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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein technisches Gebiet von Verbrennungsmotoren, insbesondere ein Verfahren und ein System zur Steuerung eines Motors und ein Fahrzeug mit einem solchen System.
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HINTERGRUND
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Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bezieht sich auf ein Masseverhältnis eines Gemischs aus Luft und Kraftstoff. Üblicherweise kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Gramm verbrauchte Luft je verbranntes Gramm Brennstoff angegeben werden. Theoretisch wird die minimale Masse an Luft (mit einer Einheit Gram), die für eine vollständige Verbrennung je Gramm des Kraftstoffs benötigt wird, als stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis angegeben. Das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Ottomotors kann 14,7 betragen. Ein Gemisch, das ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, das größer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wird als mageres Gemisch bezeichnet, in welchem die Menge an Luft größer ist als die Menge an Kraftstoff, weshalb die Verbrennung mit weniger Kraftstoffverbrauch und weniger Verschmutzung, jedoch einer verhältnismäßig geringeren Leistung ausgeführt werden kann. Ein Gemisch, das ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, das geringer ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wird als fettes Gemisch bezeichnet, in welchem der Anteil an Luft verhältnismäßig geringer ist als der des Kraftstoffs, weshalb eine Verbrennung nicht mit mehr Kraftstoffverbrauch und mehr Verschmutzung ausgeführt werden kann, aber die Leistung verhältnismäßig höher ist.
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Im Stand der Technik kann bei einem Anstieg eines Sauerstoffgehalts in einem Abgas des Motors bestimmt werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem Zylinder größer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist; wenn der Sauerstoffgehalt in dem Abgas sinkt, kann bestimmt werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder geringer ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Wenn aus irgendeinem Grund eine Fehlzündung in einem Zylinder des Motors erfolgt, wird aufgrund einer Fehlerdiagnosestrategie die Einspritzung in den fehlzündenden Zylinder in einer bestimmten Anzahl an Zyklen unterbrochen, woraufhin der Motor in einem Betriebszustand mit mindestens einem unverfügbaren Zylinder arbeitet, der nachfolgend als Fehlzündungsbetriebszustand bezeichnet wird. Der Motor kann in einen Notlaufmodus wechseln, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug für Reparaturen zu einer Servicestation zurückkehren kann. Wenn der Motor in einen Fehlzündungsbetriebszustand ist, da in einem Zylinder kein Kraftstoff eingespritzt wird, nimmt die Luft, die in den Zylinder geleitet wird, nicht an einer Verbrennung teil. Daher ist ein Sauerstoffgehalt in dem Abgas verhältnismäßig höher. Wenn der höhere Sauerstoffgehalt mittels eines Sensors detektiert wird, ist festgestellt, dass die Kraftstoffeinspritzung des Motors unzureichend ist, und ein „mageres Gemisch“-Zustand wird angenommen. Wenn festgestellt wird, dass das Gemisch „mager“ ist, reichert eine Motorsteuerung das Gemisch durch eine Erhöhung der Kraftstoffeinspritzung in den anderen Zylindern an, was zu einer unvollständigen Kraftstoffverbrennung und zu einer Ablagerung von Kohlenstoff in den anderen Zylindern führt und darüber hinaus Kraftstoffverschwendung und Luftverschmutzung durch das ausgestoßene Gas zur Folge hat.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine erste Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung eines einfachen und rationellen Verfahrens zur Steuerung eines Motors und die Bereitstellung eines Fehlzündungsschutzes, so dass durch unvollständige Verbrennung des Kraftstoffs in dem Motor verursachte Kohlenstoffablagerungen verhindert werden und der vorstehend beschriebene Nachteil des Standes der Technik überwunden wird.
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Ausführungsformen gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellen ein Verfahren zur Steuerung eines Motors bereit, umfassend: Gewinnen von Betriebsdaten des Motors, wobei die Betriebsdaten des Motors Fehlzündungsdaten des Motors, eine Kraftstoffeinspritzungsmenge einer Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung, eine Menge einer angesaugten Luft in einem Ansaugrohr und einen Sauerstoffgehalt in einem Abgasrohr umfassen; das Berechnen eines Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Motors auf Basis der Betriebsdaten des Motors; Bestimmen eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses; das Steuern der Kraftstoffeinspritzungsmenge des Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung basierend auf dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, so dass das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis an das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis angepasst wird.
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Alternativ umfasst das Bestimmen des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses das Verwenden eines stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors als Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis; oder das Ermitteln eines den Betriebsdaten des Motors entsprechenden Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem vordefinierten Fehlzündungszustand und das Verwenden des Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in dem vordefinierten Fehlzündungszustand als Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
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Alternativ umfassen die Betriebsdaten des Motors darüber hinaus einen Drosselklappenöffnungswinkel eines Ansaugrohrs und/oder eine Drosselklappenöffnungswinkel des Abgasrohrs und/oder einen verstellbaren Ventilsteuerungswinkel und/oder einen Absolutdruck eines Gases und/oder eine Temperatur des Gases.
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Alternativ umfasst das Steuern der Krafteinspritzungsmenge der Krafteinspritzungsvorrichtung basierend auf dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur Anpassung des Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses an das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis : das Vergleichen des Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und, wenn das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis geringer ist als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Steuern der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung zur Reduktion der Kraftstoffeinspritzungsmenge oder, wenn das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer ist als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Steuern der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung zur Erhöhung der Kraftstoffeinspritzungsmenge.
