DE102017124205A1 - Verfahren und system zur abgasrückführungsschätzung über eine lambdasonde - Google Patents

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Daniel A. Makled
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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Schätzen einer Abgasrückführungsmenge (AGR-Menge) aus einem Auslasskanal in einen Einlasskanal eines Motorsystems durch Betreiben einer Lambdasonde in einem variablen Spannungsmodus (VV-Modus) bereitgestellt. In einem Beispiel beinhaltet ein Verfahren Einstellen eines Motorbetriebs auf Grundlage der AGR-Menge, die auf Grundlage einer Ausgabe einer Lambdasonde und eines ermittelten Korrekturfaktors, der auf einer zweiten Spannung basiert, während des Betriebs der Lambdasonde in dem VV-Modus, wobei eine Referenzspannung der Lambdasonde von einer niedrigeren, ersten Spannung auf die höhere, zweite Spannung eingestellt wird. Auf diese Weise kann die Lambdasonde verwendet werden, um Abweichungen, die aufgrund einer geänderten Kraftstoffzusammensetzung und Umgebungsfeuchtigkeit auftreten, zu korrigieren, und ferner verwendet werden, um die Menge an AGR zu schätzen, die in das System rückgeführt wird, wodurch die Kraftstoffzufuhr des Motors und die AGR-Steuerung verbessert werden.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Anmeldung betrifft im Allgemeinen eine Abgasrückführungssteuerung auf Grundlage einer Ausgabe eines Abgassensors, der an ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors gekoppelt ist.
  • Allgemeiner Stand der Technik/Kurzdarstellung
  • Motorsysteme können eine Rückführung von Abgas von einem Motorabgassystem zu einem Motoransaugsystem (Einlasskanal) nutzen, einen Vorgang, der als Abgasrückführung (AGR) bezeichnet wird, um regulierte Emissionen zu verringern und die Kraftstoffökonomie zu verbessern. Insbesondere wirkt sich die Menge an AGR, die rückgeführt wird, auf die NOx-Emissionen und Kraftstoffökonomie aus. Eine erhöhte Abgasrückführung kann zu partieller Verbrennung und Fehlzündungen führen, wodurch somit erhöhte Emissionen, ein schlechteres Fahrverhalten des Fahrzeugs und ein erhöhter Kraftstoffverbrauch herbeigeführt werden. Verschiedene Sensoren können in dem Motorsystem gekoppelt sein, um die Menge an AGR zu schätzen, die an den Motor geliefert wird. Diese können zum Beispiel verschiedene Temperatur-, Druck-, Sauerstoff- und Feuchtigkeitssensoren beinhalten, die an den Motoransaugkrümmer und/oder den Abgaskrümmer gekoppelt sind.
  • Ein beispielhafter Ansatz zur AGR-Messung wird von Kotwicki et. al. in US 6,321,732 gezeigt. Darin beinhaltet das AGR-System Drucksensoren, die über einer festen Öffnung angebracht sind, wobei die Drucksensoren verwendet werden, um eine Druckänderung (z. B. einen Deltadruck) an der Öffnung zu messen. Die Drucksensoren, die als Deltadrucksensoren bezeichnet werden, werden verwendet, um die Druckdifferenz an der Öffnung zu messen, was wiederum verwendet wird, um die AGR zu messen und somit den Abgasstrom in dem Motorsystem zu steuern. Die Deltadrucksensoren sind jedoch lärmintensiv, was wiederum zu ungenauen AGR-Messungen führt, die zu den vorangehend genannten Problemen führen können. Des Weiteren werden diese Sensoren zu dem einzigen Zweck der AGR-Messung in die Motorsysteme eingebaut, wodurch das Einschließen solcher Sensoren in die Motorsysteme die Herstellungskosten erhöhen könnte.
  • Ein weiterer beispielhafter Ansatz zur AGR-Messung wird von Matsubara et. al. in US 6,742,379 gezeigt. Darin beinhaltet das AGR-System einen Ansauggaskomponentensensor, wie etwa einen Sauerstoffsensor, der während Nicht-AGR-Bedingungen eingesetzt werden kann, um den Sauerstoffgehalt von frischer Ansaugluft zu bestimmen. Während AGR-Bedingungen kann der Sensor verwendet werden, um die AGR auf Grundlage einer Änderung der Sauerstoffkonzentration aufgrund von Hinzufügen von AGR als Verdünnungsmittel abzuleiten.
  • Die Erfinder haben jedoch mögliche Probleme eines derartigen Ansatzes erkannt. Ein oder mehrere andere Motorbetriebsparameter werden ebenfalls durch die falsche Darstellung von AGR durch den Ansaugsauerstoffsensor bei Vorhandensein von (bezogen auf die Stöchiometrie) magerer oder fetter AGR beeinflusst. Bei Vorhandensein von magerer AGR gibt die Sensorausgabe zum Beispiel den Anteil an verbranntem Gas korrekt an, auch wenn der Sensor eine niedrigere (absolute) Menge an AGR misst. Folglich können jegliche Anpassungen von Zündungszeitpunkt, Drosselposition und/oder Kraftstoffeinspritzung, die auf dem angepassten Kalibrierungskoeffizienten basieren, fehlerhaft sein. Als ein weiteres Beispiel stellt der Sensor bei Vorhandensein von fetter AGR keine genaue Schätzung davon bereit, wie viel überschüssiger Kraftstoff sich in der AGR befindet. Somit ist der eingespritzte Kraftstoff höher als erwünscht, wenn der überschüssige Kraftstoff bei der Zylinderkraftstoffeinspritzung nicht angemessen berücksichtigt wird. Dies kann zu einer Motorkraftstoffzufuhr mit offenem Kreislauf führen, die fetter ist als erwünscht. In der Steuerung mit geschlossenem Regelkreis kann der adaptive Kraftstoff in Bezug auf den überschüssigen Kraftstoff in der AGR angepasst werden, die adaptive Korrektur wird jedoch einem Kraftstoffsystemfehler zugeschrieben. Dies kann fehlerhafterweise einen Kraftstoffsystemfehler auslösen, wenn sich die Korrektur über einem Schwellenwert befindet. Dieses Problem kann sich aufgrund einer Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und der Erfassung des Kraftstoffs an dem Ansaugsauerstoffsensor noch verschärfen. Folglich kann die Motorkraftstoffzufuhr und AGR-Steuerung unterbrochen werden.
  • In einem Beispiel können einige der vorangehenden Probleme durch ein Verfahren gelöst werden, das während eines Betriebs einer Lambdasonde in einem variablen Spannungsmodus (variable voltage mode; VV-Modus), wobei eine Referenzspannung der Lambdasonde von einer niedrigeren, ersten Spannung auf eine höhere, zweite Spannung eingestellt wird, Einstellen eines Motorbetriebs auf Grundlage einer Abgasrückführungsmenge (AGR-Menge) umfasst, die auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde und eines ermittelten Korrekturfaktors auf Grundlage der zweiten Spannung geschätzt wird. Auf diese Weise kann die Lambdasonde zur AGR-Schätzung verwendet werden und die Motorkraftstoffzufuhr entsprechend ausgeglichen werden.
  • Als ein Beispiel kann die Lambdasonde in einem Referenzmodus betrieben werden, wobei die Sonde mit der niedrigeren Spannung betrieben wird, und kann eine Ausgabe der Lambdasonde zum Steuern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (air-fuel-ratio; AFR) verwendet werden. Bei ausgewählten Bedingungen kann die Lambdasonde jedoch von dem Referenzmodus in den variablen Spannungsmodus (VV-Modus) umgestellt werden, wobei die Sonde mit einer höheren Spannung betrieben und/oder zwischen der niedrigeren Spannung und der höheren Spannung moduliert wird. In einigen Beispielen ist die höhere Spannung eine Spannung, bei der Wassermoleküle an der Lambdasonde teilweise oder vollständig gespaltet werden, während die niedrigere Spannung eine Spannung ist, bei der Wassermoleküle nicht an der Sonde gespaltet werden. Somit können die ausgewählten Bedingungen einen Motorzustand ohne Kraftstoffzufuhr, wie etwa eine Kraftstoffabschaltung beim Bremsen (deceleration fuel shut-off; DFSO), und einen stationären Motorzustand, wie etwa einen Motorleerlauf, beinhalten. Bei solchen Bedingungen kann die Lambdasonde eine Ausgabe generieren, die verwendet werden kann, um eine Abgaswasserkonzentration aus einem Ethanolgehalt im Kraftstoff und eine Umgebungsfeuchtigkeit zu schätzen. Insbesondere kann die Umgebungsfeuchtigkeit durch Betreiben der Lambdasonde im VV-Modus während einer DFSO geschätzt werden und kann der Ethanolgehalt im Kraftstoff während eines Motorleerlaufzustands geschätzt werden, wenn keine AGR vorhanden ist. Somit können die Umgebungsfeuchtigkeit und der Ethanolgehalt im Kraftstoff als ein Korrekturfaktor bezeichnet werden und können ferner verwendet werden, um die Wassermenge im Abgas zu schätzen, wenn AGR inaktiv ist.
  • Folglich kann AGR bei Motorleerlaufbedingungen von dem Auslasskanal zu dem Einlasskanal rückgeführt werden und kann der Abgassensor in dem VV-Modus betrieben werden, um die Gesamtwasserkonzentration im Abgas zu schätzen. Somit kann die Gesamtwasserkonzentration eine zusätzliche Wassermenge beinhalten, die in direktem Zusammenhang mit der Menge an AGR steht, die zum Beispiel für eine gegebene Kraftstoffzusammensetzung rückgeführt wird. Demnach kann die Menge an AGR, die rückgeführt wird, durch Subtrahieren des Korrekturfaktors von der Gesamtwasserkonzentration geschätzt werden.
  • Auf diese Weise kann die Lambdasonde verwendet werden, um Abweichungen, die aufgrund einer geänderten Kraftstoffzusammensetzung und Umgebungsfeuchtigkeit auftreten, zu korrigieren, und ferner verwendet werden, um die Menge an AGR zu schätzen, die in das System rückgeführt wird. Durch angemessenes Korrigieren der Sondenausgabe, um die Auswirkungen von Kraftstoffzusammensetzung und Umgebungsfeuchtigkeit auszugleichen, kann eine genauere AGR-Schätzung durch die Sonde bereitgestellt werden, wodurch die Motorkraftstoffzufuhr und AGR-Steuerung verbessert werden. Durch Erweitern der Funktionalität der Lambdasonde (die zur AFR-Schätzung im Referenzmodus verwendet werden kann) im VV-Modus kann dieselbe Sonde verwendet werden, um alle von dem Ethanolgehalt im Kraftstoff, der Umgebungsfeuchtigkeit und der Wasserkonzentration im Abgas zu schätzen, wodurch der Bedarf an zusätzlichen Sensoren zum Messen von jedem dieser Faktoren beseitigt wird und somit die Herstellungskosten verringert werden. Es versteht sich, dass die Sonde unter Umständen nicht durchgehend im VV-Modus betrieben wird, sondern nach dem Schätzen der Korrektur und der Wassermenge bei den ausgewählten Bedingungen in den Referenzmodus zurückgeschaltet wird. Demnach kann die Integrität der Lambdasonde zum Beispiel durch Verringern der Sondenabnutzung beibehalten werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben sind. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig in den Patentansprüchen im Anschluss an die ausführliche Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in jeglichem Teil dieser Offenbarung genannte Nachteile beheben.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motors, der ein Abgassystem und eine Lambdasonde beinhaltet.
