussgefolgert) eingestellt werden kann. Mit anderen Worten kann die Einschaltdauer des EGO-Sensor-Heizgeräts weiterhin unabhängig von der Übergangskompensation gesteuert werden. Unter Bezugnahme auf 5 stellt das Verfahren 500 beispielhafte Übergangskompensationen dar, die auf Fahrzeugzuständen während des Übergangsbetriebs basieren. Insbesondere kann eine Steuerung in der Lage sein, Abweichungen bezüglich der Abgastemperatur (z. B. wie sehr sich die Temperatur ändern wird, ob die Temperatur ansteigen oder abfallen wird, sowie wann sich die Temperatur ändern wird) basierend auf Übergangsveränderungen in Fahrzeugzuständen vorwegzunehmen und vorherzusagen. Durch besseres Vorhersagen dieser Abweichungen und Kompensieren derselbigen können Abgastemperaturen genauer modelliert werden. Eine Übergangseinstellung einer ersten Abgastemperaturschätzung, die auf der Heizgerät-Einschaltdauer basiert, sowie eine Rate der Steigerung bezüglich der Übergangseinstellung in die erste Abgastemperaturschätzung können auf den diversen Übergangskompensationen basieren. Zum Beispiel können ein Verstärkungsfaktor und/oder eine Übertragungsfunktion eingestellt werden, um die gewünschte Rate der Steigerung und die gewünschte Übergangskompensation bereitzustellen.
  • Bei 502 kann bestimmt werden, ob die Kraftmaschinenlast höher als eine Schwellenlast ist. Von daher kann dies eine geringere Schwellenlast (Threshold_lowload) sein, unterhalb von welcher die Kraftmaschine als in einem Bereich mit geringer Last arbeitend bestimmt werden kann. In einem Beispiel kann bestimmt werden, ob die Kraftmaschinenlast höher als 0,6 ist. Hierin ist die Last als das Verhältnis von Luft, die sich in jedem Zylinder befindet, geteilt durch die maximale Menge an Luft, die sich unter Standardbedingungen ohne Verstärkung in dem Zylinder befinden könnte, definiert. Von daher würde eine Last von 1,0 das Maximum in einer selbstansaugenden Kraftmaschine unter Standardbedingungen sein. Wenn die Kraftmaschinenlast höher als die Schwellenlast ist, und sich die Kraftmaschine nicht in dem Bereich mit geringer Last befindet, umfasst das Verfahren bei 504 das Verringern der Steigerungsrate. Zum Beispiel kann die Steuerung eine Übertragungsfunktion oder einen Verstärkungsfaktor (low_load_transient_tmr), die mit der Übergangskompensation einer geringen Last verknüpft sind, verringern. In einem Beispiel kann die Übertragungsfunktion oder der Verstärkungsfaktor derart auf Null verringert werden (d. h. der Faktor kann auf Null gesetzt werden), dass keine Kompensation einer geringen Last notwendig ist. Die Übertragungsfunktion wird bei einer mittleren Last abgebildet. Somit muss die Übertragungsfunktion nicht eingestellt werden, um entweder geringe oder hohe Bedingungen zu berücksichtigen, wenn sich die Last innerhalb des Bereichs befindet. Wenn die Kraftmaschinenlast geringer als die Schwellenlast ist, und die Kraftmaschine als in dem Bereich mit geringer Last befindlich bestimmt wird, umfasst das Verfahren bei 506 das Steigern einer negativeren Kompensation. Zum Beispiel kann die Steuerung die Übertragungsfunktion oder den Verstärkungsfaktor (low_load_transient_tmr), die mit der Übergangskompensation einer geringen Last verknüpft sind, erhöhen. Der Kalibrieraufwand würde die Verstärkung der Kompensation einer geringen Last während einer warmen oder gemäßigten Umgebungstemperatur bestimmen. Während extrem kalten Umgebungen kann beobachtet werden, dass die Verstärkung aufgrund der erhöhten Wirkung von kalter Luft, die das Auspuffrohr kühlt, welches den Sensor berührt, unterschiedlich ist und die Einschaltdauer stärker beeinflussen würde, um die Sensortemperatur aufrechtzuerhalten. Daher kann die Verstärkung basierend auf der Umgebungstemperatur eingestellt werden.
  • Von jedem der Schritte 504 und 506 fährt das Verfahren zu 508 fort. Bei 508 umfasst das Verfahren das Bestimmen einer Veränderung der modellierten Abgasflanschtemperatur (basierend auf der Kraftmaschinendrehzahl, Last und dem Zündungszeitpunkt modelliert). Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob eine Übergangsveränderung der erwarteten Abgasflanschtemperatur (transient_ex_fl) vorliegt, sowie bestimmt werden, ob der Flanschübergang ansteigt oder abfällt. In einem Beispiel kann ein negativer Flanschtemperaturübergang in Reaktion auf die abnehmende Kraftmaschinenlast und -drehzahl erwartet werden, während ein positiver Flanschtemperaturübergang in Reaktion auf eine zunehmende Last und Drehzahl erwartet werden kann.
  • Bei 510 kann bestimmt werden, ob ein negativer Übergang bei der erwarteten Abgasflanschtemperatur vorhanden ist (d. h., es kann bestimmt werden, ob die erwartete Abgasflanschtemperatur abnimmt). Wenn dem nicht so ist, dann umfasst das Verfahren bei 512 das Erhöhen der Steigerungsrate. Zum Beispiel kann die Steuerung die Übertragungsfunktion oder den Verstärkungsfaktor (flange_gain), die mit der Flanschübergangskompensation verknüpft sind, erhöhen. Die Steuerung kann die Flanschverstärkung auf einen vorab festgelegten höheren Wert, wie zum Beispiel auf 0,75, festlegen.
  • Wenn bestimmt wird, das positive Übergänge vorhanden sind, dann umfasst das Verfahren bei 514 das Erhöhen der Steigerungsrate. Zum Beispiel kann die Steuerung die Übertragungsfunktion oder den Verstärkungsfaktor (flange_gain), die mit der Flanschübergangskompensation verknüpft sind, erhöhen. Die Steuerung kann die Flanschverstärkung auf einen anderen vorab festgelegten Wert, wie zum Beispiel auf 1,7, festlegen. Wenn bestimmt wird, dass keine wesentlichen Übergänge vorhanden sind, und dass sich die erwartete Abgasflanschtemperatur im Wesentlichen in einem Dauerzustand befindet, dann umfasst das Verfahren bei 512 und 514 das Verringern der Steigerungsrate, da der Flanschübergang nahe bei Null liegen würde, selbst wenn er mit der Flanschverstärkung multipliziert wird.