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Mit dem Verfahren zur Steuerung eines Motors gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines in einem Fehlzündungszustand nicht fehlzündenden Zylinders/nicht fehlzündender Zylinder in einem Fehlzündungsbetriebszustand angepasst werden, so dass das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in dem Fehlzündungszustand nicht fehlzündenden Zylinders/der nicht fehlzündenden Zylinder sich dem Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem in einem Motorsteuerungssystem vordefinierten Fehlzündungszustand annähert oder dieses erreicht. Dadurch kann der Kraftstoff in dem nicht fehlzündenden Zylinder/den nicht fehlzündenden Zylindern vollständig verbrannt werden und eine Kohlenstoffablagerung in dem Zylinder wird verhindert, wodurch die Effizienz des Motors verbessert wird und eine schnelle Alterung eines Drei-Wege-Oxidationskatalysators, der sich im Abgasrohr befindet, verhindert wird und weniger Verschmutzung in die Luft ausgestoßen wird.
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Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung eines einfachen und rationellen Systems zur Steuerung eines Motors und die Bereitstellung eines Fehlzündungsschutzes, so dass Kohlenstoffablagerungen, die durch unvollständige Verbrennung von Kraftstoff in dem Motor in dem Fehlzündungszustand verursacht sind, vermieden werden und der vorstehend beschriebene Nachteil des Standes der Technik überwunden wird.
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Ausführungsformen gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung offenbaren ein System zur Steuerung eines Motors, umfassend: eine Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung, zur Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder des Motors ausgestaltet ist; ein Datengewinnungsmodul, das zur Gewinnung von Betriebsdaten des Motors ausgestaltet ist, wobei die Betriebsdaten des Motors Fehlzündungsdaten des Motors, eine Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung, eine Menge einer angesaugten Luft in einem Ansaugrohr und einen Sauerstoffgehalts in einem Abgasrohr umfassen; ein Berechnungsmodul, das zur Berechnung eines Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses basierend auf den Betriebsdaten des Motors ausgestaltet ist; ein Analysemodul, das zur Bestimmung eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und zur Generierung von Steuerungsinformationen bezüglich der Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung gemäß dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgestaltet ist; und ein Steuerungsmodul, das zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzungsmenge von der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung in den Zylinder des Motors gemäß den von dem Analysemodul empfangenen Steuerungsinformationen bezüglich der Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung ausgestaltet ist.
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Alternativ kann das Analysemodul weiterhin dafür ausgestaltet sein, Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in vordefinierten Fehlzündungszuständen zu speichern und ein den Betriebsdaten des Motors entsprechendes Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem vordefinierten Fehlzündungszustand als Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen und das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu vergleichen, um gemäß einem Vergleichsergebnis die Steuerungsinformationen bezüglich der Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung zu generieren, und die Steuerungsinformationen bezüglich der Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung an das Steuerungsmodul zu senden.
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Alternativ können die Betriebsdaten des Motors darüber hinaus einen Drosselklappenöffnungswinkel eines Ansaugrohrs und/oder einen Drosselklappenöffnungswinkel des Abgasrohrs und/oder einen verstellbaren Ventilsteuerungswinkel und/oder einen Absolutdruck eines Gases und eine Temperatur des Gases umfassen.
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Alternativ kann das Analysemodul des Weiteren dafür ausgestaltet sein, das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß dem Drosselklappenöffnungswinkel des Ansaugrohrs und/oder dem Drosselklappenöffnungswinkel des Abgasrohrs und/oder dem verstellbaren Ventilsteuerungswinkel und/oder dem Absolutdruck des Gases und/oder der Temperatur des Gases zu bestimmen.
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Alternativ kann das Analysemodul des Weiteren dafür ausgestaltet sein, Steuerungsinformationen zur Erhöhung der Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung zu generieren, wenn das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem Fehlzündungszustand größer ist als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis; und Steuerungsinformationen zur Reduktion der Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung zu generieren, wenn das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Fehlzündungszustand geringer ist als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
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Alternativ kann das System des Weiteren einen kommunikativ an das Steuerungsmodul gekoppelten Audioalarm und/oder Videoalarm umfassen.
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Mit dem System zur Steuerung des Motors gemäß der Ausführung der vorliegenden Offenbarung werden die Betriebsdaten des Motors von dem Datengewinnungsmodul gesammelt und zu dem Steuerungsmodul gesandt. Das Steuerungsmodul passt die Kraftstoffeinspritzungsmenge des Zylinders basierend auf den Betriebsdaten des Motors derart an, dass das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder an das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand, der im Analysemodul gespeichert ist, angeglichen wird, so dass eine Kohlenstoffablagerung im Motor, die durch eine unvollständige Verbrennung des Gasgemisches verursacht wird, verhindert wird und dadurch auch ein schlechter Einfluss der Kohlenstoffablagerungen vermieden wird.
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Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung eines Fahrzeugs. Das Fahrzeug gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung verfügt über ein System zur Steuerung eines Motors gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
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Bei dem Fahrzeug nach den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann, da das System zur Steuerung des Motors gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung in dem Fahrzeug installiert ist, in einem Fehlzündungszustand das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem nicht fehlzündenden Zylinder/den nicht fehzündenden Zylindern sich an das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand annähern oder dieses erreichen, wodurch der schlechte Effekt auf die Leistungsfähigkeit des Motors, der durch Kohlenstoffablagerungen in dem Motor verursacht wird, verhindert werden kann, der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann, die Fahrsicherheit erhöht werden kann und die Motorlebensdauer sich verlängern kann.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung eines Motors gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 2 zeigt ein Blockdiagramm, das ein System zur Steuerung eines Motors gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
- 3 zeigt eine schematische Darstellung einer lokalen Struktur eines Abgasrohrs eines Fahrzeugs gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Zur Verdeutlichung der Aufgaben, Lösungen und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung technische Lösungen der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben. In der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Elemente und Elemente, die gleiche oder ähnliche Funktionen haben, durchgehend mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Ausführungsformen sind nur Teile, nicht aber alle Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Die hier mit Bezug auf die Zeichnung beschriebenen Ausführungsformen sind Erläuterungen und dienen zum Verständnis der vorliegenden Offenbarung und sind nicht als Einschränkung der vorliegenden Offenbarung anzusehen. Alle anderen Ausführungsformen, die von einem Fachmann auf Basis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne schöpferische Arbeit erzielt werden, fallen in den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung. Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nun im Detail mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung wie folgt beschrieben.