    • 2 zeigt eine schematische Darstellung, die einen Betrieb der Lambdasonde in einem Referenzmodus und einem variablen Spannungsmodus (VV-Modus) veranschaulicht.
    • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Schätzen einer Menge an Abgasrückführung (AGR) auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde im VV-Modus und ferner auf Grundlage eines ermittelten Korrekturfaktors veranschaulicht, wobei der ermittelte Korrekturfaktor eine Korrektur für Ethanolgehalt im Kraftstoff und eine Korrektur für Umgebungsfeuchtigkeit beinhaltet.
    • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Schätzen eines Trockenluftpumpstroms mit der Lambdasonde im VV-Modus veranschaulicht.
    • Die 5-6 zeigen Ablaufdiagramme, die beispielhafte Verfahren zum Schätzen einer Umgebungsfeuchtigkeit mit der Lambdasonde, die im VV-Modus betrieben wird, und ferner auf Grundlage des geschätzten Trockenluftpumpstroms veranschaulichen.
    • 7 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum genauen Schätzen einer Menge an Ethanolgehalt im Kraftstoff mit der Lambdasonde, die im VV-Modus betrieben wird, veranschaulicht.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Bestimmen einer Abgasrückführungsmenge (AGR-Menge) auf Grundlage von Ausgaben eines Abgassensors, wie etwa einem Sauerstoffsensor, wie in den 1-2 gezeigt (hierin als Lambdasonde bezeichnet). Eine Motorsteuerung kann konfiguriert sein, um eine Steuerungsroutine durchzuführen, wie etwa das beispielhafte Verfahren aus 3, um zu bestimmen, ob es Zeit für eine AGR-Schätzung ist, und die Sonde entsprechend von einem nichtvariablen Spannungsmodus in einen variablen Spannungsmodus (VV-Modus) umzuschalten. Somit kann die Sonde in dem nicht-W-Modus normal betrieben werden, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) zu schätzen, und lediglich wenn es möglich ist, die Sonde in dem VV-Modus zu betreiben, und lediglich bei ausgewählten Betriebsbedingungen (z. B. Motorzuständen ohne Kraftstoffzufuhr, statischen Zuständen usw.) in den VV-Modus umgeschaltet werden. Des Weiteren kann die Steuerung einen Korrekturfaktor auf Grundlage der Ausgabe der Sonde bei den ausgewählten Betriebsbedingungen schätzen. Insbesondere kann der Korrekturfaktor eine Korrektur für Umgebungsfeuchtigkeit beinhalten, die durch Betreiben der Lambdasonde im VV-Modus während eines Motorzustands ohne Kraftstoffzufuhr geschätzt wird (5-6). Hierin kann die Lambdasonde im VV-Modus betrieben werden, um einen Trockenluftpumpstrom zu bestimmen (4), und kann die Steuerung die Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage des Trockenluftpumpstroms schätzen (5-6). Der Korrekturfaktor kann zusätzlich eine Korrektur für Ethanolgehalt im Kraftstoff beinhalten, der durch Betreiben der Lambdasonde im VV-Modus während eines Motorleerlaufzustands, wie in 7 gezeigt, geschätzt wird. Die Umgebungsfeuchtigkeit und der Ethanolgehalt im Kraftstoff können zusammen verwendet werden, um eine Abgaswasserkonzentration zu bestimmen, wenn keine AGR-Rückführung vorliegt. Die Steuerung kann die Sonde bei einem AGR-Strom während des Motorleerlaufzustands im VV-Modus betreiben und eine Gesamtwasserkonzentration im Abgas auf Grundlage der Ausgabe der Sonde schätzen. Die Steuerung kann dann die Menge an zusätzlichem Wasser in dem System bestimmen, wenn AGR aktiv ist, indem die Korrekturen für Umgebungsfeuchtigkeit und Ethanolgehalt im Kraftstoff von der Gesamtwasserkonzentration subtrahiert werden. Somit ist dieses zusätzliche Wasser zu der Menge an rückgeführter AGR direkt proportional. Auf diese Weise kann eine genaue Messung der Menge an AGR in dem System bestimmt werden, wodurch eine AGR-Steuerung verbessert wird.
  • Nun wird mit Bezugnahme auf 1 ein schematisches Diagramm veranschaulicht, das einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10 zeigt, der in ein Antriebssystem eines Automobils eingeschlossen sein kann. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das eine Steuerung 12 beinhaltet, und durch eine Eingabe von einem Fahrzeugführer 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Generieren eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Ein Brennraum (d. h. ein Zylinder) 30 des Motors 10 kann Brennraumwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36 beinhalten. Der Kolben 36 kann an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, sodass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem an zumindest ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlasser über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
  • Der Brennraum 30 kann Ansaugluft von einem Ansaugkrümmer 44 über einen Einlasskanal 42 aufnehmen und Verbrennungsabgase über einen Auslasskanal 48 ablassen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Auslasskanal 48 können über ein entsprechendes Einlassventil 52 und Auslassventil 54 selektiv mit dem Brennraum 30 in Verbindung stehen. In manchen Ausführungsformen kann der Brennraum 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile beinhalten.
  • In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und Auslassventil 54 durch Nockenbetätigung über entsprechende Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils ein oder mehrere Nocken beinhalten und ein oder mehrere der folgenden Systeme verwenden: Nockenprofilverstell(CPS)-, variable Nockenansteuerungs(VCT)-, variable Ventilansteuerungs(VVT)- und/oder variable Ventilhub(VVL)-Systeme, die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Die Position des Einlassventils 52 und Auslassventils 54 kann durch Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlassventil 52 und/oder Auslassventil 54 durch eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 alternativ ein Einlassventil, das über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung gesteuert wird, einschließlich CPS- und/oder VCT-Systemen, beinhalten.
  • In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einem oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zum Bereitstellen von Kraftstoff an diesen konfiguriert sein. Als nicht einschränkendes Beispiel ist der Zylinder 30 derart gezeigt, dass er eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 beinhaltet. Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 direkt an den Zylinder 30 gekoppelt ist, um Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals FPW, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 68 empfangen wird, direkt in diesen einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eine sogenannte Direkteinspritzung (Direct Injection - im Folgenden auch als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 30 bereit.
  • Es versteht sich, dass die Einspritzvorrichtung 66 in einer alternativen Ausführungsform eine Einspritzvorrichtung mit einer Düse pro Einlasskanal sein kann, die Kraftstoff in den Einlasskanal vorgelagert zu dem Zylinder 30 bereitstellt. Es versteht sich außerdem, dass der Zylinder 30 Kraftstoff von einer Vielzahl von Einspritzvorrichtungen, wie etwa einer Vielzahl von Einspritzvorrichtungen mit einer Düse pro Einlasskanal, einer Vielzahl von Direkteinspritzvorrichtungen oder einer Kombination davon, erhalten kann.
  • Der Kraftstofftank in dem Kraftstoffsystem 172 kann Kraftstoff mit unterschiedlichen Eigenschaften enthalten, zum Beispiel mit unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Diese Unterschiede können einen unterschiedlichen Alkoholgehalt, eine unterschiedliche Oktanzahl, eine unterschiedliche Verdampfungswärme, unterschiedliche Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen davon usw. beinhalten. Der Motor kann ein alkoholhaltiges Kraftstoffgemisch, wie etwa E85 (das ungefähr zu 85 % aus Ethanol und 15 % aus Benzin besteht) oder M85 (das ungefähr zu 85 % aus Methanol und 15 % aus Benzin besteht) verwenden. Alternativ kann der Motor abhängig von dem Alkoholgehalt des durch den Bediener an dem Tank zur Verfügung gestellten Kraftstoffs mit anderen Verhältnissen von Benzin und Ethanol betrieben werden, die in dem Tank gespeichert sind, einschließlich 100 % Benzin und 100 % Ethanol und verschiedener Verhältnisse dazwischen. Des Weiteren können Kraftstoffeigenschaften des Kraftstofftanks häufig variieren. In einem Beispiel kann ein Fahrer den Kraftstofftank an einem Tag mit E85 auffüllen, am nächsten mit E10 und am nächsten mit E50. Somit kann sich die Kraftstofftankzusammensetzung auf Grundlage des Stands und der Zusammensetzung des zum Zeitpunkt des Auffüllens in dem Tank verbleibenden Kraftstoffs dynamisch ändern.
  • Die täglichen Schwankungen beim Auffüllen des Tanks können demnach zu einer häufig variierenden Kraftstoffzusammensetzung des Kraftstoffs in dem Kraftstoffsystem 172 führen, was sich auf die Kraftstoffzusammensetzung und/oder Kraftstoffqualität auswirkt, die durch die Einspritzvorrichtung 66 geliefert werden/wird. Die verschiedenen durch die Einspritzvorrichtung 166 eingespritzten Kraftstoffzusammensetzungen können hierin als ein Kraftstofftyp bezeichnet werden. In einem Beispiel können die verschiedenen Kraftstoffzusammensetzungen durch ihre Research-Oktanzahl-Bewertung (research octane number rating; RON-Bewertung), ihren Alkoholgehalt, ihren Ethanolgehalt usw. quantitativ beschrieben werden.
  • Es versteht sich, dass der Motor zwar in einer Ausführungsform durch Einspritzen des variablen Kraftstoffgemischs über eine Direkteinspritzvorrichtung betrieben werden kann, der Motor jedoch in alternativen Ausführungsformen unter Verwendung von zwei Einspritzvorrichtungen und Variieren einer relativen Einspritzmenge aus jeder Einspritzvorrichtung betrieben werden kann. Ferner versteht es sich, dass beim Betreiben des Motors mit einer Verstärkung von einer Verstärkungsvorrichtung, wie etwa einem Turbolader oder Kompressor (nicht gezeigt), die Verstärkungsgrenze mit Erhöhung eines Alkoholgehalts des variablen Kraftstoffgemischs erhöht werden kann. In einer Ausführungsform kann ein Abgassensor 126, der an einen Auslasskanal 48 gekoppelt ist, in einem variablen Spannungsmodus (VV-Modus) (2) betrieben werden, um eine Menge an Alkohol in dem in den Motor eingespritzten Kraftstoff zu schätzen (z. B. eine Schätzung eines Ethanolgehalts im Kraftstoff wie in 7 gezeigt).