  • In einem Beispiel können negative Übergänge während eines kurzen Fahrergaspedal-Tip-Outs vorhanden sein. In Reaktion auf das Tip-Out kann die Steuerung die Flanschverstärkung auf den vorab festgelegten Wert, wie zum Beispiel auf 0,75, festlegen. In einem anderen Beispiel können positive Übergänge während eines kurzen Fahrergaspedal-Tip-Ins vorhanden sein. In Reaktion auf das Tip-In kann die Steuerung die Flanschverstärkung auf den vorab festgelegten Wert, wie zum Beispiel auf 1,7, festlegen. Somit kann die Steigerungsrate in Reaktion auf das Fahrerpedal-Tip-In-Ereignis erhöht und in Reaktion auf das Fahrerpedal-Tip-Out-Ereignis verringert werden. Durch Festlegen der Flanschübergangskompensationsverstärkung auf 1,7 kann die Wirkung des Flanschübergangs bezüglich der Kompensation während positiven Übergängen größer sein. Ähnlich kann durch Festlegen der Flanschübergangskompensation auf 0,75 die Wirkung des Flanschübergangs bezüglich der Kompensation während negativen Übergängen kleiner sein. Durch Anwenden eines höheren Verstärkungsfaktors für das Tip-In im Vergleich zu dem Tip-Out wird das Unterschätzen der Verbundübergangsabgastemperatur verringert, wobei die Abgastemperatursteuerung verbessert wird.
  • Von jedem der Schritte 512 und 514 fährt das Verfahren zu 516 fort. Bei 516 kann bestimmt werden, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine Schwellengeschwindigkeit ist. In einem Beispiel kann bestimmt werden, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als 55 mph ist. Wenn dem so ist, dann kann bei 518 zum Kompensieren der Auspuffrohr- und Sensorkühlung aufgrund der höheren Fahrzeuggeschwindigkeit die Steuerung die Steigerungsrate erhöhen. Zum Beispiel kann die Steuerung eine Übertragungsfunktion oder einen Verstärkungsfaktor (vspd_transient_tmr), die mit der Geschwindigkeitsübergangskompensation verknüpft sind, erhöhen und einschließen. Ansonsten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als die Schwellengeschwindigkeit ist, kann die Steuerung bei 520 die Steigerungsrate verringern. Zum Beispiel kann die Steuerung die Übertragungsfunktion oder den Verstärkungsfaktor (vspd_transient_tmr), die mit der Geschwindigkeitsübergangskompensation verknüpft sind, verringern und einschließen.
  • Von jedem der Schritte 518 und 520 fährt das Verfahren zu 522 fort. Bei 522 kann bestimmt werden, ob die Kraftmaschinenlaufzeit eine Schwellenlaufzeit überschritten hat. In einem Beispiel kann bestimmt werden, ob die Kraftmaschine länger als 300 Sekunden in Betrieb war. Wenn dem nicht so ist, fährt das Verfahren zu 524 fort, wo bestimmt wird, ob die Kraftmaschinenlast höher als eine Schwellenlast ist. Von daher kann dies eine höhere Schwellenlast (Threshold_highload) sein, oberhalb von welcher die Kraftmaschine als in einem Bereich mit hoher Last arbeitend bestimmt werden kann. In einem Beispiel kann bestimmt werden, ob die Kraftmaschinenlast höher als 1,4 ist. Wenn die Kraftmaschinenlast geringer als die Schwellenlast ist, und sich die Kraftmaschine nicht in dem Bereich mit hoher Last befindet, umfasst das Verfahren bei 528 das Verringern der Steigerungsrate. Zum Beispiel kann die Steuerung eine Übertragungsfunktion oder einen Verstärkungsfaktor (high_load_transient_tmr), die mit der Übergangskompensation einer hohen Last verknüpft sind, verringern. In einem Beispiel kann die Übertragungsfunktion oder der Verstärkungsfaktor derart auf Null verringert werden (d. h. der Faktor wird auf Null gesetzt), dass keine Kompensation einer hohen Last notwendig ist. Hierin wird das Sensor-Gastemperatur-Verhältnis schrittweise wiederhergestellt, nachdem das Ereignis der hohen Last endet, da die Grundübertragungsfunktion der Einschaltdauer bezüglich der Temperatur unter mittleren Lastbedingungen abgebildet wird. Wenn die Kraftmaschinenlast höher als die Schwellenlast ist, und die Kraftmaschine als in dem Bereich mit hoher Last befindlich bestimmt wird, umfasst das Verfahren bei 526 das Erhöhen der Steigerungsrate. Zum Beispiel kann die Steuerung die Übertragungsfunktion oder den Verstärkungsfaktor (high_load_transient_tmr), die mit der Übergangskompensation einer hohen Last verknüpft sind, erhöhen. Hierin muss die erhöhte Gastemperatur bezüglich der Sensortemperatur, die während hohen Lasten existiert, kompensiert werden, da die Grundübertragungsfunktion der Einschaltdauer bezüglich der Temperatur unter mittleren Lastbedingungen abgebildet wird.
  • Nach dem Bestimmen der Kompensation einer hohen Last fährt das Verfahren zu 530 fort. Von daher, wenn die Kraftmaschinenlaufzeit länger als die Schwellendauer war, kann das Verfahren direkt zu 530 fortfahren, ohne die Kompensation einer hohen Last zu erfordern. Nachdem das Auspuffrohr heiß ist, wird der Sensor nicht durch ein kaltes Rohr beeinflusst, so dass die spezielle Kompensation einer hohen Last nicht mehr erforderlich ist.
  • Dadurch werden Übergangskompensationen bestimmt, die sich auf die Übergangseinstellung der auf der Heizgerät-Einschaltdauer basierenden Abgastemperatur sowie die Steigerungsrate der Übergangseinstellung auswirken. Insbesondere wird mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit über eine Schwellengeschwindigkeit die Steigerungsrate erhöht, wird mit zunehmender Kraftmaschinenlast über eine Schwellenlast die Steigerungsrate erhöht, wird in Reaktion auf einen Übergang bezüglich der erwarteten Abgasflanschtemperatur (oder erwarteten Abgaskatalysatorbricktemperatur, wie zuvor analysiert wurde) die Steigerungsrate erhöht und wird in Reaktion auf ein Ereignis mit geringer Last die Steigerungsrate verringert.
  • In einigen Beispielen, wie zum Beispiel, wo der Abgassensor stromabwärts von dem Abgaskatalysator gekoppelt ist, kann die Steigerungsrate ferner auf einer erwarteten Abgaskatalysatorbricktemperatur basieren, die basierend auf der Kraftmaschinendrehzahl, der Last und dem Zündungszeitpunkt modelliert wird.