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Begriffe wie „zentral“, „längs“, „seitlich“, „vorn“, „hinten“, „rechts“, „links“, „innen“, „außen“, „unter“, „ober“, „horizontal“, „vertikal“, „darüber“, „darunter“, „oben“, „Oberseite“, „Unterseite“ sowie Ableitungen davon (z. B. „in horizontaler Richtung“, „nach unten“, „nach oben“ usw.) sind als Beschreibung der an betreffender Stelle beschriebenen oder in der Zeichnung dargestellten Orientierung zu verstehen. Diese relativen Begriffe dienen der Erleichterung der Beschreibung und erfordern keine Ausgestaltung oder Ausführung der vorliegenden Offenbarung in einer bestimmten Orientierung, so dass diese nicht als Einschränkung der vorliegenden Offenbarung angesehen werden können.
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Im Stand der Technik kann ein Motorsteuerungssystem, wenn eine Motor in einem Fehlzündungszustand arbeitet, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis einfach basierend auf einem Sauerstoffgehalt in einem Abgasrohr bestimmen und es kann erkannt werden, dass der Kraftstoff in einem Gemisch mit Luft ungenügend ist, woraufhin das Gemisch verdichtet wird, d. h., ein Anteil des Kraftstoffs in dem Gemisch erhöht wird. Jedoch kann es sein, dass die Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Zylinder, die nicht fehlzünden, tatsächlich nicht fehlzündend sind. Da der Anteil des Kraftstoffs in dem Gemisch erhöht wird, kann der Anteil des Kraftstoffs in dem Gemisch in dem nicht fehlzündenden Zylinder überhöht sein, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird reduziert. Dadurch kann der Kraftstoff in dem nicht fehlzündenden Zylinder aufgrund des verhältnismäßig höheren Kraftstoffanteils und geringeren Luftanteils in dem Gemisch aus Luft und Kraftstoff nicht vollständig verbrannt werden, woraus ein höherer Kraftstoffverbrauch und eine höhere Verschmutzung resultieren. Zwar kann das Fahrzeug in einem Notlaufbetrieb eine Servicestation erreichen, wo das Fehlzündungsproblem gelöst werden kann, doch aufgrund der von der unvollständigen Verbrennung verursachten Kohlenstoffablagerungen in den nicht fehlzündenden Zylindern leidet der Motor hierbei ggf. unter den Kohlenstoffablagerungen und kann eine geringe Leistung aufweisen und mehr Kraftstoff benötigen.
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Zur Lösung des Problems der unvollständigen Verbrennung in einem Fehlzündungsbetriebszustand, das durch eine blinde Erhöhung des Kraftstoffanteils in dem Gemisch verursacht wird, stellen Ausführungsformen gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Verfahren zur Steuerung eines Motors bereit. Mit diesem Verfahren kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch Erfassung und Berechnung eines Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in dem Fehlzündungsbetriebszustand gesteuert werden, so dass das Problem eines überhöhten Kraftstoffanteils in dem Gemisch verhindert wird.
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In 1 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein Verfahren zur Steuerung eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Verfahren zur Steuerung eines Motors umfasst folgende Schritte.
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Im Block S101 werden Betriebsdaten des Motors bestimmt, wobei die Betriebsdaten des Motors Fehlzündungsdaten des Motors, eine Kraftstoffeinspritzungsmenge einer Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung, eine Menge einer angesaugten Luft in einem Ansaugrohr und einen Sauerstoffgehalt in einem Abgasrohr umfassen.
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Das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors kann direkt bestimmt oder basierend auf den Betriebsdaten des Motors indirekt berechnet werden. Bei einer Ausführungsform umfassen die Betriebsdaten des Motors eine Menge Q1 einer angesaugten Luft in einem Ansaugrohr, einen Sauerstoffgehalt Q2 in einem Abgasrohr, einen Sauerstoffgehalt Q3 in einem Fehlzündungszylinder und eine Kraftstoffeinspritzungsmenge A einer Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung.
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Bei einer weiteren Ausführungsform können die Betriebsdaten des Motors zur genauen Berechnung des Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Weiteren einen oder mehrere der folgenden Datenwerte umfassen: einen Drosselklappenöffnungswinkel eines Ansaugrohrs, einen Drosselklappenöffnungswinkel des Abgasrohrs, einen verstellbaren Ventilsteuerungswinkel (VVT-Winkel; engl. variable valve timing), einen Absolutdruck eines Gases und eine Temperatur des Gases.
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Im Block S102 wird das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors basierend auf den Betriebsdaten des Motors berechnet.
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Bei einer Ausführungsform kann ein Ist-Sauerstoffverbrauch O1 in einem nicht fehlzündenden Zylinder (d. h. nicht in dem Fehlzündungszylinder) auf Basis der Menge der angesaugten Luft Q1 in dem Ansaugrohr, des Sauerstoffgehalts Q2 in dem Abgasrohr und des Sauerstoffgehalts Q3 in dem Fehlzündungszylinder berechnet werden. Anschließend wird das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors in dem Fehlzündungszustand durch Dividieren des Sauerstoffverbrauchs O1 durch die Kraftstoffeinspritzungsmenge A der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung A in dem nicht fehlzündenden Zylinder berechnet.