  • Fortführend mit 1 kann der Einlasskanal 42 eine Drossel 62 mit einer Drosselklappe 64 umfassen. In diesem besonderen Beispiel kann die Position der Drosselklappe 64 durch die Steuerung 12 über ein Signal variiert werden, das einem Elektromotor oder Aktor bereitgestellt wird, den die Drossel 62 beinhaltet, wobei es sich um eine Konfiguration handelt, die gemeinhin als eine elektronische Drosselsteuerung (Electronic Throttle Control - ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drossel 62 dazu betrieben werden, die Ansaugluft zu variieren, die dem Brennraum 30 unter anderen Motorzylindern bereitgestellt wird. Die Position der Drosselklappe 64 kann der Steuerung 12 durch das Drosselpositionssignal TP bereitgestellt werden. Der Einlasskanal 42 kann einen Luftmassenstromsensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 zum Bereitstellen der entsprechenden MAF- und MAP-Signale an die Steuerung 12 beinhalten. In einer Ausführungsform kann der Einlasskanal 42 zusätzlich einen Feuchtigkeitssensor 121 zum Messen einer Umgebungsfeuchtigkeit beinhalten. In einer weiteren Ausführungsform kann der Feuchtigkeitssensor 121 zusätzlich oder alternativ in dem Auslasskanal 48 platziert sein. In noch einer weiteren Ausführungsform kann der Abgassensor 126 im VV-Modus betrieben werden, um die Umgebungsfeuchtigkeit wie in den 5-6 dargestellt zu schätzen.
  • Ein Zündsystem 88 kann dem Brennraum 30 über eine Zündkerze 92 einen Zündfunken als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von der Steuerung 12 bei ausgewählten Betriebsmodi bereitstellen. Obwohl Fremdzündungskomponenten gezeigt werden, kann/können in einigen Ausführungsformen die Brennkammer 30 oder ein oder mehrere andere Brennkammern des Motors 10 in einem Verdichtungszündungsmodus mit oder ohne einen Zündfunken betrieben werden.
  • Ein Abgassensor 126 (z. B. eine Lambdasonde) ist einer Emissionssteuervorrichtung 70 vorgelagert an den Auslasskanal 48 gekoppelt gezeigt. Hiernach kann der Abgassensor 126 synonymisch als Lambdasonde oder Sauerstoffsensor oder Sensor/Sonde bezeichnet werden. Der Abgassensor 126 kann jeder geeignete Sensor zum Bereitstellen einer Angabe eines Abgasluft-Kraftstoff-(AFR-)Verhältnisses sein, wie zum Beispiel eine lineare Lambdasonde oder UEGO (Universal- oder Weitbereich-Abgas-Sauerstoff), eine Zweizustands-Lambdasonde oder EGO, eine HEGO (beheizte EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor.
  • Die Emissionssteuervorrichtung 70 ist dem Abgassensor 126 nachgelagert entlang des Auslasskanals 48 angeordnet gezeigt. Bei der Vorrichtung 70 kann es sich um einen Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen davon handeln. In einigen Ausführungsformen kann die Emissionssteuerungsvorrichtung 70 durch Betreiben von zumindest einem Zylinder des Verbrennungsmotors innerhalb eines bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während des Betriebs des Motors 10 periodisch zurückgesetzt werden.
  • Ferner kann in den offenbarten Ausführungsformen ein System zur Abgasrückführung (AGR) einen gewünschten Teil des Abgases über einen AGR-Kanal 140 von dem Auslasskanal 48 zu dem Einlasskanal 44 leiten. Der an dem Einlasskanal 44 bereitgestellte Umfang der AGR kann durch die Steuerung 12 über ein AGR-Ventil 142 variiert werden. Ferner kann ein AGR-Sensor 144 innerhalb des AGR-Kanals angeordnet sein und eine Anzeige von einem oder mehreren von Druck, Temperatur und Konzentration des Abgases bereitstellen. Bei einigen Bedingungen kann das AGR-System auch verwendet werden, um die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer zu regulieren, wodurch ein Verfahren zum Steuern des Zeitpunkts der Zündung in einigen Verbrennungsmodi bereitgestellt wird. Ferner kann bei einigen Bedingungen ein Teil der Verbrennungsgase durch Steuern der Ansteuerung des Abgasventils, wie etwa durch Steuern eines variablen Ventilansteuerungsmechanismus, in der Brennkammer zurückgehalten oder eingefangen werden. Somit kann die Verwendung von zusätzlichen Sensoren zum Schätzen der AGR die Herstellungskosten für die Motorsysteme erhöhen.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass es möglich ist, den Abgassensor 126 bei verschiedenen Motorbetriebsbedingungen in einem variablen Spannungsmodus (VV-Modus) zu betreiben, um die Menge an AGR zu bestimmen, die aus dem Auslasskanal in den Einlasskanal rückgeführt wird. Hierin kann der Abgassensor 126, der üblicherweise in einem nichtvariablen Spannungsmodus (auch als Referenzmodus bezeichnet) zum Messen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses betrieben wird, in einem VV-Modus verwendet werden, um die Menge an AGR zu schätzen. In dem Nicht-W-Modus wird der Sensor mit einer niedrigeren Spannung betrieben und die Ausgabe des Sensors in dem Nicht-W-Modus kann zum Schätzen des AFR verwendet werden und im VV-Modus wird der Sensor zwischen der niedrigeren Spannung und einer höheren Spannung betrieben (z. B. zwischen der niedrigeren und der höheren Spannung moduliert und/oder von der einen in die andere umgeschaltet) (nachfolgend in Bezug auf 2 genauer beschrieben). Somit kann die Ausgabe des Sensors im VV-Modus zum Schätzen von einem oder mehreren von einer Luftfeuchtigkeit, einem Ethanolgehalt im Kraftstoff und einer Gesamtwasserkonzentration im Abgas verwendet werden, wie in Bezug auf die 3-7 im Detail beschrieben. Auf diese Weise kann durch Berücksichtigen des Ethanolgehalts im Kraftstoff und der Umgebungsfeuchtigkeit eine genaue Schätzung der Menge an rückgeführtem AGR bestimmt werden. Folglich können die AGR-Steuerung verbessert, die Kraftstoffökonomie erhöht und die NOx-Emissionen verringert werden.
  • Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Festwertspeicherchip 106 gezeigt ist, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Keep-Alive-Speicher 110 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung von eingeleitetem Luftmassenstrom (Mass Air Flow - MAF) von einem Luftmassenstromsensor 120; der Motorkühlmitteltemperatur (Engine Coolant Temperature - ECT) von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (Profile Ignition Pickup - PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; der Drosselposition (Throttle Position - TP) von einem Drosselpositionssensor; und des Krümmerabsolutdrucksignals (Manifold Absolute Pressure - MAP) vom Sensor 122. Das Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP generiert werden. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den vorangehen genannten Sensoren und verwendet verschiedene Aktoren aus 1, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen.
  • Als ein Beispiel kann die Steuerung den Betrieb des Abgassensors 126 in einem Nicht-W-Modus mit einer niedrigeren Spannung fortsetzen, um zu messen, wie fett bzw. mager das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) ist, und eine Kraftstoffeinspritzung an den Zylindern entsprechend anzupassen, um einen stöchiometrischen Betrieb aufrechtzuerhalten. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung bei ausgewählten Motorbetriebsbedingungen (wie etwa einem Motorzustand ohne Kraftstoffzufuhr und einem stationären Zustand) die Lambdasonde durch Erhöhen der Betriebsspannung der Sonde von der niedrigeren Spannung auf eine höhere Spannung von dem Nicht-VV-Modus in den VV-Modus umschalten. Durch Betreiben der Sonde mit einer höheren Spannung (und/oder Modulieren der Sonde zwischen der niedrigeren und höheren Spannung) kann die Steuerung die Ausgabe der Sonde bei ausgewählten Motorbetriebsbedingungen überwachen. Die Steuerung kann auf Grundlage der Ausgabe ferner sowohl einen Ethanolgehalt des Kraftstoffs als auch eine Umgebungsfeuchtigkeit und einen Gesamtwassergehalt im Abgas auf Grundlage der Ausgabe der Sonde während den ausgewählten Motorbetriebsbedingungen (3-7) schätzen.
  • Zum Beispiel kann die Steuerung während einer Kraftstoffabschaltung beim Bremsen (DFSO) die Sonde von dem Nicht-W-Modus in den VV-Modus umschalten, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu schätzen, und die Sonde dann zurück in den Nicht-W-Modus schalten, sobald die Schätzung abgeschlossen ist. Die geschätzte Umgebungsfeuchtigkeit kann in einem Speicher gespeichert werden und später zur Schätzung der AGR abgerufen werden. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung ein AGR-Ventil (wie etwa das AGR-Ventil 142 aus 1) während eines Motorleerlaufzustands betätigen, um das AGR-Ventil zu schließen, um einen Strom des AGR aus dem Auslasskanal in den Einlasskanal zu stoppen. Des Weiteren kann die Steuerung die Lambdasonde im VV-Modus mit einer höheren Spannung betreiben, um den Ethanolgehalt im Kraftstoff zu bestimmen. Sobald die Schätzung abgeschlossen ist, kann die Steuerung den Wert des Ethanolgehalts im Kraftstoff in dem Speicher speichern und die Sonde durch Betreiben der Sonde mit der niedrigeren Spannung in den Nicht-W-Betriebsmodus zurückstellen und die Schätzung des AFR durch Betreiben der Sonde im Nicht-W-Modus fortsetzen. Somit kann es sich bei der Umgebungsfeuchtigkeit und dem Ethanolgehalt im Kraftstoff um einen Korrekturfaktor handeln, der verwendet werden kann, um eine Menge an AGR zu schätzen. Während des Motorleerlaufzustands kann die Steuerung das AGR-Ventil betätigen, wenn es Zeit für die AGR-Schätzung ist, um das AGR-Ventil zu öffnen, um AGR von dem Auslasskanal zu dem Einlasskanal rückzuführen, und die Lambdasonde zusätzlich im VV-Modus betreiben, um einen Gesamtwasseranteil im Abgas zu bestimmen. Die Steuerung kann den Korrekturfaktor (z. B. einen Beitrag aufgrund von Umgebungsfeuchtigkeit und Ethanolgehalt im Kraftstoff) von dem Gesamtwasseranteil im Abgas subtrahieren, wodurch die Menge an von dem Auslasskanal zu dem Einlasskanal rückgeführter AGR geschätzt wird. Auf diese Weise kann die Steuerung die Menge an AGR durch selektives Betreiben der Lambdasonde im VV-Modus bei ausgewählten Motorbetriebsbedingungen bestimmen.
  • Auf den Festwertspeicher 106 eines Speichermediums können computerlesbare Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die von dem Prozessor 102 zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die vorweggenommen, jedoch nicht ausdrücklich aufgeführt werden, ausgeführt werden können.