  • Bei 530 umfasst das Verfahren das Bestimmen oder Berechnen der schlussgefolgerten Verbundübergangsabgastemperatur basierend auf der Heizgerät-Einschaltdauer (insbesondere der Dauerzustandstemperatur, die basierend auf der Umkehrung der Heizgerät-Einschaltdauer bestimmt wird) sowie jeder der mehreren erlernten Übergangskompensationen. Insbesondere kann die Steuerung für jede Übergangskompensation eine absolute Kompensationsmenge sowie eine Steigerungsrate der Kompensation (den Verstärkungsfaktor) bestimmen. Die Steuerung kann dann eine Integrierte oder eine Gesamtmenge der Kompensationen erlernen und dies zu der Heizgerät-Einschaltdauer basierend auf der Temperatur zum Schlussfolgern der Verbundübergangsabgastemperatur hinzufügen. Zum Beispiel kann die Steuerung die Verbundübergangsabgastemperatur folgendermaßen schlussfolgern: T_exh = T_ss + (flange_gain·transient_ext_fl) + (low_load_gain·low_load_transient_tmr) + (vspd_gain·vspd_transient_tmr) + (high_loadload_gain·high_load_transient_tmr)
  • Unter Bezugnahme auf 6 ist eine beispielhafte Diagnoseroutine 600 gezeigt. Das Verfahren ermöglicht eine frühe Erfassung einer Exotherme (wie zum Beispiel von einem nicht gemessenen Kraftstoff bzw. Luft) und eine frühe Abschwächung der Überhitzung.
  • Bei 602 umfasst das Verfahren das Wiederherstellen der Verbundübergangsabgastemperatur (T_exh), die basierend auf der Abgassensorheizgerät-Einschaltdauer und ferner basierend auf Übergangsfahrzeugzuständen geschätzt wird. Von daher ist dies die Verbundübergangstemperatur, die bei 424 in 4–5 geschätzt wird. Bei 604 umfasst das Verfahren das Wiederherstellen einer modellierten Abgasflanschtemperatur (T_model), die basierend auf Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, wie zum Beispiel der Kraftmaschinendrehzahl, der Last, dem Luft-Kraftstoffverhältnis und dem Zündungszeitpunkt, geschätzt wird. Von daher ist dies die Verbundübergangstemperatur, die bei 410 in 4 geschätzt wird.
  • Bei 606 kann die Verbundübergangsabgastemperatur mit der modellierten Abgasflanschtemperatur verglichen werden, und kann bestimmt werden, ob die Verbundübergangsabgastemperatur höher als die modellierte Abgasflanschtemperatur ist. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob sie sich um mehr als eine Schwellenmenge unterscheiden. Wenn dem so ist, dann kann schlussgefolgert werden, dass eine Exotherme aufgrund der Verbrennung von Kraftstoff an dem Abgaskatalysator vorliegt. Zum Beispiel kann die Exotherme aus unverbranntem Kraftstoff, der aus dem Zylinder entweicht und an dem Abgaskatalysator verbrennt, resultiert haben. In einem weiteren Beispiel kann bestimmt werden, dass eine Abgasleckage vorhanden ist. In noch einem weiteren Beispiel kann bestimmt werden, dass Kraftmaschinenbetriebszustände ein Abgas erzeugen, dass heißer ist als erwartet.
  • In Reaktion auf die Bestimmung einer Exotherme wird bei 610 der Kraftmaschinenbetrieb eingestellt, wobei das Einstellen das Beschränken einer Kraftmaschinenlast zum Verringern von Spitzenabgastemperaturen umfasst. In einem Beispiel kann die Kraftmaschinenlast auf 1,5 begrenzt werden. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Signal zu einem Einlassdrosselaktuator senden, um eine Öffnung der Einlassdrossel zu verringern, die mit der Einlasspassage der Kraftmaschine gekoppelt ist. Folglich wird die Menge an Einlassluftfüllung verringert, die in den Kraftmaschinenzylindern aufgenommen wird, wodurch eine Kraftmaschinenlast eingeschränkt wird. In einem Beispiel kann die Kraftmaschine in einen Betriebsmodus mit beschränkter Last eintreten, um die erlaubte Spitzenabgastemperatur um 200 °C zu verringern. Zusätzlich kann die Steuerung einen Diagnosecode in Reaktion darauf, dass die Differenz zwischen der Verbundübergangsabgastemperatur und der modellierten Abgasflanschtemperatur höher als eine Schwellenmenge ist, festlegen. Der Diagnosecode kann einen Genauigkeitsfehler bei der Abgastemperaturschätzung anzeigen.
  • Bezüglich 606, wenn die Verbundübergangstemperatur nicht höher als die modellierte Abgasflanschtemperatur (zum Beispiel um mehr als eine Schwellenmenge) ist, dann vergleicht das Verfahren bei 608 die modellierte Abgaskatalysatortemperatur mit einer Schwellentemperatur. Von daher kann die Schwellentemperatur bei 608 auf einer Temperatur basieren, oberhalb von welcher die Lebensdauer des Katalysators verringert ist, und kann die Wirkung eines erweiterten Spitzenleistungsbetriebs widerspiegeln. In einem Beispiel beträgt die Schwellentemperatur 900 °C. Wenn die modellierte Abgasflanschtemperatur nicht höher als die Schwellentemperatur ist, dann umfasst das Verfahren bei 614 das Löschen beliebiger Diagnosecodes, die zu der Abgastemperaturschätzung gehören, und das Ermöglichen eines Austritts aus dem Abgaskatalysatoraufwärmmodus, wenn die modellierte Katalysatortemperatur oberhalb der Ausschalttemperatur des Abgaskatalysators liegt.
  • Wenn die modellierte Katalysatortemperatur höher als die Schwellentemperatur ist, dann umfasst das Verfahren bei 612 das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs zum Abschwächen der Abgasüberhitzung und Schützen der Kraftmaschine vor hohen Temperaturen. Das Einstellen kann das Anreichern der Kraftmaschine zum Verringern von Spitzenabgastemperaturen umfassen. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Signal zu einem Kraftstoffeinspritzventil senden, um eine Impulsbreite des Einspritzventils zu erhöhen. Folglich kann die Kraftmaschine mit einem fetteren als einem Stöchiometrie-Luft-Kraftstoffverhältnis betrieben werden. Zum Beispiel kann die Kraftmaschine mit einem Luft-Kraftstoffverhältnis von 0,7 betrieben werden. Der fette Betrieb kann während einer vorab definierten Dauer (z. B. einer Anzahl an Verbrennungsereignissen oder Kraftmaschinenzyklen) fortgeführt werden. Alternativ kann das Anreichern fortgeführt werden, bis die modellierte Abgastemperatur niedriger als eine untere Schwellentemperatur ist. In einem Beispiel kann die Steuerung neben dem Anreichern der Kraftmaschine auch die Kraftmaschinenlast beschränken. Zusätzlich kann die Steuerung vorübergehend das Eintreten in einen Verlangsamungs-Kraftstoff-Ausschalt(DFSO)-Betriebsmodus hemmen. Selbst wenn zum Beispiel die Kraftmaschine in einen Zustand mit geringer Last eintritt, wo in einen DFSO eingetreten würde, wird der Eintritt in den DFSO deaktiviert. Dies ist darauf zurückzuführen, dass unverbrannter Kohlenwasserstoff an dem Katalysator zu Beginn des DFSO unter Ansteigen der Katalysatortemperatur, insbesondere während einer Anreicherung, zum Steuern der bereits heißen Katalysatortemperatur verbrennen wird. Die Steuerung kann auch einen Diagnosecode in Reaktion darauf, dass die modellierte Abgasflanschtemperatur höher als die Schwellentemperatur ist, festlegen. Der Diagnosecode kann einen Genauigkeitsfehler bei der Abgastemperaturschätzung anzeigen. Zusätzlich kann aufgrund der Übereinstimmung (oder geringeren Differenz) zwischen der modellierten Abgasflanschtemperatur und der Verbundübergangsabgastemperatur (in dem Verarbeitungsschritt bei 606) schlussgefolgert werden, dass das Anreichern die gewünschte Abgaskühlung bereitstellen wird.