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In Block S103 wird ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt.
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Im Speziellen kann das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis derart bestimmt werden, dass ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Verbrennungsmotors als Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet wird. Wenn es sich beispielsweise um einen Ottomotor handelt, kann ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis (z. B. 14,7) des Ottomotors als Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet werden.
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Um einen besseren Steuerungseffekt zu erzielen, kann bei einer Ausführungsform ein den Betriebsdaten des Motors entsprechendes Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem vordefinierten Fehlzündungszustand bestimmt werden und als Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet werden. Beispielsweise kann das den Betriebsdaten des Motors entsprechende Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (d. h. das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis) in einem vordefinierten Fehlzündungszustand basierend auf den Fehlzündungsdaten des Motors bestimmt werden.
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Bei einer Ausführungsform können verschiedene Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in Fehlzündungszuständen unter Idealbedingungen gemäß verschiedenen Fehlzündungszuständen vordefiniert sein. Wenn festgestellt wird, dass sich ein Zylinder des Motors in einem Fehlzündungszustand befindet, kann das zugehörige Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem vordefinierten Fehlzündungszustand gemäß den Fehlzündungsdaten des Motors nachgeschlagen werden.
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Darüber hinaus kann ein ideales Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß verschiedenen Betriebszuständen des Motorzylinders variiert werden. Um eine genauere Steuerung zu gewähren, können Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in vordefinierten Fehlzündungszuständen im Vorhinein gemäß unterschiedlichen Motorbetriebszuständen gespeichert werden, beispielsweise dem Drosselklappenöffnungswinkel des Ansaugrohrs, dem Drosselklappenöffnungswinkel des Abgasrohrs, dem VVT-Winkel, dem Absolutdruck des Gases und der Temperatur des Gases usw..
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Der Block S103 kann hierbei des Weiteren das Bestimmen des entsprechenden Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem vordefinierten Fehlzündungszustand gemäß den Betriebsdaten des Motors umfassen. Für einen bestimmten Fehlzündungszustand können beispielsweise eine Vielzahl an Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen in vordefinierten Fehlzündungszuständen, die unterschiedlichen Motorbetriebszuständen entsprechen, d. h., die verschiedenen Betriebsdaten des Motors entsprechen, vorliegen. Daher kann ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, an welches das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzupassen ist, auf Basis der Vielzahl von Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen in vordefinierten Fehlzündungszuständen gemäß den vorliegenden gewonnenen Betriebsdaten des Motors bestimmt werden. Je mehr Arten von Betriebszuständen des Motors verwendet werden, desto genauer wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
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In Block 104 wird basierend auf dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand die Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung derart gesteuert, dass das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis an das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des vordefinierten Fehlzündungszustands, d. h. das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, angepasst wird. Durch die Steuerung der Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung wird hier offensichtlich auch die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung in dem nicht fehlzündenden Zylinder gesteuert.
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Bei einer Ausführungsform wird das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit dem Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand, der in einem Analysemodul gespeichert ist, verglichen. Wenn das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis geringer ist als das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand, kann die Krafteinspritzungsvorrichtung gesteuert werden, so dass die Kraftstoffeinspritzungsmenge reduziert wird, wodurch das Ist- Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Fehlzündungszustand an das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand angenähert wird und es letztendlich erreicht. Wenn das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer ist als das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand, kann die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung derart gesteuert werden, dass die Kraftstoffeinspritzungsmenge ansteigt, so dass das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Fehlzündungszustand an das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand angenähert wird und dieses letztendlich erreicht.
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Mit dem Verfahren zur Steuerung des Motors gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des nicht fehlzündenden Zylinders in dem Fehlzündungszustand genau angepasst werden, so dass das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des nicht fehlzündenden Zylinders in dem Fehlzündungszustand sich an das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in einem Motorsteuerungssystem vordefinierten Fehlzündungszustands annähert oder dieses erreicht. Somit kann der Kraftstoff in dem nicht fehlzündenden Zylinder vollständig verbrannt werden und Kohlenstoffablagerungen verhindert werden, so dass die Leistungsfähigkeit des Motors gesteigert wird, eine schnelle Alterung des Drei-Wege-Oxidationskatalysators in dem Abgasrohr verhindert wird und weniger Verschmutzung in die Luft gelangt.
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Ausführungsformen gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellen ein System zur Steuerung eines Motors bereit. Bezugnehmend auf 2 umfasst das System 100 zur Steuerung eines Motors gemäß dieser Ausführungsform eine Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung 110, ein Datengewinnungsmodul 120, ein Steuerungsmodul 130, ein Berechnungsmodul 140 und ein Analysemodul 150. Das System 100 zur Steuerung eines Motors kann zur Erreichung des Verfahrens zur Steuerung eines Motors gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung angewandt werden.
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Im Speziellen ist die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung 110 derart ausgestaltet, dass sie Kraftstoff in einen Zylinder des Motors einspritzt. Das Datengewinnungsmodul 120 ist derart ausgestaltet, dass es die Betriebsdaten des Motors erfasst, wobei die Betriebsdaten des Motors Fehlzündungsdaten des Motors, eine Kraftstoffeinspritzungsmenge einer Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung, eine Menge einer angesaugten Luft in einem Ansaugrohr und einen Sauerstoffgehalt in einem Abgasrohr umfassen. Das Berechnungsmodul 140 ist derart ausgestaltet, dass es das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors basierend auf den Betriebsdaten des Motors (beispielsweise der Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung, der Menge der angesaugten Luft in einem Ansaugrohr und dem Sauerstoffgehalt in dem Abgasrohr) berechnet. Das Analysemodul 150 ist derart ausgestaltet, dass es ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bestimmt und Steuerungsinformationen bezüglich der Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung gemäß dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bestimmt. Das Steuerungsmodul 130 ist derart ausgestaltet, dass es die Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung in den Zylinder des Motors steuert. Im Speziellen kann die Kraftstoffeinspritzungsmenge direkt basierend auf den Betriebsdaten des Motors, die von dem Datengewinnungsmodul ermittelt wurden, oder gemäß den von dem Analysemodul empfangenen Steuerungsinformationen bezüglich der Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung gesteuert werden.