  • Wie vorstehend beschrieben, zeigt 1 lediglich einen Zylinder eines Mehrzylindermotors und jeder Zylinder kann gleichermaßen seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Zündkerzen usw. beinhalten.
  • Als nächstes zeigt 2 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer UEGO-Sonde 200, die konfiguriert ist, um eine Konzentration an Sauerstoff (O2) im Abgasstrom zu messen. Die Sonde 200 kann zum Beispiel als der Abgassensor 126 aus 1 betrieben werden. Die Sonde 200 umfasst eine Vielzahl von Schichten aus einem oder mehreren Keramikmaterialien, die in einer gestapelten Konfiguration angeordnet sind. In der Ausführungsform aus 2 sind fünf Keramikschichten als Schichten 201, 202, 203, 204 und 205 dargestellt. Diese Schichten beinhalten eine oder mehrere Schichten eines Festelektrolyten, der dazu in der Lage ist, ionischen Sauerstoff zu leiten. Zu Beispielen für geeignete Festelektrolyten gehören unter anderem Zirkonoxid-basierte Materialien. In einigen Ausführungsformen kann außerdem eine Heizvorrichtung 207 in thermischer Kommunikation mit den Schichten angeordnet sein, um die Ionenleitfähigkeit der Schichten zu erhöhen. Während die dargestellte UEGO-Sonde aus fünf Keramikschichten gebildet ist, versteht es sich, dass die UEGO-Sonde andere geeigneten Anzahlen von Keramikschichten beinhalten kann.
  • Eine Schicht 202 beinhaltet ein Material oder Materialien, die einen Diffusionsweg 210 erzeugen. Der Diffusionsweg 210 ist dazu konfiguriert, Abgase über Diffusion in einen ersten inneren Hohlraum 222 einzuleiten. Der Diffusionsweg 210 kann dazu konfiguriert sein, es einer oder mehreren Komponenten der Abgase, einschließlich eines gewünschten Analyten (z. B. O2), zu ermöglichen, mit einer stärker begrenzenden Geschwindigkeit in den inneren Hohlraum 222 zu diffundieren, als der Analyt durch Pumpen eines Elektrodenpaars 212 und 214 herein- oder herausgepumpt werden kann. Auf diese Weise kann eine stöchiometrische Menge an O2 im ersten inneren Hohlraum 222 erhalten werden.
  • Die Sonde 200 beinhaltet ferner einen zweiten inneren Hohlraum 224 innerhalb der Schicht 204, die durch die Schicht 203 von dem ersten inneren Hohlraum 222 getrennt ist. Der zweite innere Hohlraum 224 ist dazu konfiguriert, einen konstanten Sauerstoffpartialdruck entsprechend einer stöchiometrischen Bedingung beizubehalten, z. B. ist eine Sauerstoffmenge, die im zweiten inneren Hohlraum 224 vorhanden ist, gleich der, die das Abgas aufweisen würde, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch wäre. Die Sauerstoffkonzentration im zweiten inneren Hohlraum 224 wird durch eine Pumpspannung Vcp konstant gehalten. Der zweite innere Hohlraum 224 kann hier als Referenzzelle bezeichnet werden.
  • Ein Paar von Messelektroden 216 und 218 ist in Kommunikation mit dem ersten inneren Hohlraum 222 und der Referenzzelle 224 angeordnet. Das Messelektrodenpaar 216 und 218 erfasst einen Konzentrationsgradienten, der sich zwischen dem ersten inneren Hohlraum 222 und der Referenzzelle 224 aufgrund einer Sauerstoffkonzentration im Abgas, welche die stöchiometrische Menge über- oder unterschreitet, entwickeln kann. Eine hohe Sauerstoffkonzentration kann durch ein mageres Abgasgemisch herbeigeführt werden, während eine niedrige Sauerstoffkonzentration durch ein fettes Gemisch herbeigeführt werden kann.
  • Ein Paar von Pumpelektroden 212 und 214 ist in Kommunikation mit dem inneren Hohlraum 222 angeordnet und ist dazu konfiguriert, eine ausgewählte Gaskomponente (z. B. O2) elektrochemisch durch die Schicht 201 aus dem inneren Hohlraum 222 und aus der Sonde 200 zu pumpen. Alternativ dazu kann das Paar von Pumpelektroden 212 und 214 dazu konfiguriert sein, ein ausgewähltes Gas elektrochemisch durch die Schicht 201 und in den inneren Hohlraum 222 zu pumpen. Das Pumpelektrodenpaar 212 und 214 kann hier als O2-Pumpzelle bezeichnet werden.
  • Die Elektroden 212, 214, 216 und 218 können aus verschiedenen geeigneten Materialien bestehen. In einigen Ausführungsformen können die Elektroden 212, 214, 216 und 218 zumindest teilweise aus einem Material bestehen, das die Spaltung von molekularem Sauerstoff katalysiert. Zu Beispielen für solche Materialien gehören unter anderem Elektroden, die Platin und/oder Silber enthalten.
  • Der Vorgang des elektrochemischen Pumpens des Sauerstoffs aus dem oder in den inneren Hohlraum 222 beinhaltet Anlegen einer Spannung Vp (z. B. einer Referenzspannung) an dem Pumpelektrodenpaar 212 und 214. Die Pumpspannung Vp, die an den O2-Pumpzellen angelegt wird, pumpt Sauerstoff in den oder aus dem ersten inneren Hohlraum 222, um eine stöchiometrische Menge an Sauerstoff in der Hohlraumpumpzelle beizubehalten. Der resultierende Pumpstrom Ip ist proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas. Ein Steuersystem (in nicht 2 gezeigt) generiert das Pumpstromsignal Ip in Abhängigkeit von der Intensität der angelegten Pumpspannung Vp, die erforderlich ist, um eine stöchiometrische Menge innerhalb des ersten inneren Hohlraums 222 beizubehalten. Somit führt ein mageres Gemisch dazu, dass Sauerstoff aus dem inneren Hohlraum 222 gepumpt wird, und führt ein fettes Gemisch dazu, dass Sauerstoff in den inneren Hohlraum 222 gepumpt wird.
  • Es versteht sich, dass die hier beschriebene UEGO-Sonde lediglich ein Ausführungsbeispiel einer UEGO-Sonde ist und dass andere Ausführungsformen von UEGO-Sonden zusätzliche und/oder alternative Merkmale und/oder Auslegungen aufweisen können. Der Sauerstoffsensor aus 2 kann ein Sauerstoffsensor mit variabler Spannung sein, der konfiguriert ist, um mit einer ersten, niedrigeren Spannung (z. B. einer Referenzspannung), bei der Wassermoleküle nicht gespaltet werden, und einer zweiten, höheren Spannung (z. B. einer Referenzspannung) betrieben zu werden, bei der Wassermoleküle vollständig gespaltet werden. Somit ist die zweite Spannung höher als die erste Spannung. Demnach kann die Lambdasonde lediglich mit der niedrigeren, ersten Referenzspannung (z. B. mit etwa 450 mV) als ein herkömmlicher Sauerstoffsensor (z. B. ein Luft-Kraftstoff-Sensor) betrieben werden. Diese niedrigere Spannung kann hierin als die Basisreferenzspannung bezeichnet werden. Anders ausgedrückt kann die UEGO als ein Luft-Kraftstoff-Sensor betrieben werden, um ein Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen.
  • Wie nachfolgend ausgearbeitet, kann die UEGO-Sonde aus 2 vorteilhafterweise verwendet werden, um eine Menge an Alkohol in dem Kraftstoff, der in dem Motor verbrannt wird, sowie eine Umgebungsfeuchtigkeit und AGR zu schätzen. Bei ausgewählten Motorbetriebsbedingungen kann die Sonde in dem VV-Modus betrieben werden, wobei die Sonde mit der zweiten, höheren Spannung betrieben und/oder zwischen der niedrigeren, ersten Spannung und der zweiten, höheren Spannung moduliert wird. Als Reaktion auf das Modulieren der Spannung der Lambdasonde zwischen der ersten und zweiten Spannung können ein erster und zweiter Pumpstrom generiert werden. Der erste Pumpstrom kann eine Menge an Sauerstoff in einem Probengas anzeigen, während der zweite Pumpstrom die Menge an Sauerstoff in dem Probengas plus eine Menge an Sauerstoff anzeigen kann, die in Wassermolekülen in dem Probengas enthalten ist. Der erste und zweite Pumpstrom können auf Grundlage einer AFR-Korrektur, Druckkorrektur und/oder Umgebungsfeuchtigkeitskorrektur korrigiert werden und die korrigierten Ströme können dann verwendet werden, um den Ethanolgehalt im Kraftstoff wie in 7 veranschaulicht zu schätzen.
  • Die Sonde kann im VV-Modus betrieben werden, um eine Umgebungsfeuchtigkeit zu bestimmen. Somit kann die Umgebungsfeuchtigkeit (z. B. die absolute Feuchtigkeit der Frischluft, die das Fahrzeug umgibt) auf Grundlage des ersten Pumpstroms und des zweiten Pumpstroms (oder des ersten und zweiten Korrekturpumpstroms) bestimmt werden. Zum Beispiel kann der erste Pumpstrom von dem zweiten Pumpstrom subtrahiert werden, um eine Änderung des Pumpstroms zu erhalten, welche die Menge an Sauerstoff von gespalteten Wassermolekülen (z. B. die Menge an Wasser) in dem Probengas anzeigt. Dieser Wert kann proportional zu der Umgebungsfeuchtigkeit sein.
  • Die Lambdasonde kann in dem VV-Modus betrieben werden, um eine Gesamtwasserkonzentration im Abgas zu schätzen. In beispielhaften Ausführungsformen kann die Gesamtwasserkonzentration im Abgas auf Grundlage eines Ausgleichs oder einer Umstellung der nachfolgend gezeigten Verbrennungsgrundgleichung (1) geschätzt werden: (1) (Benzin + EtOH) + (Luft + Feuchtigkeit) + AGR = CO2 + H2O + N2, wobei (Benzin + EtOH) das Kraftstoffgemisch darstellt und AGR die Menge an Abgas darstellt, die aus dem Auslasskanal in den Einlasskanal rückgeführt wird. Die rechte Seite der Gleichung (1) stellt Verbrennungsprodukte, wie etwa Kohlenstoffdioxid (CO2), Wasser (H2O) und Stickstoff (N2), dar.
  • Für ein Motorsystem, das 100 % Benzin, 0 % Feuchtigkeit und keine AGR beinhaltet und zusätzlich eine Luftzusammensetzung beinhaltet, kann die Gleichung (1) wie in Gleichung (2) unten gezeigt vereinfacht werden: (Benzin) + (aO2 + bN2) = CO2 + H2O + N2, (2) wobei a und b Konstanten sind, welche die Luftzusammensetzung darstellen (a = 20,95 % und b = 79,05 %). Die Gleichung (1) kann wie folgt umgeschrieben werden: C8H15 + y[z(AGR) + (1 - z)(aO2 + bN2)] -> 8CO2 + u H2O + v N2, (3) wobei y die Menge an Luft darstellt, die zur Stöchiometrie erforderlich ist, z den Stoffmengenanteil an Feuchtigkeit darstellt und u und v jeweils den Stoffmengenanteil an Abgas-H2O und Abgas-N2 darstellt.