  • Es wird zu erkennen sein, dass, wenngleich die Verfahren von 4–6 die modellierte Abgastemperatur als eine modellierte oder erwartete Abgasflanschtemperatur beschreiben, in alternativen Beispielen die modellierte Abgastemperatur eine modellierte oder erwartete Abgaskatalysatorbricktemperatur umfassen kann. Wenn zum Beispiel die Heizgerät-Einschaltdauer dem Heizgerät eines ersten stromaufwärtigen Abgassensors (z. B. eines UEGO-Sensors) entspricht, kann die modellierte Abgastemperatur die erwartete Abgasflanschtemperatur sein (da der Abgasflansch unmittelbar stromaufwärts von dem UEGO-Sensor liegt). Wenn in einem anderen Beispiel die Heizgerät-Einschaltdauer dem Heizgerät eines zweiten stromabwärtigen Abgassensors (z. B. eines CMS-Sensors) entspricht, kann die modellierte Abgastemperatur die erwartete Abgaskatalysatorbricktemperatur sein (da der Abgaskatalysator-Brick unmittelbar stromaufwärts von dem CMS-Sensor liegt). In beiden Fällen kann die erwartete Abgasflanschtemperatur und die erwartete Abgaskatalysatorbricktemperatur basierend auf Kraftmaschinenbetriebsbedingungen einschließlich mindestens der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast, dem Luft-Kraftstoffverhältnis und dem Zündungszeitpunkt modelliert werden. In noch weiteren Beispielen kann die Routine aus 4–6 jeweils separat für den stromaufwärtigen UEGO-Sensor und den stromabwärtigen CMS-Sensor durchgeführt werden.
  • Beispielhafte Abgastemperaturabweichungen sind nun bezüglich 7–10 dargestellt. 7 zeigt ein erstes Beispiel einer Abgastemperaturabweichung in der Grafik 700. Insbesondere ist eine Einschaltdauer eines Abgassensorheizgeräts in der Grafik 702 gezeigt. Eine Abweichung bei einer modellierten Abgasflanschtemperatur ist in der Grafik 710 gezeigt. Die Abgastemperatur, die basierend auf der Heizgerät-Einschaltdauer geschätzt wird und den Flanschtemperaturübergang kompensiert, ist in der Grafik 704 gezeigt und mit einer Abgastemperaturschätzung ohne Übergangskompensation (Grafik 706) sowie einer tatsächlichen Temperatur, die durch einen Abgastemperatursensor geschätzt wird (Grafik 708), verglichen. Alle Grafiken werden als Funktion der Zeit der Fahrzeugfahrt dargestellt.
  • In dem dargestellten Beispiel kann eine Abgasflanschtemperaturabweichung bei t1 vorhanden sein. Zum Beispiel kann ein Tip-In-Ereignis bei t1 vorhanden sein. Die Erhöhung der Last führt dazu, dass mehr Abgas erzeugt wird, das jedoch kälter als der Sensor ist. Folglich kann sich die Einschaltdauer des Heizgeräts erhöhen. Wenngleich die Abgastemperatur vorübergehend abfällt, kehrt sie schnell zu dem höheren Wert zurück, wie durch die Ausgabe des Temperatursensors angezeigt wird (wie in der gestrichelten Grafik 708 mit großen Strichen gezeigt ist). Die Einschaltdauer des Heizgeräts kehrt jedoch nur zurück, wenn die Last abnimmt und zu Dauerzustandswerten zurückkehrt. Wenn folglich die Abgastemperatur basierend nur auf der Heizgerät-Einschaltdauer und ohne Kompensation der Abweichung geschätzt wird (wie in der gestrichelten Grafik 706 mit kleinen Strichen gezeigt ist), kann die Abgastemperatur unterschätzt werden. Durch Kompensieren der Abfälle über eine Übergangskompensation kann die schlussgefolgerte Verbundübergangsabgastemperatur (durch die Grafik 704 mit durchgezogener Linie gezeigt) besser mit dem Wert übereinstimmen, der durch den Temperatursensor geschätzt wird. Insbesondere durch Hinzufügen bezüglich des Übergangswerts der schlussgefolgerten Abgasflanschtemperatur können große Abfälle beseitigt werden. Zum Beispiel können ansteigende Übergänge verwendet werden, um die großen Abfälle zu kompensieren. Folglich wird die Größe des Fehlers verringert.
  • 8 zeigt ein weiteres Beispiel einer Abgastemperaturabweichung in der Grafik 800. Darin ist ein Übergang bei der Abgasflanschtemperatur, der von einem Betrieb bei geringer Last (low_load_compensation) resultiert, in der Grafik 808 gezeigt. Die Abgastemperatur, die basierend auf der Heizgerät-Einschaltdauer geschätzt wird und den Flanschtemperaturübergang kompensiert, ist in der Grafik 802 gezeigt und mit einer Abgastemperaturschätzung ohne Übergangskompensation (Grafik 804) sowie einer tatsächlichen Temperatur, die durch einen Abgastemperatursensor geschätzt wird (Grafik 806), verglichen. Alle Grafiken werden als Funktion der Zeit der Fahrzeugfahrt dargestellt.
  • In dem dargestellten Beispiel sind Zeiträume eines Betriebs mit geringer Last mit einer zusätzlichen Kompensation versehen. Von daher kann dies eine Kompensation einer geringen Last bilden. Zum Beispiel kann ein erweitertes Tip-Out (z. B. ein erweiterter Leerlaufzustand) zwischen t1 und t2 vorhanden sein. Die nicht eingestellte Abgastemperaturschätzung basierend nur auf der Heizgerät-Einschaltdauer (kleine gestrichelte Linie 804) verfolgt die Abwärtsrichtung der temperatursensorbasierten Temperatur (große gestrichelte Linie 806) nicht. Um den Fehler zu verringern, steigert die Kompensation eine Übergangsverringerung der Abgastemperatur, wann immer die Last unterhalb eines Schwellenwerts liegt, und verringert die Übergangsverringerung der Abgastemperatur, wann immer die Last oberhalb des Schwellenwerts liegt. Zum Beispiel kann die Steuerung den Übergang steigern, was zu einer Subtraktion von 1 Grad Celsius pro Sekunde der Abgastemperatur führt, die auf der Heizgerät-Einschaltdauer basiert, wenn die Last während 200 ms höher als 0,6 ist (oder einer Subtraktion von 5 Grad Celsius pro Sekunde der Abgastemperatur, die auf der Heizgerät-Einschaltdauer basiert, wenn die Last während 1 s höher als 0,6 ist). Der Übergang kann verringert werden, wenn die Last unter 0,6 liegt. Mit anderen Worten verwendet die Steuerung einen unterschiedlichen Multiplikator für positive Flanschübergänge gegenüber negativen Flanschübergängen.