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Im Speziellen kann das Analysemodul 150 das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch Verwendung des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors als Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bestimmen. Alternativ kann das Analysemodul 150 des Weiteren derart ausgestaltet sein, dass es Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in vordefinierten Fehlzündungszuständen speichert und ein den Betriebsdaten des Motors entsprechendes Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem vordefinierten Fehlzündungszustand als Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bestimmt und das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis vergleicht, um gemäß einem Vergleichsergebnis die Steuerungsinformationen bezüglich der Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung zu generieren.
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Das Steuerungsmodul 130, das Berechnungsmodul 140 und das Analysemodul 150 können kommunikativ miteinander gekoppelt sein. In der Praxis bedeutet das, dass die Module in separaten Hardwares oder in einer integralen Hardware ausgestaltet sein können oder dass die Module lediglich logische Funktionseinheiten bilden können. Das Steuerungsmodul 130, das Berechnungsmodul 140 und das Analysemodul 150 können beispielsweise einfach logische Funktionsmodule sein, die in eine bereits bestehende Fahrzeugmotorsteuerungseinheit (ECU) eingesetzt werden. Alternativ können das Steuerungsmodul 130, das Berechnungsmodul 140 und das Analysemodul 150 als elektronische Elemente mit Input/Output und Berechnungsfähigkeiten ausgestaltet sein, wie beispielsweise als Ein-Chip-Mikrocomputer, programmierbare Logiksteuerung (PLC), komplex programmierbare Logiksteuerung (CPLC) usw., sind aber nicht auf diese beschränkt. Das System zur Steuerung des Motors gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann zum Fehlzündungsschutz in Fehlzündungszuständen als Hilfsmotorsteuerungseinrichtung verwendet werden.
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Bei einer Ausführungsform können die Fehlzündungsdaten des Motors durch in den einzelnen Zylindern des Motors installierte Sensoren gesammelt werden, wie z. B. Daten, die durch einen Nadelhubsensor des Fahrzeugs gesammelt wurden. Selbstverständlich können auch andere Sensoren, die dafür ausgelegt sind, zu detektieren, ob die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung Kraftstoff einspritzt, verwendet werden und als Teil des Datengewinnungsmoduls des Systems zur Steuerung des Motors arbeiten. Alternativ kann das Datengewinnungsmodul 120 die Betriebsdaten des Motors durch Kommunikation mit einer elektrischen Steuereinheit (ECU) des Fahrzeugs gewinnen. Die Sensoren, die zur Erkennung des Fehlzündungszustands (d. h., ob die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung Kraftsoff einspritzt) verwendet werden können, werden in der vorliegenden Offenbarung zur Beschreibung als Kraftstoffeinspritzungszustandssensoren bezeichnet.
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Der Kraftstoffeinspritzungszustandssensor kann kommunikativ an das Datengewinnungsmodul des Systems zur Steuerung des Motors gekoppelt sein. Der Kraftstoffeinspritzungszustandssensor kann an der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung installiert sein und dafür ausgelegt sein, zu detektieren, ob die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung Kraftstoff einspritzt. Wenn die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung während des Motorbetriebs Kraftstoff einspritzt, kann der Sensor ein Signal der ersten Art an das Datengewinnungsmodul senden, und das Datengewinnungsmodul kann darüber hinaus auf Basis der Art des erhaltenen Signals bestimmen, dass der Zylinder, an dem die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung installiert ist, nicht fehlzündet. Wenn die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung während des Motorbetriebs keinen Kraftstoff einspritzt, kann der Sensor ein Signal der zweiten Art an das Datengewinnungsmodul senden, und das Datengewinnungsmodul kann basierend auf der Art des erhaltenen Signals darüber hinaus bestimmen, dass der Zylinder, an dem die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung installiert ist, fehlzündet. Mit dieser Ausführungsform kann das System zur Steuerung des Motors basierend auf der Kooperation des auf der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung installierten Sensors und des Datengewinnungsmoduls bestimmen, ob einer der Zylinder fehlzündet, so dass bestimmt werden kann, ob sich der Motor während des Betriebs in einem Fehlzündungszustand befindet. Anschließend kann basierend auf dieser Bestimmung darüber hinaus bestimmt werden, ob Anpassungsinformationen an das Steuerungsmodul gesendet werden und Anpassungen der Kraftstoffeinspritzungsmenge anderer Zylinder, die nicht fehlzünden, vorgenommen werden, so dass das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der anderen Zylinder an das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis angenähert und damit eine vollständige Verbrennung des Gasgemisches in den anderen Zylindern ermöglicht wird.