  • Die Gleichung (2) kann ferner in chemische Zusammensetzungen aufgeteilt und wie in Gleichung (4) unten gezeigt ausgeglichen werden: C8H15 + y(aO2 + bN2) -> 8CO2 + 7,5 H20 + y*b N2, (4) wobei C8H15 Benzin darstellt und y die Menge an zur Stöchiometrie erforderlichen Luft darstellt. Demnach gilt: y*a = 16 + 7,5 (z. B. Ausgleichen von Sauerstoff in Gleichung (3)), wobei a = 0,2095. Durch Auflösen nach y ergibt sich: y = 112,17 und wenn dieser Wert in Gleichung (3) eingesetzt wird, ergibt sich AGR wie in Gleichung (5) gezeigt: AGR = 8 CO2 + 7,5 H2O + 112,12*b N2. (5)
  • Wenn AGR rückgeführt wird, können die Verbrennungsgleichungen wie nachfolgend gezeigt umgeschrieben werden: (C8H15) + y'(z(AGR) + (1 - z)(aO2 + bN2))→ xCO2 + uH2O + vN2, (6) wobei y’ der Stoffmengenanteil der für die Stöchiometrie erforderliche Gesamtansaugluft ist (z. B. AGR + Luft) und x den Stoffmengenanteil von EtOH darstellt. Durch Einsetzen von AGR aus Gleichung (5) in Gleichung (6) ergibt sich: (C8H15) + y’ (z((8)CO2 + (7,5)H2O + (112,17b)N2) + (1 - z)(aO2 + bN2))→ xCO2 + uH2O + vN2 (7)
  • Die Werte von jedem von u, x, v und y’ können durch Ausgleichen von Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff wie in den Gleichungen (8) bis (11) gezeigt geschätzt werden: u = 7,5 + (7,5) * y’* z (8) x = 8 + 8 * y’ * z (9) v = (112,017)*b*y’*z + y’*b - y’ * b* z (10) y’= (2X + u)/(23,5z + (1 - z)*2*a) (11)
  • Durch Verwendung dieser Gleichungen ist das endgültige oder gesamte generierte Wasser durch Gleichung (12) in Stoffmengenanteil angegeben: [ H 2 O ] = u x + u + ν
    Figure DE102017124205A1_0001
    wobei u die Stoffmenge an H2O darstellt und (x + u + v) die Gesamtstoffmenge darstellt.
  • Auf diese Weise kann der Gesamtwasseranteil im Abgas durch Betreiben der Sonde im W-Modus geschätzt werden, um die Stoffmenge an H2O und die Gesamtstoffmenge zu schätzen, aus denen die Gesamtwasserkonzentration geschätzt werden kann. Hierin kann der Gesamtwassergehalt die Wasserkonzentration aus Umgebungsfeuchtigkeit, Ethanolgehalt im Kraftstoff und Volumenprozent von AGR beinhalten, die in das System rückgeführt wird.
  • Demnach kann die Menge an rückgeführter AGR durch Subtrahieren des Wassergehalts aufgrund des Ethanolgehalts im Kraftstoff und der Umgebungsfeuchtigkeit von dem Gesamtwassergehalt geschätzt werden. Auf diese Weise kann die Menge an in das System rückgeführter AGR genau geschätzt werden.
  • Die Systeme aus den 1-2 stellen ein System bereit, das Folgendes umfasst: ein Abgasrückführungssystem (AGR-System), das einen AGR-Kanal beinhaltet, der einen Auslasskanal an einen Einlasskanal koppelt, wobei der AGR-Kanal ein AGR-Ventil beinhaltet, eine Lambdasonde, die konfiguriert ist, um in einem variablen Spannungsmodus betrieben zu werden, wobei eine Referenzspannung der Lambdasonde von einer niedrigeren, ersten Spannung auf eine höhere, zweite Spannung angepasst wird, und an den Auslasskanal gekoppelt ist. Zusätzlich oder alternativ beinhaltet das System eine Steuerung, die computerlesbare Anweisungen zu Folgendem beinhaltet: Betreiben der Lambdasonde in dem variablen Spannungsmodus, während das AGR-Ventil geschlossen ist, um eine erste Ausgabe zu generieren, Öffnen des AGR-Ventils, um eine AGR zu zirkulieren, und Betreiben der Lambdasonde in dem variablen Spannungsmodus, um eine zweite Ausgabe zu generieren, und Einstellen eines Motorbetriebs auf Grundlage einer geschätzten Menge an AGR, wobei die geschätzte Menge an AGR auf Grundlage einer Differenz zwischen der zweiten Ausgabe und der ersten Ausgabe bestimmt wird (wie in den 3-7 gezeigt). Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung ferner Anweisungen zum Generieren sowohl von der ersten Ausgabe als auch der zweiten Ausgabe während eines Motorleerlaufzustands beinhalten. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung ferner Anweisungen zu Folgendem beinhalten: Betreiben der Lambdasonde in dem variablen Spannungsmodus während eines Motorzustands ohne Kraftstoffzufuhr und Generieren einer dritten Ausgabe der Lambdasonde und Schätzen einer Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage der dritten Ausgabe der Lambdasonde und ferner auf Grundlage einer Trockenluftpumpstromausgabe der Lambdasonde. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung ferner Anweisungen zum Schätzen der Menge an AGR beinhalten, die in den Motor strömt, auf Grundlage einer Differenz zwischen der zweiten Ausgabe und sowohl von der ersten als auch der dritten Ausgabe. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung ferner Anweisungen zum Schätzen des Trockenluftpumpstroms auf Grundlage eines Verhältnisses zwischen einem ersten Pumpstrom, der generiert wird, wenn die Lambdasonde mit der ersten Spannung betrieben wird, und einem zweiten Pumpstrom der Lambdasonde, der generiert wird, wenn die Lambdasonde mit der zweiten Spannung betrieben wird, wie nachfolgend gezeigt, beinhalten.
  • Mit Bezugnahme auf 3 wird ein Verfahren 300 zum Einstellen eines Motorbetriebs auf Grundlage einer Ausgabe einer Lambdasonde gezeigt. Insbesondere kann die Lambdasonde bei ausgewählten Bedingungen (z. B. Motorzuständen ohne Kraftstoffzufuhr und statischen Zuständen) betrieben werden, um sowohl einen Ethanolgehalt im Kraftstoff als auch eine Umgebungsfeuchtigkeit zu schätzen. Diese Schätzungen können als ein Korrekturfaktor verwendet und von einer Gesamtmenge an Wasser subtrahiert werden, die im Abgas geschätzt wurde, um eine Menge an Abgasrückführung (AGR) zu bestimmen, die von einem Auslasskanal zu einem Einlasskanal rückgeführt wird. Somit kann ein Motorbetrieb auf Grundlage der AGR-Schätzung angepasst werden.
  • Wie nachfolgend veranschaulicht, kann eine Steuerung (wie etwa die Steuerung 12 aus 1) die Lambdasonde (z. B. über das Senden von einem oder mehreren elektrischen Steuersignalen an den Sensor) betreiben, um eine Menge an Abgasrückführung (AGR), die in den Motor strömt, auf Grundlage einer ersten Ausgabe einer Lambdasonde während des Betriebs in einem VV-Modus, wobei eine Referenzspannung der Lambdasonde von einer niedrigeren, ersten Spannung auf eine höhere, zweite Spannung angepasst wird, wobei AGR strömt, und einer zweiten Ausgabe der Lambdasonde während des Betriebs in dem VV-Modus, ohne dass AGR-strömt, zu bestimmen. Die Steuerung kann zusätzlich den Motorbetrieb auf Grundlage der bestimmten Menge an AGR einstellen. Zum Beispiel kann die Steuerung ein AGR-Ventil betätigen, um das Ventil zu öffnen, um es AGR zu ermöglichen, aus dem Auslasskanal in den Einlasskanal zu strömen. Während die AGR strömt, kann die Steuerung die Lambdasonde in dem VV-Modus betreiben und die erste Ausgabe der Sonde überwachen. Dann kann die Steuerung das AGR-Ventil schließen, um den AGR-Strom aus dem Auslasskanal in den Einlasskanal zu stoppen. Des Weiteren kann die Steuerung die Sonde im VV-Modus betreiben und die zweite Ausgabe der Sonde überwachen. Ferner kann die Steuerung einen Ethanolgehalt im Kraftstoff auf Grundlage der zweiten Ausgabe der Lambdasonde während eines statischen Motorbetriebszustands (z. B. einem Motorleerlauf) schätzen und eine erste Wasserkonzentration in Motorabgasen auf Grundlage des geschätzten Ethanolgehalts im Kraftstoff ableiten. Des Weiteren kann die Steuerung eine Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage einer dritten Ausgabe der Lambdasonde während des Betreibens in dem VV-Modus während eines Motorzustands ohne Kraftstoffzufuhr (z. B. eine DFSO) und ferner auf Grundlage einer geschätzten Trockenluftpumpstromausgabe der Lambdasonde schätzen. Noch ferner kann die Steuerung eine zweite Wasserkonzentration im Abgas auf Grundlage der geschätzten Wasserfeuchtigkeit schätzen. Schließlich kann die Steuerung eine Menge an AGR, die in den Motor strömt, durch Subtrahieren von sowohl der ersten Wasserkonzentration als auch der zweiten Wasserkonzentration von einer Gesamtwasserkonzentration im Abgas bestimmen, wobei die Gesamtwasserkonzentration auf Grundlage der ersten Ausgabe der Lambdasonde bestimmt wird, wie nachfolgend gezeigt.
  • Wie vorangehend beschrieben, kann eine Lambdasonde (wie etwa die in 1 gezeigte Lambdasonde 126 und die in 2 gezeigte Sonde 200) eine Sonde mit variabler Spannung (VV-Sonde) sein, die mit einer niedrigeren Grundspannung und einer höheren Zielspannung betrieben werden kann. Somit kann die Lambdasonde als ein herkömmlicher Luft-Kraftstoff-Sensor betrieben werden, wobei die Referenzspannung des Sensors auf einer niedrigeren Grundspannung (z. B. 450 mV) gehalten wird, bei der Wasser- und Kohlenstoffdioxidmoleküle nicht an dem Sensor gespaltet werden (hierin als Nicht-W-Betrieb bezeichnet). Dann kann die Referenzspannung der Lambdasonde bei ausgewählten Bedingungen von der niedrigeren Grundspannung (z. B. der ersten Spannung) auf eine höhere Zielspannung (z. B. die zweite Spannung) erhöht werden, bei der Wassermoleküle und/oder Kohlenstoffdioxidmoleküle gespaltet werden. In einem Beispiel kann die zweite Spannung in einem Bereich von etwa 900-1.100 mV liegen. Somit können sowohl ein Ethanolgehalt im Kraftstoff als auch eine Umgebungsfeuchtigkeit und eine Gesamtwasserkonzentration auf Grundlage der Ausgabe der Sonde in dem VV-Modus bei ausgewählten Bedingungen wie nachfolgend beschrieben geschätzt werden.