  • 9 zeigt noch ein weiteres Beispiel einer Abgastemperaturabweichung in der Grafik 900. Darin werden Übergänge der Abgasflanschtemperatur kompensiert, die aus einer Veränderung der Kraftmaschinenlast (in der Grafik 908 gezeigt) resultieren. Die Abgastemperatur, die basierend auf der Heizgerät-Einschaltdauer geschätzt wird und den Flanschtemperaturübergang kompensiert, ist in der Grafik 902 gezeigt und mit einer Abgastemperaturschätzung ohne Übergangskompensation (Grafik 904) verglichen. Alle Grafiken werden als Funktion der Zeit der Fahrzeugfahrt dargestellt.
  • In dem dargestellten Beispiel können unterbrochene Tip-Ins vorhanden sein, wobei einige Tip-Ins große Tip-Ins sind. Zum Beispiel können große Tip-Ins bezüglich Lasten vorhanden sein, die höher als 1,4 sind, wie zum Beispiel bei t1 und t2 gezeigt ist. Die großen Tip-Ins sind mit einer zusätzlichen Kompensation versehen. Von daher kann dies eine Kompensation einer hohen Last bilden. Hierin wird das Abgas bei höheren Lasten tatsächlich heißer als die nicht eingestellte Abgastemperaturschätzung vorhersagen würde. Die nicht eingestellte Abgastemperaturschätzung basierend nur auf der Heizgerät-Einschaltdauer (kleine gestrichelte Linie 904) verfolgt die Aufwärtsrichtung einer temperatursensorbasierten Temperatur (nicht gezeigt) nicht. Mit anderen Worten würde die nicht eingestellte Temperatur die tatsächliche Temperatur unterschreiten. Um den Fehler zu verringern, steigert die Kompensation eine Übergangserhöhung der Abgastemperatur, wann immer die Last oberhalb eines Schwellenwerts liegt, und verringert die Übergangserhöhung der Abgastemperatur, wann immer die Last unterhalb des Schwellenwerts liegt. Zum Beispiel kann die Steuerung den Übergang steigern, was zu einer Erhöhung von 10 Grad Celsius pro Sekunde der Abgastemperatur führt, die auf der Heizgerät-Einschaltdauer für jede Sekunde des Kraftmaschinenbetriebs bei einer Last, die höher als 1,4 ist, basiert. Der Übergang kann verringert werden, wenn die Last unter 1,4 liegt. Mit anderen Worten verwendet die Steuerung einen unterschiedlichen Multiplikator für positive Flanschübergänge gegenüber negativen Flanschübergängen.
  • 10 zeigt noch ein weiteres Beispiel einer Abgastemperaturabweichung in der Grafik 1000. Darin werden Übergänge der Abgasflanschtemperatur kompensiert, die aus einer Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit (in der Grafik 1006 gezeigt) resultieren. Die Abgastemperatur, die basierend auf der Heizgerät-Einschaltdauer geschätzt wird und den Flanschtemperaturübergang kompensiert, ist in der Grafik 1002 gezeigt und mit einer Abgastemperaturschätzung ohne Übergangskompensation (Grafik 1004) verglichen. Alle Grafiken werden als Funktion der Zeit der Fahrzeugfahrt dargestellt.
  • In dem dargestellten Beispiel können Spitzen der Fahrzeuggeschwindigkeit und ein erweiterter Fahrzeugbetrieb bei der höheren Geschwindigkeit vorhanden sein. Zum Beispiel können Segmente des Fahrzeugbetriebs bei oder über 55 mph vorhanden sein, wie bei t1 und t2 gezeigt ist. Die höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten werden mit einer zusätzlichen Kompensation versehen. Von daher kann dies eine Kompensation der Fahrzeuggeschwindigkeit bilden. Hierin wird bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten das Auspuffrohr kühler als das Abgas. Der erhöhte Wärmeverlust von dem UEGO zu dem luftgekühlten Auspuffrohr bringt das Heizgerät dazu, härter zu arbeiten. Folglich erhöht sich die Heizgerät-Einschaltdauer und würde die nicht eingestellte Abgastemperaturschätzung eine höhere Abgastemperatur als die tatsächlich vorhandene vorhersagen. Die nicht eingestellte Abgastemperaturschätzung basierend nur auf der Heizgerät-Einschaltdauer (kleine gestrichelte Linie 1004) verfolgt die Aufwärtsrichtung einer temperatursensorbasierten Temperatur (nicht gezeigt) nicht. Mit anderen Worten würde die nicht eingestellte Temperatur die tatsächliche Temperatur unterschreiten. Um den Fehler zu verringern, steigert die Kompensation eine Übergangserhöhung der Abgastemperatur, wann immer die Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb einer Schwellengeschwindigkeit liegt, und verringert die Übergangserhöhung der Abgastemperatur, wann immer die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb der Schwellengeschwindigkeit liegt. Zum Beispiel kann die Steuerung den Übergang steigern, was zu einer Erhöhung von 2,5 Grad Celsius der Abgastemperatur führt, die auf der Heizgerät-Einschaltdauer für jede Sekunde des Fahrzeugbetriebs bei einer Geschwindigkeit, die höher als 55 mph ist, basiert. Der Übergang kann verringert werden, wenn die Geschwindigkeit unter 55 mph liegt.
  • Es wird zu erkennen sein, dass 7–10 die diversen Übergangskompensationen aufgegliedert darstellen. Jedoch kann die Steuerung eine oder mehrere der diversen Kompensationen zeitgleich basierend auf Veränderungen der Fahrzeugbedingungen durchführen, um die Abgastemperatur genauer wiederzugeben.
  • Dadurch kann eine Abgastemperatur unter Verwendung des Heizgeräts eines vorhandenen Abgassauerstoffsensors genau gemessen werden, während erwartete Abweichungen der Temperatur besser kompensiert werden. Das technische Ergebnis ist, dass vorhandene Sensoren wirksam für zusätzliche Messungen eingesetzt werden können. Zusätzlich, selbst wenn ein Abgastemperatursensor in dem Kraftmaschinensystem vorhanden ist, kann die modellierte Abgastemperatur basierend auf der Ausgabe des Sensors bestätigt oder korrigiert werden. Durch Kompensieren von Abweichungen der Abgastemperatur, die aus Veränderungen der Fahrzeugbedingungen während des Fahrzeugbetriebs resultieren, kann eine zuverlässigere Abgastemperaturschätzung bestimmt werden. Von daher ermöglicht dies ein schnelleres Ausmachen von Abgasexothermen, was ein zeitgerechtes Durchführen von Abschwächungsmaßnahmen ermöglicht. Folglich wird die Abgaskomponentenverschlechterung verringert.