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Bei einer Ausführungsform ist das Datengewinnungsmodul des Systems zur Steuerung des Motors zur Gewinnung der Betriebsdaten des Motors ausgestaltet, wobei die Betriebsdaten des Motors die Fehlzündungsdaten des Motors und den Sauerstoffgehalt in dem Abgasrohr umfassen. Die Fehlzündungsdaten des Motors werden durch das Datenermittlungsmodul gemäß der Art des Signals, das von dem an der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung installierten Sensor gesendet wird, bestimmt. Der Sauerstoffgehalt in dem Abgasrohr wird von einem vorderen Sauerstoffsensor, der an dem Abgasrohr des Motors installiert ist, gemessen. Eine grobe Ableitung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Motors in dem Fehlzündungsstatus kann basierend auf dem Sauerstoffgehalt in dem Abgasrohr und der Kraftstoffeinspritzungsmenge des nicht fehlzündenden Zylinders bestimmt werden.
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Eine lokale Struktur eines Abgasrohrs eines Fahrzeugs gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist in 3 gezeigt. In Bezug auf 3 ist ein hinterer Sauerstoffsensor 3 an einem Ende des Abgasrohrs 1 installiert und mit einem Schalldämpfer verbunden. Der hintere Sauerstoffsensor 3 ist zur Erfassung einer Aktivität des Drei-Wege-Katalysators 5 ausgestaltet, so dass der Drei-Wege-Katalysator 5 bei Bedarf rechtzeitig ausgewechselt werden kann. Ein vorderer Sauerstoffsensor 2 ist an dem anderen Ende des Abgasrohrs 1 installiert und zur Erfassung eines Sauerstoffgehalts in dem Abgasrohr, d. h. des Sauerstoffgehalts in dem Abgas, das in das Abgasrohr strömt, ausgestaltet. Eine Halterung 4 ist fest an das Abgasrohr 1 angebunden, und das Abgasrohr 1 ist über die Halterung 4 fest an einen Rahmen eines Fahrzeugs angebunden. Da das Gas, das durch das Abgasrohr 1 strömt, in der Regel eine hohe Temperatur und einen hohen Druck aufweist, kann das strömende Gas in einem Betriebszustand des Motors Vibrationen des Abgasrohrs 1 verursachen. Das Abgasrohr 1 hat im Regelfall eine hohe strukturelle Steifigkeit, so dass Langzeitvibrationen dazu führen können, dass das Rohr an Ermüdungserscheinungen leidet, wodurch das Abgasrohr 1 bricht. Mit den Lösungen, die in dieser Ausführungsform vorgesehen sind, ist das Abgasrohr 1 über die Halterung 4 an dem Rahmen des Fahrzeugs befestigt, so dass das Abgasrohr 1 durch die Halterung 4 begrenzt ist, wodurch Vibrationen des Abgasrohrs 1, die durch im Inneren strömendes Gas verursacht werden, reduziert werden und die strukturelle Stärke des Abgasrohrs 1 erhöht wird.
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Das Steuerungsmodul 130 ist kommunikativ an das Datengewinnungsmodul 120 gekoppelt und elektrisch mit einem Steuerventil der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung verbunden. Generell kann eine kommunikative Kopplung des Steuerungsmoduls 130 und des Datengewinnungsmoduls 120 durch eine elektrische Verbindung erreicht werden. Die von dem Datengewinnungsmodul gesammelten Betriebsdaten des Motors können an das Steuerungsmodul gesandt werden. Das Steuerungsmodul kann nach Erhalt der Fehlzündungsdaten des Motors und des Sauerstoffgehalts in dem Abgasrohr die Kraftstoffeinspritzungsmenge des nicht fehlzündenden Zylinders durch Steuerung des Steuerungsventils der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung und der Kraftstoffeinspritzungszeit steuern, wodurch eine vollständige Verbrennung des Gasgemisches in dem nicht fehlzündenden Zylinder ermöglicht wird, so dass durch unvollständige Verbrennung entstehende Kohlenstoffablagerungen in dem Zylinder verhindert werden.
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Die Betriebsdaten des Motors können bei der vorliegenden Ausführungsform darüber hinaus die Menge der angesaugten Luft in einem Ansaugrohr umfassen. Bei dieser Ausführungsform wird die Menge der angesaugten Luft in einem Ansaugrohr als ein Datenwert der von dem Datengewinnungsmodul gesammelten Betriebsdaten des Motors zur Berechnung des Sauerstoffverbrauchs des Motors basierend auf dem Sauerstoffgehalt in dem Ansaugrohr und dem Sauerstoffgehalt in dem Abgasrohr und darüber hinaus in Kombination mit der Kraftstoffeinspritzungsmenge zur Bestimmung eines Sauerstoffverbrauchs des nicht fehlzündenden Zylinders verwendet. Der Sauerstoffgehalt in der Luft kann für gleiche klimatische Bedingungen relativ konstant sein, wodurch der Sauerstoffgehalt in dem Ansaugrohr durch Erfassung des Luftgehalts in dem Ansaugrohr abgeleitet werden kann. Der Luftgehalt in dem Ansaugrohr (oder in dem Motor) kann mit jedem beliebigen Verfahren nach dem Stand der Technik bestimmt werden; die vorliegende Offenbarung sieht in diesem Zusammenhang keinerlei Einschränkungen vor.
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Darüber hinaus können das Berechnungsmodul 140 und das Analysemodul 150 des Systems zur Steuerung des Motors gemäß der vorliegenden Ausführungsform folgende Merkmale aufweisen. Das Berechnungsmodul 140 kann derart ausgestaltet sein, dass es das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors basierend auf der Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung, der Menge der angesaugten Luft in einem Ansaugrohr und dem Sauerstoffgehalt in dem Abgasrohr 1 berechnet. Das Analysemodul 150 kann darüber hinaus derart gestaltet sein, dass es Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in vordefinierten Fehlzündungszuständen speichert und ein Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem vordefinierten Fehlzündungszustand gemäß den Betriebsdaten des Motors in dem Fehlzündungszustand bestimmt, das dann als Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet wird. Anschließend kann das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (d. h. dem Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand) verglichen werden. Wenn das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis geringer ist als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, werden Steuerungsinformationen zur Reduktion der Kraftstoffeinspritzungsmenge generiert, so dass das Steuerungsmodul die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung derart steuert, dass die Einspritzungsmenge reduziert wird, um das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Fehlzündungszustand an das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand anzupassen. Das Analysemodul 150 ist darüber hinaus derart ausgestaltet, dass es, wenn das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Fehlzündungszustand größer ist als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Steuerungsinformationen zur Steigerung der Kraftstoffeinspritzungsmenge generiert, so dass die Steuerungsvorrichtung die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung derart steuert, dass die Kraftstoffeinspritzungsmenge gesteigert wird, um das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Fehlzündungszustand an das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand anzupassen.