  • Die Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und der übrigen der hier enthaltenen Verfahren 400, 500, 600 und 700 können von einer Steuerung auf Grundlage von auf einem Arbeitsspeicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie zum Beispiel den vorstehend mit Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems verwenden, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Das Verfahren 300 beginnt bei 302 mit dem Schätzen und/oder Messen der Motorbetriebsbedingungen. Die Motorbetriebsbedingungen können eine Motordrehzahl und/oder -last, eine Motortemperatur, ein Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnis, eine Umgebungsfeuchtigkeit, eine Umgebungstemperatur, einen Luftmassenstrom, einen Abgasrückführungsstrom (AGR-Strom) usw. beinhalten. Bei 304 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob es Zeit für die AGR-Schätzung ist. In einem Beispiel kann die Steuerung bestimmen, dass es Zeit für die AGR-Schätzung ist, wenn ein Schwellenzeitraum seit einer vorhergehenden AGR-Schätzung verstrichen ist. In einem weiteren Beispiel kann die Steuerung bestimmen, dass es Zeit zur AGR-Schätzung ist, wenn ein Auftankereignis kürzlich aufgetreten ist oder wenn sich eine Kraftstoffzusammensetzung während des Auftankens geändert hat. Im Allgemeinen wird AGR abgeschaltet, wenn volle Leistung verlangt wird (z. B. während Übergangsmotorbetriebszuständen), und geöffnet, sobald ein statischer Zustand erreicht wurde. In einem Beispiel kann die Steuerung bestimmen, dass es Zeit für eine AGR-Schätzung ist, wenn der Motor in einen statischen Zustand zurückkehrt, nachdem er sich für einen Schwellenzeitraum in einem Übergangszustand befunden hat. In einem weiteren Beispiel kann die Steuerung bestimmen, dass es Zeit für die AGR-Schätzung ist, wenn die NOx-Emissionen ein Schwellenniveau erreicht haben. In einigen Beispielen kann die AGR bei Teilbelastungszuständen, wie etwa dem „Cruising“ (z. B. niedrige bis mittlere Fahrzeuggeschwindigkeiten), und bei Vollbelastungszuständen (wie etwa während des Anhängerschleppens) rückgeführt werden. Während solchen Betriebsbedingungen kann die Steuerung bestimmen, dass es Zeit für die AGR-Schätzung ist. In einigen solchen Beispielen kann eine Menge an rückgeführter AGR und eine Strömungsrate von AGR auf Grundlage von bestimmten Motor- oder Motorbetriebsbedingungen eingestellt werden. Während des Betriebs bei solchen Bedingungen kann die Steuerung bestimmen, dass es Zeit für die AGR-Schätzung ist. Als ein Beispiel kann die AGR gestoppt oder nicht rückgeführt werden, wenn sich eine Motortemperatur unter einer Schwellentemperatur befindet (z. B. beim Kaltstart des Motors). Als ein weiteres Beispiel kann eine AGR-Strömungsrate auf Grundlage von Feuchtigkeit eingestellt werden. Als noch ein weiteres Beispiel kann die AGR bei Bedingungen beschränkt sein, bei denen Wasser in dem CAC kondensieren kann. Üblicherweise kann die AGR bei Lasten von 0,2 bis 0,8 strömen gelassen werden. In einigen Systemen kann die AGR bei sehr hohen Lastbedingungen strömen gelassen werden, um dem Überhitzen von Abgaskomponenten vorzubeugen. Somit kann die Steuerung bestimmen, dass es Zeit für die AGR-Schätzung ist, wenn eine der vorangehend genannten Bedingungen eintritt.
  • Wenn es nicht Zeit für die AGR-Schätzung (z. B. „NEIN“ bei 304) ist, wird das Verfahren 300 mit 306 fortgesetzt, wobei die Steuerung die Lambdasonde weiterhin in dem Nicht-VV-Modus (oder Referenzmodus) betreibt. Wie vorangehend beschrieben, kann die Lambdasonde mit einer niedrigeren Spannung betrieben werden und kann die Ausgabe der Lambdasonde zum Steuern des AFR verwendet werden. Wenn es jedoch Zeit für die AGR-Schätzung ist (z. B. „JA“ bei 304), wird das Verfahren mit 308 fortgeführt, wo die Steuerung bestimmt, ob die Lambdasonde in dem variablen Spannungsmodus (VV-Modus) betrieben werden kann. Zum Beispiel kann die Sonde bei bestimmten Bedingungen, bei denen die Lambdasonde zur Luft-Kraftstoff-Steuerung (air fuel control; A/F-Steuerung) verwendet wird, unter Umständen nicht im VV-Modus betrieben werden. In solchen Fällen kann die A/F-Steuerung gegenüber der AGR-Schätzung Vorrang hat. Es ist jedoch möglich, dass die AGR-Schätzung gegenüber der A/F-Steuerung Vorrang hat. Einige beispielhafte Situationen, in denen der AGR-Schätzung gegenüber der A/F-Steuerung Vorrang hat, werden nachfolgend dargelegt.
  • Während Motorzuständen ohne Kraftstoffzufuhr und statischen Zuständen kann die Sonde im VV-Modus betrieben werden, um die Umgebungsfeuchtigkeit, die Ethanolkonzentration im Kraftstoff und eine Menge an AGR, die in das System rückgeführt wird, auf Grundlage des im Abgas geschätzten Wassergehalts zu bestimmen. Somit kann die AGR durch Betätigung des AGR-Ventils und Vergleichen mit kalibrierten AGR-Messsensoren an dem Einlass (IAO2, Deltadrucksensoren usw.) gesteuert werden. Somit wären alle Variablen (Umgebungsfeuchtigkeit, Ethanolanteil im Kraftstoff und AGR) bekannt. Demnach wäre es möglich, den VV-Betrieb der UEGO beizubehalten und dennoch das A/F-Verhältnis zu steuern. Dies kann aus vielen Gründen vorteilhaft sein. Ein Grund hierfür könnte zum Beispiel sein, dass die UEGO nicht von einer niedrigen auf eine hohe Spannung umgestellt werden müsste. Somit kann dies die Übergangszeit zwischen Nieder- und Hochspannungsmessungen verringern. Des Weiteren könnte dies Spannungsübersteigerungen verringern, die andernfalls die Lambdasonde abnutzen (z. B. schwärzen) würden. Ferner könnte eine kontinuierliche Hochspannungsmessung eine kontinuierliche Messung aller Variablen ermöglichen, die sich auf die Abgaswasserkonzentration auswirken. Der Ethanolanteil kann zum Beispiel in diesem Fall kontinuierlich gemessen werden, da es sich hierbei um eine der Variablen handelt, die zu der Abgaswasserkonzentration beitragen. Folglich kann die Lambdasonde unter Umständen den Ethanol-Kraftstoff-Sensor in der Leitung ersetzen.
  • Eine weitere beispielhafte Situation, in der die AGR-Messung gegenüber der A/F-Verhältnis-Messung Vorrang haben kann, besteht darin, dass bestimmt wird, dass das AGR-Hubventil neu kalibriert werden muss (d. h. eine Sweeping-Konzentration der AGR muss durch verschiedene Hubventilwinkel geleitet und die resultierende AGR an dem Abgassauerstoff unter Verwendung von variablen Spannungen gemessen werden und die Kalibrierungsdaten müssen dann in einer Tabelle gespeichert werden, die im Speicher der Steuerung gespeichert ist).
  • Eine weitere beispielhafte Situation beinhaltet, dass ein AGR-Messsensor, wie etwa ein Deltadrucksensor, neu kalibriert werden muss und bestimmt wird, dass die Lambdasonde eine genauere AGR-Messung bereitstellen würde, mithilfe derer der Sensor kalibriert werden könnte. Ausgangsbedingungen hierfür (neben den Bedingungen des Bestimmens, dass das AGR-Ventil oder die Sensoren neu kalibriert werden müssen) würden darin bestehen, dass sich das AFR des Fahrzeugs in einem stetigen Zustand befindet, sodass das Fahrzeug dieses AFR beibehalten kann, während die Lambdasonde in einen offenen Kreislauf geschaltet wird, um das AGR-Ventil oder den AGR-Sensor zu kalibrieren.
  • Wie vorangehend beschrieben, beinhaltet der VV-Modus Einstellen der Referenzspannung (hierin auch als Pumpspannung bezeichnet) des Sauerstoffsensors von einer niedrigeren Basisspannung (z. B. etwa 450 mV) auf eine höhere Zielspannung, bei der die Wassermoleküle an dem Sensor gespaltet werden. In einigen Beispielen kann das Betreiben im VV-Modus kontinuierliches Modulierten der Referenzspannung zwischen der Basisspannung (z. B. der ersten Spannung) und der Zielspannung (z. B. der zweiten Spannung) beinhalten. In einigen Beispielen kann das kontinuierliche Betreiben des Sauerstoffsensors im VV-Modus und insbesondere mit der höheren, zweiten Spannung den Sensor im Laufe der Zeit abnutzen. Demnach kann es vorteilhaft sein, die Zeitspanne zu verringern, in welcher der Sensor im VV-Modus betrieben wird. In einem Beispiel kann der Sensor lediglich im VV-Modus betrieben werden, wenn eine Dauer seit einem vorangehenden VV-Betriebszeitraum verstrichen ist. In einem weiteren Beispiel kann der Sensor lediglich im VV-Modus betrieben werden, wenn eine Gesamtdauer des Betriebs im VV-Modus für einen Motorverwendungszeitraum unter einem oberen Schwellenwert liegt. In noch einem weiteren Beispiel kann der Sensor auf Grundlage einer Dauer (z. B. eines verstrichenen Zeitraums) seit einer vorangehenden Messung im VV-Modus betrieben werden. Der Sensor kann außerdem abgeschaltet werden, wenn eine Gesamtschwellenzeit seit einer Messung verstrichen ist. In einer weiteren Ausführungsform nutzt der kontinuierliche Betrieb des Sauerstoffsensors mit der höheren, zweiten Spannung den Sensor unter Umständen nicht ab, wenn die Gaszusammensetzung und die zweite Spannung in bestimmten Schwellenbereichen liegen, welche die Abnutzung verringern. In dieser Ausführungsform kann der Sensor standardmäßig im VV-Modus arbeiten und kann das Verfahren mit 312 fortgesetzt werden, wenn die Gaszusammensetzung und die zweite Spannung des Sensors innerhalb der Schwellenbereiche gehalten werden.