  • Ein beispielhaftes Verfahren für eine Fahrzeugkraftmaschine umfasst Folgendes:
    Schlussfolgern einer Verbundübergangsabgastemperatur basierend auf einer Einschaltdauer eines Abgassensorheizelements und ferner basierend auf Fahrzeugbedingungen während des Übergangsfahrzeugbetriebs, wobei die Fahrzeugbedingungen die Kraftmaschinenlast, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die modellierte Abgasflanschtemperatur oder modellierte Katalysatortemperatur umfassen; und Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf der Verbundübergangsabgastemperatur. In dem vorherigen Beispiel umfasst das Verfahren zusätzlich oder wahlweise das Einstellen der Einschaltdauer des Abgassensorheizelements basierend auf einem Fehler zwischen einer erwünschten Abgassensortemperatur und einer tatsächlichen Abgassensortemperatur. In einem beliebigen oder allen der vorherigen Beispiele ist der Abgassensor zusätzlich oder wahlweise einer oder mehrere eines ersten Abgassauerstoffsensors stromaufwärts eines Abgaskatalysators und eines zweiten Abgassauerstoffsensors, der stromabwärts von dem Abgaskatalysator gekoppelt ist. In einem beliebigen oder allen der vorherigen Beispiele umfasst das Schlussfolgern zusätzlich oder wahlweise das Umwandeln einer Umkehrung der Einschaltdauer in eine erste Abgastemperaturschätzung über eine Übertragungsfunktion und dann das Steigern einer Übergangseinstellung, wobei jede der Übergangseinstellung und einer Rate der Steigerung auf der Kraftmaschinenlast, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der modellierten Abgasflanschtemperatur oder modellierten Katalysatortemperatur basiert, und wobei das Einstellen der Einschaltdauer des Abgassensorheizelements, das auf dem Fehler basiert, während des Steigerns fortgeführt wird. In einem beliebigen oder allen der vorherigen Beispiele umfasst die Abgasflanschtemperatur zusätzlich oder wahlweise eine erwartete Abgasflanschtemperatur, die basierend jeweils auf der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast, dem Luft-Kraftstoffverhältnis und dem Zündungszeitpunkt modelliert wird. In einem beliebigen oder allen der vorherigen Beispiele wird die Rate der Steigerung zusätzlich oder wahlweise mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit über eine Schwellengeschwindigkeit verringert, wobei die Rate der Steigerung mit zunehmender Kraftmaschinenlast über eine Schwellenlast erhöht wird, und wobei die Rate der Steigerung in Reaktion auf einen Übergang bei der erwarteten Abgasflanschtemperatur verringert wird. In einem beliebigen oder allen der vorherigen Beispiele basiert die Rate der Steigerung zusätzlich oder wahlweise ferner auf einem Ereignis mit hoher Last oder einem Ereignis mit geringer Last. In einem beliebigen oder allen der vorherigen Beispiele wird die Rate der Steigerung zusätzlich oder wahlweise in Reaktion auf das Ereignis einer hohen Last des Fahrers erhöht und in Reaktion auf das Ereignis einer geringen Last verringert. In einem beliebigen oder allen der vorherigen Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder wahlweise das Festlegen eines Diagnosecodes in Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen der erwarteten Abgasflanschtemperatur und der Verbundübergangsabgastemperatur höher als eine Schwellenmenge ist. In einem beliebigen oder allen der vorherigen Beispiele weist das Fahrzeug zusätzlich oder wahlweise ein Kühlergrillverschlusssystem auf, das mit einem vorderen Ende des Fahrzeugs gekoppelt ist, und wobei die Steigerungsrate ferner darauf basiert, ob das Kühlgrillverschlusssystem geöffnet oder geschlossen ist, wobei die Steigerungsrate erhöht wird, wenn die Kühlergrillverschlüsse geöffnet sind, wobei die Steigerungsrate verringert wird, wenn die Kühlergrillverschlüsse geschlossen sind. In einem beliebigen oder allen der vorherigen Beispiele, wenn der Abgassensor der zweite Abgassensor ist, der stromabwärts von dem Abgaskatalysator gekoppelt ist, basiert die Steigerungsrate zusätzlich oder wahlweise ferner auf einer erwarteten Abgaskatalysatorbricktemperatur, die basierend jeweils auf der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast und dem Zündungszeitpunkt modelliert wird. In einem beliebigen oder allen der vorherigen Beispiele umfasst das Einstellen zusätzlich oder wahlweise eines oder mehrere des Beschränkens einer Kraftmaschinenlast und des Betreibens der Kraftmaschine mit einem fetteren als einem Stöchiometrie-Luft-Kraftstoffverhältnis in Reaktion darauf, dass die Verbundübergangsabgastemperatur höher als ein Schwellenwert ist.
  • Ein weiteres beispielhaftes Verfahren für eine Fahrzeugkraftmaschine umfasst das Schlussfolgern einer Dauerzustandsabgastemperatur basierend auf einer Einschaltdauer eines Heizgeräts, das mit einem Abgassensor gekoppelt ist; das Schätzen einer Verbundübergangsabgastemperatur durch Steigern der Dauerzustandsabgastemperatur basierend jeweils auf einer Veränderung der Kraftmaschinenlast, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der modellierten Abgastemperatur während des Übergangsfahrzeugbetriebs. In dem vorherigen Beispiel umfasst das Schlussfolgern zusätzlich oder wahlweise während eines ersten Zustands das Schlussfolgern basierend auf der Einschaltdauer eines ersten Heizgeräts, das mit einem ersten Abgassensor gekoppelt ist, der stromaufwärts von einem Abgaskatalysator liegt, während eines zweiten Zustands das Schlussfolgern basierend auf der Einschaltdauer eines zweiten Heizgeräts, das mit einem zweiten Abgassensor gekoppelt ist, der stromabwärts von dem Abgaskatalysator liegt. In einem beliebigen oder allen der vorherigen Beispiele umfasst die modellierte Abgastemperatur zusätzlich oder wahlweise während des ersten Zustands eine modellierte Abgasflanschtemperatur umfasst, wobei während des zweiten Zustands die modellierte Abgastemperatur eine modellierte Abgaskatalysatorbricktemperatur umfasst, und wobei während des dritten Zustands die modellierte Temperatur jeweils die modellierte Abgasflanschtemperatur und die modellierte Abgaskatalysatorbricktemperatur umfasst. In einem oder allen der vorherigen Beispiele umfasst das Schlussfolgern zusätzlich oder wahlweise das Umwandeln einer Umkehrung der Einschaltdauer des Heizgeräts in die Dauerzustandstemperatur unter Verwendung einer Übertragungsfunktion, und wobei das Schätzen das Festlegen einer Steigerungsrate basierend jeweils auf der Veränderung der Last, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der modellierten Abgastemperatur umfasst. In einem beliebigen oder allen der vorherigen Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder wahlweise das Einstellen eines Kraftmaschinenbetriebsparameters basierend auf der Verbundübergangsabgastemperatur, wobei der Kraftmaschinenbetriebsparameter eine oder mehrere einer Kraftstoffeinspritzmenge und einer Kraftmaschineneinlassluftfüllungsmenge beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorherigen Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder wahlweise das Modellieren der modellierten Abgastemperatur basierend jeweils auf der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast, dem Luft-Kraftstoffverhältnis und dem Zündungszeitpunkt; in Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen der modellierten Abgastemperatur und der Verbundübergangsabgastemperatur höher als eine Schwellenmenge ist, das Beschränken einer Einlassluftfüllungsmenge zum Beschränken der Kraftmaschinenlast; und in Reaktion darauf, dass die modellierte Abgastemperatur höher als eine Schwellentemperatur ist, das Anreichern der Kraftmaschine und Festlegen eines Diagnosecodes.