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Bei dieser Ausführungsform ist das Berechnungsmodul 140 kommunikativ an das Datengewinnungsmodul 120 gekoppelt, und die Betriebsdaten des Motors, die durch das Datengewinnungsmodul 120 gesammelt werden, sind bestimmte von Sensoren gemessene Daten. Das in dem System zur Steuerung des Motors eingesetzte Berechnungsmodul 140 ist zur Berechnung des Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des nicht fehlzündenden Zylinders basierend auf den durch das Datengewinnungsmodul 120 gesammelten Daten ausgestaltet. Das Berechnungsmodul 140 ist kommunikativ an das Analysemodul 150 gekoppelt, und das Analysemodul 150 kann das von dem Berechnungsmodul 140 berechnete Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit dem ermittelten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (d. h. dem Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Fehlzündungszustand) vergleichen.
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Wenn das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Fehlzündungszustand größer ist als das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand, wird eine zu erhöhende/verringernde Kraftstoffeinspritzungsmenge basierend auf einer Differenz zwischen dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vorliegenden Fehlzündungszustand berechnet. Anschließend wird ein Rechnungsergebnis an das Steuerungsmodul 130 gesandt, und das Steuerungsmodul 130 ist zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung in dem nicht fehlzündenden Zylinder ausgestaltet. Im Speziellen kann die Kraftstoffeinspritzungsmenge durch Steuerung der Kraftstoffeinspritzungszeit oder der Kraftstoffeinspritzungsgeschwindigkeit gesteuert werden.
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Mit dem System zur Steuerung des Motors der vorliegenden Ausführungsform kann die Kraftstoffeinspritzungsmenge des nicht fehlzündenden Zylinders durch Erfassung des Sauerstoffgehalts in dem Abgasrohr 1 und der Fehlzündungsdaten des Motors derart angepasst werden, dass das Gasgemisch in dem Zylinder vollständig verbrannt wird, so dass Kohlenstoffablagerungen in dem Zylinder verhindert werden.
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Bei einer Ausführungsform können die Betriebsdaten des Motors darüber hinaus einen Drosselklappenöffnungswinkel eines Ansaugrohrs und/oder einen Drosselklappenöffnungswinkel eines Abgasrohrs 1 und/oder einen verstellbaren Ventilsteuerungswinkel (VVT-Winkel) und/oder einen Absolutdruck eines Gases und/oder eine Temperatur des Gases umfassen. Wenn die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung angepasst wird, werden das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis entsprechenden Betriebsdaten des Motors, wie z. B. der Absolutdruck des Gases in dem Abgasrohr 1, die Temperatur der angesaugten Luft in dem Ansaugrohr und der Winkel (VVT-Winkel) der verstellbaren Ventilsteuerung (VVT) usw. in Echtzeit durch das System zur Steuerung des Motors ermittelt. Des Weiteren werden die ermittelten Betriebsdaten des Motors, wie beispielsweise der Absolutdruck des Gases in dem Abgasrohr 1, die Temperatur der angesaugten Luft in dem Ansaugrohr und der Öffnungswinkel (VVT-Winkel) der verstellbaren Ventilsteuerung (VVT) usw. mit den dem Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des vordefinierten Fehlzündungszustands entsprechenden Betriebsdaten des Motors, wie beispielsweise dem Absolutdruck des Gases in dem Abgasrohr 1, der Temperatur der angesaugten Luft in dem Ansaugrohr und dem Öffnungswinkel (VVT-Winkel) der verstellbaren Ventilsteuerung (VVT) usw. verglichen. Wenn gleiche oder ähnliche Betriebsdaten des Motors gefunden werden, wie beispielsweise der Absolutdruck des Gases in dem Abgasrohr 1, die Temperatur der angesaugten Luft in dem Ansaugrohr und der Öffnungswinkel (VVT-Winkel) der verstellbaren Ventilsteuerung (VVT) usw., wird ein den identischen oder ähnlichen Betriebsdaten des Motors entsprechendes Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand durch das Analysemodul bestimmt. Anschließend wird das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit dem Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand verglichen. Wenn das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Fehlzündungszustand kleiner ist als das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand, kann die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung derart gesteuert werden, dass die Kraftstoffeinspritzungsgeschwindigkeit reduziert wird, so dass das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Fehlzündungszustand an das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand angepasst wird. Wenn das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Fehlzündungszustand größer ist als das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand, kann die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung derart gesteuert werden, dass die Kraftstoffeinspritzungsgeschwindigkeit erhöht wird, so dass das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Fehlzündungszustand an das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand angepasst wird. Demnach kann, wenn ein Zylinder fehlzündet, das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der anderen, normal arbeitenden Zylinder von dem System zur Steuerung des Motors derart angepasst werden, dass das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der anderen, normal arbeitenden Zylinder sich dem Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des vordefinierten Fehlzündungszustands weitesmöglich nähert. Dadurch kann der Drei-Wege-Katalysator 5 an dem Abgasrohr 1 höchste Leistungsfähigkeit aufweisen und die Schadstoffemission des Abgasrohrs 1 reduziert werden.