  • Bei 312 beinhaltet das Verfahren 300 Bestimmen eines Trockenluftpumpstroms (Ip) durch Betreiben des Sensors im VV-Modus, wie in 4 veranschaulicht. Nun wird mit Bezugnahme auf 4 ein Ablaufdiagramm gezeigt, das ein Verfahren 400 zum Bestimmen eines Trockenluftpumpstroms oder einer Trockenluftsauerstoffmessung mit einem Sauerstoffsensor, wie etwa dem Sauerstoffsensor 200, der vorangehend in Bezug auf 2 beschrieben ist, veranschaulicht. Insbesondere bestimmt das Verfahren 400 den Trockenluftpumpstrom auf Grundlage von verschiedenen Spannungen (z. B. Referenzspannungen), die an einer Pumpzelle des Sauerstoffsensors bei ausgewählten Motorbetriebsbedingungen angelegt werden. Der resultierende Trockenluftpumpstrom kann dann zusammen mit folgenden Sauerstoffsensorausgaben während zusätzlichen ausgewählten Betriebsbedingungen verwendet werden, um eine Umgebungsfeuchtigkeit zu bestimmen (5-6).
  • Bei 410 des Verfahrens 400 werden Betriebsbedingungen des Motors bestimmt. Motorbetriebsbedingungen können unter anderem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, eine Menge an AGR, die in die Brennkammern eintritt, und Kraftstoffzufuhrbedingungen usw. beinhalten.
  • Sobald die Motorbetriebsbedingungen bestimmt wurden, wird das Verfahren 400 mit 412 fortgesetzt, wo bestimmt wird, ob ausgewählte Bedingungen erfüllt sind. Die ausgewählten Bedingungen können zum Beispiel Motorzustände ohne Kraftstoffzufuhr beinhalten. Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr beinhalten Fahrzeugabbremszustände und Motorbetriebszustände, bei denen die Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist, der Motor sich jedoch weiterhin dreht und zumindest ein Einlassventil und ein Auslassventil arbeitet; somit strömt Luft durch einen oder mehrere der Zylinder, es wird jedoch kein Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt. Bei Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr wird keine Verbrennung durchgeführt und kann sich die Umgebungsluft durch den Zylinder von dem Einlass zu dem Auslass bewegen. Auf diese Weise kann ein Sensor, wie etwa eine Lambdasonde, Umgebungsluft empfangen, an der Messungen, wie etwa eine Umgebungsfeuchtigkeitserfassung, durchgeführt werden können.
  • Wie angemerkt, können Motorzustände ohne Kraftstoffzufuhr zum Beispiel eine Kraftstoffabschaltung beim Bremsen (DFSO) beinhalten. Die DFSO erfolgt als Reaktion auf das Bedienerpedal (z. B. als Reaktion auf eine Freigabe durch den Fahrer und wobei die Fahrzeugabbremsung größer ist als ein Schwellenwert oder eine Dauer ohne Bedienerpedalanwendung). DFSO-Bedingungen können während eines Fahrzyklus wiederholt auftreten und somit können mehrere Anzeigen der Umgebungsfeuchtigkeit während des Fahrzyklus generiert werden, wie etwa während jedes DFSO-Ereignisses. Somit kann der Kraftstofftyp auf Grundlage einer Menge an Wasser im Abgas trotz Feuchtigkeitsschwankungen zwischen Fahrzyklen oder sogar in demselben Fahrzyklus genau identifiziert werden.
  • Ferner können die ausgewählten Bedingungen bei 412 zusätzlich nach einem Motorstart oder einer Dauer eines Motorbetriebs (z. B. nach einer Reihe von zurückgelegten Meilen, nach einer Dauer eines Motorbetriebs oder nach einer Reihe von Motorzyklen) beinhalten. Die ausgewählten Bedingungen bei 412 können zum Beispiel nach einem Motorstart (oder nach einer Dauer eines Motorbetriebs) während Motorzuständen ohne Kraftstoffzufuhr (z. B. wenn die Kraftstoffzufuhr wie vorangehend beschrieben deaktiviert wurde) beinhalten. Auf diese Weise kann das Ermitteln der Trockenluftsauerstoffmessung (oder des Trockenluftpumpstroms) wie nachfolgend genauer beschrieben lediglich periodisch nach jedem Motorstart oder nach einer Dauer von einem Motorbetrieb stattfinden, wenn der Strom von Kohlenwasserstoffen an dem Sauerstoffsensor vorbei verringert wird. Auf diese Weise kann eine genauere Sensormessung erhalten werden, während eine Zeitspannung des Betreibens des Sauerstoffsensors im VV-Modus verringert wird.
  • Fortführend mit 4 wird das Verfahren 400 mit 413 fortgesetzt, wenn bestimmt wird, dass die ausgewählten Betriebsbedingungen nicht erfüllt sind (z. B. „NEIN“ bei 412), um den aktuellen Sauerstoffsensorbetrieb (mit der aktuellen Pumpspannung, wie etwa mit der Basisspannung oder der niedrigeren, ersten Referenzspannung) fortzuführen und eine Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage eines vorher bestimmten Trockenluftpumpstroms (z. B. einer Trockenluftsauerstoffmessung) zu bestimmen. Nach jeder Ausführung des Verfahrens 400, bei der eine Trockenluftsauerstoffmessung bestimmt wird, kann der resultierende Wert aus der Trockenluftsauerstoffmessung (z. B. der Pumpstrom) zum Beispiel in einem Speicher der Steuerung gespeichert werden. Dann kann zum Beispiel während einer Umgebungsfeuchtigkeitsmessung der aktuellste gespeicherte Trockenluftpumpstrom in dem Speicher der Steuerung nachgeschlagen und verwendet werden, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu bestimmen. Das Verfahren bei 413 kann Nichtbetreiben des Sauerstoffsensors im VV-Modus und stattdessen Fortsetzen des Betriebs des Sauerstoffsensors mit einer niedrigeren, ersten Referenzspannung beinhalten, die hier auch als die Basisreferenzspannung bezeichnet wird. Das Betreiben des Sauerstoffsensors mit der Basisreferenzspannung kann zu einer geringeren Sensorabnutzung führen als, wenn der Sauerstoffsensor mit der höheren, zweiten Referenzspannung betrieben wird.
  • Umgekehrt wird das Verfahren 400 bei 412 mit 414 fortgesetzt, wenn bestimmt wurde, dass die ausgewählten Betriebsbedingungen erfüllt sind (z. B. „JA“ bei 412), wobei eine erste Pumpspannung (V1) (z. B. die erste Referenzspannung an der Sauerstoffpumpzelle des Sauerstoffsensors angelegt und ein erster Pumpstrom (Ip1) empfangen wird. Die erste Pumpspannung kann einen derartigen Wert aufweisen, dass Sauerstoff von der Zelle gepumpt wird, der jedoch niedrig genug ist, dass Sauerstoffverbindungen, wie etwa H2O (z. B. Wasser), nicht gespaltet werden (z. B. V1 = etwa 450 mV). Bei der ersten Pumpspannung spaltet der Sauerstoffsensor zum Beispiel unter Umständen keine Wassermoleküle. Ein Anlegen der ersten Spannung generiert einen Ausgang der Sonde in Form des ersten Pumpstroms (Ip1), der die Menge an Sauerstoff in dem Probengas anzeigt. In diesem Beispiel kann die Menge an Sauerstoff der Menge an Sauerstoff in der Frischluft, die das Fahrzeug umgibt, oder einer Feuchtluftsauerstoffmessung entsprechen, da sich das Fahrzeug in einem der ausgewählten Zustände befindet (wie etwa einem Motorzustand ohne Kraftstoffzufuhr). Sobald die Menge an Sauerstoff bestimmt wurde, wird das Verfahren 400 mit 416 fortgesetzt, wo eine zweite Pumpspannung (V2) (z. B. die Referenzspannung) an der Sauerstoffpumpzelle des Sauerstoffsensors angelegt und ein zweiter Pumpstrom (Ip2) empfangen wird. Die zweite Spannung kann höher als die erste am Sensor angelegte Spannung sein. Insbesondere kann die zweite Spannung einen Wert aufweisen, der hoch genug ist, um eine erwünschte Sauerstoffverbindung zu spalten. Zum Beispiel kann die zweite Spannung hoch genug sein, um alle H2O-Moleküle in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten (z. B. V2 = etwa 1,1 V). Ein Anlegen der zweiten Spannung generiert den zweiten Pumpstrom (I2), der die Menge an Sauerstoff und Wasser in dem Probengas anzeigt. Es versteht sich, dass sich der Begriff „Wasser“ in der „Menge an Sauerstoff und Wasser“, wie hierin verwendet, auf die Menge an Sauerstoff von den gespalteten H2O-Molekülen in dem Probengas bezieht.
  • In einem bestimmten Beispiel kann die zweite Spannung (z. B. die zweite Referenzspannung) 1.080 mV sein, bei welchem Wert das Wasser in der Luft vollständig (z. B. gänzlich) gespaltet wird (z. B. wird bei 1.080 mV 100 % des Wassers in der Luft gespaltet). Diese zweite Spannung kann größer sein als eine dritte, mittlere Spannung, bei der Wasser in der Luft teilweise gespaltet wird (z. B. wird 40 % des Wassers in der Luft gespaltet). In einem Beispiel kann die dritte, mittlere Spannung bei etwa 920 mV liegen. In einem weiteren Beispiel kann die dritte, mittlere Spannung bei etwa 950 mV liegen. Als ein Beispiel kann die Sensorausgabe bei 920 mV einer Trockenluftmessung bei einem Bereich von Feuchtigkeitsbedingungen entsprechen. Die Sensorausgabe bei 1,1 V kann einer Feuchtluftmessung entsprechen, bei der das gesamte Wasser in der Luft an dem Sensor gespaltet wurde, und die Sensorausgabe bei 450 mV kann einer Feuchtluftmessung entsprechen, bei der kein Wasser in der Luft gespaltet wurde. Demnach kann eine Trockenluftsauerstoffmessung durch ein Verhältnis von Sauerstoffsensorausgängen erhalten werden, wenn der Sauerstoffsensor bei 450 mV und 1,1 V betrieben wird. In einer alternativen Ausführungsform kann die Trockenluftsauerstoffmessung durch ein Verhältnis der Sauerstoffsensorausgabe erhalten werden, wenn der Sauerstoffsensor bei einer Spannung unter 0,92 V, bei welchem Wert Wasser nicht gespaltet wird (z. B. nicht einmal teilweise gespaltet wird), und einer Spannung über 0,92 V betrieben wird, einem Wert, bei dem Wasser vollständig gespaltet wird (z. B. zu 100 % gespaltet).