  • Ein weiteres beispielhaftes Fahrzeugsystem umfasst eine Kraftmaschine, die eine Einlasspassage und eine Auslasspassage aufweist; einen Abgaskatalysator, der mit der Kraftmaschinenauslasspassage gekoppelt ist; einen Abgassauerstoffsensor, der stromaufwärts des Abgaskatalysators gekoppelt ist, wobei der Sensor ein Heizgerät aufweist, um den Sensor auf einer Betriebstemperatur zu halten; ein Kraftstoffeinspritzventil, das mit einem Kraftstoffzylinder gekoppelt ist; eine Einlassdrossel, die mit der Kraftmaschineneinlasspassage gekoppelt ist; und eine Steuerung. Die Steuerung kann mit computerlesbaren Anweisungen konfiguriert sein, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um während des Fahrzeugbetriebs eine Einschaltdauer des Heizgeräts aufzunehmen; eine Umkehrung der Einschaltdauer in eine erste Abgastemperaturschätzung zu wandeln; eine Übertragungsfunktion basierend auf Übergängen während des Fahrzeugbetriebs zu erlernen; eine zweite Abgastemperaturschätzung basierend auf der ersten Abgastemperaturschätzung und der erlernten Übertragungsfunktion zu berechnen; und den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf der zweiten Abgastemperaturschätzung einzustellen. In dem vorherigen Beispiel umfasst während des Fahrzeugbetriebs zusätzlich oder wahlweise während des Dauerzustands- und Übertragungsfahrzeugbetriebs, und umfasst das Erlernen einer Übertragungsfunktion basierend auf Übergängen während des Fahrzeugbetriebs das Erlernen der Übertragungsfunktion basierend auf einer oder mehreren einer Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Veränderung der Kraftmaschinenlast und einer Veränderung der Gaspedalposition während des Übergangsfahrzeugbetriebs. In einem beliebigen oder allen der vorherigen Beispiele umfasst die Steuerung zusätzlich oder wahlweise weitere Anweisungen zum Anzeigen von Bedingungen einer übermäßigen Abgastemperatur in Reaktion darauf, dass die zweite Abgastemperatur höher als ein Schwellenwert ist, wobei die modellierte zweite Abgastemperatur auf der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast und dem Zündungszeitpunkt basiert; und in Reaktion auf das Anzeigen das Verringern einer Öffnung der Einlassdrossel zum Beschränken der Kraftmaschinenlast und das Anreichern der Kraftmaschine. In einem beliebigen oder allen der vorherigen Beispiele kann die Steuerung zusätzlich oder wahlweise weitere Anweisungen zum Anzeigen von Abgasmodellungenauigkeitsbedingungen in Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen der zweiten Abgastemperatur und einer modellierten Abgastemperatur höher als ein Schwellenwert ist, wobei die modellierte Abgastemperatur auf der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast, dem Luft-Kraftstoffverhältnis und dem Zündungszeitpunkt basiert; und in Reaktion auf das Anzeigen das Verringern einer Öffnung der Einlassdrossel zum Beschränken der Kraftmaschinenlast und das Anreichern der Kraftmaschine umfassen.
  • Es sei darauf verwiesen, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzungsroutinen mit diversen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden und können durch das Steuersystem, das die Steuerung kombiniert mit den diversen Sensoren, Aktuatoren und anderer Kraftmaschinenhardware aufweist, ausgeführt werden. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Daher können diverse Aktionen, Betriebe und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise zum Erreichen der Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele erforderlich, sondern sie wird zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Aktionen, Betriebe und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Des Weiteren können die beschriebenen Aktionen, Betriebe und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Kraftmaschinensteuersystem programmiert werden soll, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführen der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Kraftmaschinen-Hardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuervorrichtung aufweist.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die obige Technologie kann zum Beispiel auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinenarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderer Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden.
  • Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere gewisse Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neu und nicht offensichtlich angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie den Einschluss eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehr solcher Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Nachtrag der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer bezogenen Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, sei ihr Schutzbereich weiter, enger, gleich oder unterschiedlich vom Schutzbereich der Originalansprüche, werden ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthaltend angesehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8152369 [0003]

Claims (20)

  1. Verfahren für eine Kraftmaschine, die in einem Fahrzeug gekoppelt ist, das Folgendes umfasst: Schlussfolgern einer Verbundübergangsabgastemperatur basierend auf einer Einschaltdauer eines Abgassensorheizelements und ferner basierend auf Fahrzeugbedingungen während des Übergangsfahrzeugbetriebs, wobei die Fahrzeugbedingungen die Kraftmaschinenlast, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Abgasflanschtemperatur umfassen; und Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf der Verbundübergangsabgastemperatur.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Einstellen der Einschaltdauer des Abgassensorheizelements basierend auf einem Fehler zwischen einer erwünschten Abgassensortemperatur und einer tatsächlichen Abgassensortemperatur.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Heizelement mit einem Abgassensor gekoppelt ist, und wobei der Abgassensor einer oder mehrere eines ersten Abgassauerstoffsensors, der stromaufwärts eines Abgaskatalysators gekoppelt ist, und eines zweiten Abgassauerstoffsensors, der stromabwärts des Abgaskatalysators gekoppelt ist, ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Schlussfolgern das Umwandeln einer Umkehrung der Einschaltdauer in eine erste Abgastemperaturschätzung über eine Übertragungsfunktion und dann das Steigern einer Übergangseinstellung umfasst, wobei jede der Übergangseinstellung und einer Rate der Steigerung auf der Kraftmaschinenlast, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Abgasflanschtemperatur basiert, und wobei das Einstellen der Einschaltdauer des Abgassensorheizelements, das auf dem Fehler basiert, während des Steigerns fortgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Abgasflanschtemperatur eine erwartete Abgasflanschtemperatur umfasst, die basierend jeweils auf der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast, dem Luft-Kraftstoffverhältnis und dem Zündungszeitpunkt modelliert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Rate der Steigerung mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit über eine Schwellengeschwindigkeit erhöht wird, wobei die Rate der Steigerung mit zunehmender Kraftmaschinenlast über eine Schwellenlast erhöht wird, wobei die Rate der Steigerung mit abnehmender Kraftmaschinenlast unter eine zweite Schwellenlast verringert wird und wobei die Rate der Steigerung in Reaktion auf einen Übergang bezüglich der erwarteten Abgasflanschtemperatur verringert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Rate der Steigerung ferner auf einem Pedal-Tip-In-Ereignis des Fahrers oder einem Pedal-Tip-Out-Ereignis des Fahrers basiert, wobei die Rate der Steigerung in Reaktion auf das Pedal-Tip-Out-Ereignis des Fahrers erhöht wird und in Reaktion auf das Pedal-Tip-In-Ereignis des Fahrers verringert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend das Festlegen eines Diagnosecodes in Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen der erwarteten Abgasflanschtemperatur und der Verbundübergangsabgastemperatur höher als eine Schwellenmenge ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Fahrzeug Kühlergrillverschlüsse aufweist, die mit einem vorderen Ende des Fahrzeugs gekoppelt sind, und wobei die Rate der Steigerung ferner darauf basiert, ob die Kühlergrillverschlüsse geöffnet oder geschlossen sind, wobei die Rate der Steigerung erhöht wird, wenn die Kühlergrillverschlüsse geöffnet sind, wobei die Rate der Steigerung verringert wird, wenn die Kühlergrillverschlüsse geschlossen sind.