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Bei der obigen technischen Lösung können verschiedene Arten von Sensoren an dem Abgasrohr 1 angebracht werden, umfassend einen Drucksensor zur Erfassung des Absolutdrucks des Gases in dem Abgasrohr 1, einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur der angesaugten Luft des Abgasrohrs 1, einen WT-Öffnungswinkelsensor zur Erfassung des VVT-Öffnungswinkels und einen vorderen Sauerstoffsensor 2 zur Erfassung des Sauerstoffgehalts in dem Abgasrohr 1. Diese Sensoren können kommunikativ mit dem Datengewinnungsmodul gekoppelt sein und die gesammelten Daten zur Sammlung und Generierung der Betriebsdaten des Motors in Echtzeit an das Datengewinnungsmodul senden. Im Speziellen können die Sensoren durch eine direkte elektrische Verbindung kommunikativ mit dem Datengewinnungsmodul gekoppelt sein. Das System zur Steuerung des Motors erhält die Betriebsdaten des Motors, die von dem Datengewinnungsmodul gesammelt und erfasst wurden, in Echtzeit und bestimmt, ob der Motor gemäß den Betriebsdaten des Motors in einem Fehlzündungszustand arbeitet. Wenn ja, kann das System zur Steuerung des Motors die Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung gemäß den Betriebsdaten des Motors steuern, so dass der Kraftstoff in den anderen, nicht fehlzündenden Zylindern vollständig verbrannt wird, um Kohlenstoffablagerung in dem Motor, die aus unvollständiger Verbrennung des Kraftstoffs resultiert, und den Einfluss der Kohlenstoffablagerung auf die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer des Motors zu verhindern.
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Mit dem System zur Steuerung des Motors und zur Gewährleistung eines Fehlzündungsschutzes im Rahmen dieser Ausfiihrungsform werden die dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis entsprechenden Betriebsdaten des Motors, wie beispielsweise der Absolutdruck des Gases in dem Abgasrohr 1, die Temperatur der angesaugten Luft im Ansaugrohr und der WT-Öffnungswinkel usw., mit den dem Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand entsprechenden Betriebsdaten des Motors, wie beispielsweise dem Absolutdruck des Gases in dem Abgasrohr 1, der Temperatur der angesaugten Luft in dem Ansaugrohr und dem VVT-Öffnungswinkel usw. verglichen. Anschließend wird bestimmt, ob das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verhältnismäßig größer oder kleiner ist als das Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand, und die Kraftstoffeinspritzungsgeschwindigkeit der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung wird durch das System zur Steuerung des Motors derart gesteuert, dass das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs an ein entsprechendes Standard-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vordefinierten Fehlzündungszustand angepasst wird. Dadurch kann der Drei-Wege-Katalysator 5 eine höchste Leistungsfähigkeit aufweisen und eine Schadstoffemission des Motors kann reduziert werden.
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Des Weiteren kann/können bei einer Ausführungsform ein Audioalarm und/oder ein Videoalarm an einer Steuertafel des Fahrzeugs angebracht sein. Der Audioalarm und/oder der Videoalarm kann/können elektrisch an die Steuertafel angebunden sein. Der Sauerstoffsensor (z. B. der vordere Sauerstoffsensor 2 oder der hintere Sauerstoffsensor 3), der an dem Abgasrohr 1 angebracht ist, kann ein Breitfeldsauerstoffsensor sein. Da der Audioalarm und/oder der Videoalarm elektrisch an das Steuerungsmodul gekoppelt ist/sind, kann mithilfe des Audioalarms und/oder des Videoalarms, der an der Steuertafel des Fahrzeugs angeordnet ist, ein Fahrer direkt informiert werden, ob sich der Motor in einem Fehlzündungszustand befindet, und der Fahrer kann dadurch rechtzeitig geeignete Maßnahmen ergreifen. Da der Breitfeldsauerstoffsensor einen größeren Messbereich als ein vergleichbarer Schaltsauerstoffsensor nach dem Stand der Technik aufweist, kann durch Verwendung des Breitfeldsauerstoffsensors als vorderer Sauerstoffsensor 2 der Sauerstoffgehalt in dem Abgasrohr 1 in einem größeren Bereich genauer bestimmt werden. Daher ist der durch das Datengewinnungsmodul bestimmte Sauerstoffgehalt in dem Abgasrohr 1 genauer, und die Anpassung der Kraftstoffeinspritzungsmenge der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung durch das Steuerungsmodul ist ebenfalls genauer.
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Ausführungsformen gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellen ein Fahrzeug bereit, das mit dem System zur Steuerung des Motors gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ausgestattet ist. Mit dem Fahrzeug gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem nicht fehlzündenden Zylinder/nicht fehlzündenden Zylindern näher an dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, so dass der Kraftstoffverbrauch reduziert ist, der Drei-Wege-Katalysator höchste Leistungsfähigkeit aufweisen kann, eine Schadstoffemission des Motors reduziert ist, die Fahrsicherheit verbessert ist und die Lebensdauer des Fahrzeugs verlängert sein kann.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die zuvor aufgeführten Ausführungsformen lediglich einer Illustration der technischen Lösung dienen und nicht die vorliegende Offenbarung einschränken. Obgleich beispielhafte Ausführungsformen aufgezeigt und beschrieben wurden, ist dem Fachmann bewusst, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen nicht als Limitierung der vorliegenden Offenbarung ausgelegt werden können und dass an den Ausführungsformen Veränderungen, Alternativen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Sinn, dem Prinzip und dem Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