  10. Verfahren nach Anspruch 4, wobei, wenn der Abgassensor der zweite Abgassauerstoffsensor ist, der stromabwärts des Abgaskatalysators gekoppelt ist, die Rate der Steigerung ferner auf einer erwarteten Abgaskatalysatorbricktemperatur basiert, die basierend jeweils auf der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast und dem Zündungszeitpunkt modelliert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen eines oder mehrere des Beschränkens einer Kraftmaschinenlast und des Betreibens der Kraftmaschine mit einem fetteren als einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis in Reaktion darauf, dass die Verbundübergangsabgastemperatur höher als ein Schwellenwert ist, umfasst.
  12. Verfahren für eine Kraftmaschine eines Fahrzeugs, umfassend: Schlussfolgern einer Dauerzustandsabgastemperatur basierend auf einer Einschaltdauer eines Heizgeräts, das mit einem Abgassensor gekoppelt ist; Schätzen einer Verbundübergangsabgastemperatur durch Steigern der Dauerzustandsabgastemperatur basierend jeweils auf einer Veränderung der Kraftmaschinenlast, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der modellierten Abgastemperatur während des Übergangsfahrzeugbetriebs.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Schlussfolgern während eines ersten Zustands das Schlussfolgern basierend auf der Einschaltdauer eines ersten Heizgeräts, das mit einem ersten Abgassensor gekoppelt ist, der stromaufwärts von einem Abgaskatalysator liegt, während eines zweiten Zustands das Schlussfolgern basierend auf der Einschaltdauer eines zweiten Heizgeräts, das mit einem zweiten Abgassensor gekoppelt ist, der stromabwärts von dem Abgaskatalysator liegt, umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei während des ersten Zustands die modellierte Abgastemperatur eine modellierte Abgasflanschtemperatur umfasst, wobei während des zweiten Zustands die modellierte Abgastemperatur eine modellierte Abgaskatalysatorbricktemperatur umfasst, und wobei während des dritten Zustands die modellierte Temperatur jeweils die modellierte Abgasflanschtemperatur und die modellierte Abgaskatalysatorbricktemperatur umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Schlussfolgern das Umwandeln einer Umkehrung der Einschaltdauer des Heizgeräts in die Dauerzustandsabgastemperatur unter Verwendung einer Übertragungsfunktion umfasst, und wobei das Schätzen das Festlegen einer Steigerungsrate basierend jeweils auf der Veränderung der Last, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der modellierten Katalysatortemperatur umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das Einstellen eines Kraftmaschinenbetriebsparameters basierend auf der Verbundübergangsabgastemperatur, wobei der Kraftmaschinenbetriebsparameter eine oder mehrere einer Kraftstoffeinspritzmenge und einer Kraftmaschineneinlassluftfüllungsmenge beinhaltet.
  17. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das Modellieren der modellierten Abgastemperatur basierend jeweils auf der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast, dem Luft-Kraftstoffverhältnis und dem Zündungszeitpunkt; in Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen der modellierten Abgastemperatur und der Verbundübergangsabgastemperatur höher als eine Schwellenmenge ist, das Beschränken einer Einlassluftfüllungsmenge zum Beschränken der Kraftmaschinenlast; und in Reaktion darauf, dass die modellierte Abgastemperatur höher als eine Schwellentemperatur ist, das Anreichern der Kraftmaschine und Festlegen eines Diagnosecodes.
  18. Fahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: eine eine Einlass- und eine Auslasspassage enthaltende Kraftmaschine; einen Abgaskatalysator, der mit der Auslasspassage gekoppelt ist; einen Abgassauerstoffsensor, der stromaufwärts des Abgaskatalysators gekoppelt ist, wobei der Sensor ein Heizgerät aufweist, um den Sensor auf einer Betriebstemperatur zu halten; ein Kraftstoffeinspritzventil, das mit einem Kraftmaschinenzylinder gekoppelt ist; eine Einlassdrossel, die mit der Einlasspassage gekoppelt ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um: während des Fahrzeugbetriebs eine Einschaltdauer des Heizgeräts aufzunehmen; eine Umkehrung der Einschaltdauer in eine erste Abgastemperaturschätzung umzuwandeln; eine Übertragungsfunktion basierend auf Übergängen während des Fahrzeugbetriebs zu erlernen; eine zweite Abgastemperaturschätzung basierend auf der ersten Abgastemperaturschätzung und der erlernten Übertragungsfunktion zu berechnen; und den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf der zweiten Abgastemperaturschätzung einzustellen.
  19. System nach Anspruch 18, wobei während des Fahrzeugbetriebs während des Dauerzustands- und Übergangsfahrzeugbetriebs umfasst, und wobei das Erlernen einer Übertragungsfunktion basierend auf Übergängen während des Fahrzeugbetriebs das Erlernen der Übertragungsfunktion basierend auf einer oder mehreren einer Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Veränderung der Kraftmaschinenlast und einer Veränderung der Gaspedalposition während des Übergangsfahrzeugbetriebs umfasst.
  20. System nach Anspruch 18, wobei die Steuerung ferner Anweisungen für Folgendes umfasst: Anzeigen von Bedingungen einer übermäßigen Abgastemperatur in Reaktion darauf, dass die zweite Abgastemperaturschätzung höher als ein Schwellenwert ist; und in Reaktion auf das Anzeigen das Verringern einer Öffnung der Einlassdrossel zum Beschränken der Kraftmaschinenlast und das Anreichern der Kraftmaschine.
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