  • Bei 418 wird der Trockenluftpumpstrom auf Grundlage des ersten Pumpstroms und des zweiten Pumpstroms bestimmt. Zum Beispiel kann wie vorangehend beschrieben durch Betreiben des Sensors mit 450 mV (oder einer ähnlichen Spannung, bei der kein Wasser an dem Sensor gespaltet wird) ein niedrigerer Pumpstrom und eine niedrigere Sauerstoffmessung erhalten werden, und durch Betreiben des Sensors mit 1.080 mV (oder einer ähnlichen Spannung, bei der das gesamte Wasser an dem Sensor gespaltet wird) ein höherer Pumpstrom und eine höhere Sauerstoffmessung erhalten werden. Ein Trockenluftpumpstrom, der eine Trockenluftsauerstoffmessung anzeigt, kann dann aus einem Verhältnis zwischen dem niedrigeren, ersten Pumpstrom und dem höheren, zweiten Pumpstrom geschätzt werden. Zum Beispiel kann eine Summe aus 40 % des höheren, zweiten Pumpstroms und 60 % des niedrigeren, ersten Pumpstroms im Wesentlichen gleich dem Trockenluftpumpstrom und der Sauerstoffmessung sein. In einem alternativen Beispiel können verschiedene Anteile an dem höheren und niedrigeren Pumpstrom addiert werden, um den Trockenluftpumpstrom zu bestimmen. Wenn sich zum Beispiel die höhere und niedrigere Spannung jeweils von 450 mV und 1.080 mV unterscheiden, können sich die entsprechenden Anteile, die verwendet werden, um das Verhältnis zwischen dem höheren und niedrigeren Pumpstrom zu bestimmen, verhältnismäßig unterscheiden.
  • Der geschätzte Trockenluftpumpstrom auf Grundlage des Verhältnisses zwischen dem höheren und niedrigeren Pumpstrom (z. B. einer höheren und niedrigeren Sauerstoffsensorausgabe, die der höheren und niedrigeren Spannung entsprechen), kann dann verwendet werden, um eine Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung bei 316 des Verfahrens 300 zu bestimmen. Zum Beispiel kann das Verfahren 400 bei 420 Speichern des bestimmten Werts für den Trockenluftpumpstrom in einem Speicher der Steuerung beinhalten. Dann kann die Steuerung während des Verfahrens aus 3 (z. B. bei Schritt 316) entweder den Trockenluftpumpstrom durch Ausführen des Verfahrens 400 wie bis hierin beschrieben generieren oder kann die Steuerung alternativ die aktuellste gespeicherte Trockenluftpumpung einfach nachschlagen, um eine Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung wie in Bezug auf die 3 und 5-6 beschrieben zu bestimmen. Ferner kann das Verfahren 420 Aktualisieren eines vorangehend gespeicherten Trockenluftpumpstroms mit einem neuen Trockenluftstrom in dem Speicher der Steuerung beinhalten. Der gespeicherte Trockenluftstrom kann zum Beispiel nach jedem Motorstart aktualisiert werden.
  • Mit erneuter Bezugnahme auf 3 beinhaltet das Verfahren 300 bei 312 Bestimmen des Stroms der Trockenluft Ip oder Abrufen des aktuellsten Werts der Trockenluft Ip, der in dem Speicher gespeichert ist (wie in 4 veranschaulicht). Das Verfahren 300 wird dann mit 314 fortgesetzt, wo eine Abgaswasserkonzentration (W1) aus (z.B. aufgrund von) Umgebungsfeuchtigkeit und Ethanolgehalt im Kraftstoff bestimmt wird. Hierin können sowohl die Umgebungsfeuchtigkeit aus auch der Ethanolgehalt im Kraftstoff einen Korrekturfaktor beitragen, der verwendet wird, um das Abgaswasser aus Umgebungsfeuchtigkeit und Ethanolgehalt im Kraftstoff, W1, zu bestimmen.
  • Wie vorangehend beschrieben, kann die Steuerung die Lambdasonde in dem VV-Modus betreiben, um die Abgaswasserkonzentration W1 zu bestimmen. Das Schätzen der Abgaswasserkonzentration W1 beinhaltet Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit bei einem Motorzustand ohne Kraftstoffzufuhr bei 316 und des Weiteren Schätzen der Ethanolkonzentration im Kraftstoff in einem statischen Zustand bei 318. Insbesondere kann die Steuerung die Lambdasonde bei 316 im VV-Modus betätigen, um die Umgebungsfeuchtigkeit unter Verwendung der Trockenluft Ip zu bestimmen, die bei 312 geschätzt wurde, wie in 5 veranschaulicht.
  • Bei 316 beinhaltet das Verfahren Betreiben der Lambdasonde in dem VV-Modus, um einen Korrekturfaktor auf Grundlage der zweiten Spannung der Sonde zu ermitteln. In einem Beispiel kann der ermittelte Korrekturfaktor eine Menge oder einen Anteil an Wasser im Abgas aufgrund von Umgebungsfeuchtigkeit beinhalten, die auf Grundlage einer Ausgabe von der Lambdasonde während des Betreibens im VV-Modus in einem Motorzustand ohne Kraftstoffzufuhr (wie etwa einer Kraftstoffabschaltung beim Bremsen) und auf Grundlage einer Trockenluftpumpstromausgabe der Lambdasonde geschätzt werden können. Kurz ausgedrückt kann der Trockenluftpumpstrom auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde während des Betreibens der Lambdasonde in dem VV-Modus während eines oder mehreren von einem Motorstart, einer Reihe von zurückgelegten Meilen, einer Zeitdauer, einer Reihe von Motorzyklen und dem Motorzustand ohne Kraftstoffzufuhr geschätzt werden.
  • Bei 318 beinhaltet das Verfahren zusätzlich Betreiben der Lambdasonde im VV-Modus, um den Korrekturfaktor auf Grundlage der zweiten Spannung der Sonde zu ermitteln. Hierin kann der ermittelte Korrekturfaktor eine Menge oder einen Anteil an Wasser im Abgas aufgrund eines Ethanolgehalts im Kraftstoff beinhalten, während keine AGR strömt, wie in 7 veranschaulicht. Somit kann der Ethanolgehalt im Kraftstoff auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde während des Betriebs der Lambdasonde in dem VV-Modus während eines stationären Motorbetriebszustands geschätzt werden, wenn die AGR ausgeschaltet ist und nicht von einem Auslasskanal zu einem Einlasskanal zirkuliert. Hierin kann der Zustand des stationären Motorbetriebs einen Motorleerlaufzustand beinhalten.
  • Wie nachfolgend dargelegt, können Verfahren 500, 600 und 700 in das Verfahren 300 eingeschlossen sein. Somit kann die Reihenfolge, in der die Verfahren 500, 600 und 700 innerhalb des Verfahrens 300 durchgeführt werden, auf Grundlage von einem oder mehreren von einer aktuellen Motorbetriebsbedingung und einer Fähigkeit, den Sensor im VV-Modus zu betreiben, durch die Steuerung ausgewählt werden. In einigen Beispielen kann die Steuerung wählen, das Verfahren 700 nicht durchzuführen, wenn sich der Motor in einem Zustand ohne Kraftstoffzufuhr (z. B. einer DFSO) befindet; stattdessen können die Verfahren 500 und 600 durchgeführt werden, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu schätzen und den generieren Umgebungsfeuchtigkeitswert im Speicher zu speichern. Wenn sich der Motor jedoch in einem stationären Zustand befindet, kann die Steuerung wählen, die Verfahren 500 und 600 nicht durchzuführen; stattdessen kann die Steuerung das Verfahren 700 durchführen, um die Ethanolkonzentration im Kraftstoff zu schätzen. In beiden Fällen können die generierten Werte (Umgebungsfeuchtigkeit oder Ethanolgehalt im Kraftstoff) verwendet werden, um eine AGR-Menge zu bestimmen. Die 5-7 sind nachfolgend gemeinsam beschrieben.
  • Mit Bezugnahme auf 5 wird ein beispielhaftes Verfahren 500 zum Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit mit einer VV-Lambdasonde (wie etwa der in 1 gezeigten Lambdasonde 126 und der in 2 gezeigten 200) gezeigt. Das Verfahren beginnt mit 502 durch Bestimmen, ob es Zeit für eine Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung ist. Somit kann die Steuerung bestimmen, dass es Zeit für die Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung ist, und kann das Verfahren mit 504 fortgesetzt werden, wenn der Motor bei Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr betrieben wird. In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren 500 nach einer Dauer, wie etwa nach einem Zeitraum eines Motorbetriebs, einer Reihe von Motorzyklen, einer Dauer einer Fahrzeugbewegung oder nach einer Distanz einer Fahrzeugbewegung, durchgeführt werden. In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren 500 beim Anlassen des Motors durchgeführt werden. Wenn es nicht Zeit für die Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung ist (z. B. „NEIN“ bei 502) wird das Verfahren mit 503 fortgesetzt, um keine Umgebungsfeuchtigkeit zu schätzen, und das Verfahren endet. Wenn eine Umgebungsfeuchtigkeitsmessung von einer weiteren Steuerroutine angefordert wird, kann die Steuerung eine vorher gespeicherte Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung nachschlagen und kehrt zu 318 des Verfahrens 300 zurück.
  • Fortführend mit 5 beinhaltet das Verfahren 500 bei 504 Bestimmen, ob eine eingehende Getriebeschaltung vorliegt. Eine eingehende Getriebeschaltung kann auf Grundlage von einem oder mehreren von Folgenden prognostiziert werden: der Tatsache, dass eine Schaltungsanfragekennzeichnung eingestellt wurde oder nicht, der Beobachtung von einem oder mehreren Bedienerpedalen und/oder einer Fahrzeugbeschleunigung. Während Getriebeschaltungen nach Zuständen ohne Kraftstoffzufuhr (z. B. Kraftstoffabschaltung beim Bremsen) ist eine Feuchtigkeitserfassung unter Verwendung der Lambdasonde aufgrund der Erfordernis, die Last während der Getriebeschaltung zu verringern, unter Umständen nicht möglich (und eine Feuchtigkeitserfassung unter Verwendung der Lambdasonde kann eine Öffnung der Drossel beinhalten, um das PCV-Rauschen zu verringern). Wenn eine Getriebeschaltung bei 504 prognostiziert wird (z. B. „JA“ bei 504), wird das Verfahren demnach mit 506 fortgesetzt, um die Umgebungsfeuchtigkeit unter Verwendung eines alternativen Verfahren zu bestimmen, wie in 6 gezeigt.
  • Wenn keine eingehende Getriebeschaltung bei 504 prognostiziert wird (z. B. „NEIN“ bei 504), wird das Verfahren 500 mit 508 fortgesetzt, um die Ansaugdrossel (z. B. die in 1 gezeigte Drossel 62) zu öffnen, um die Menge an Kohlenwasserstoffen weiter zu reduzieren, die an der Lambdasonde (z. B. der in 1 gezeigten Lambdasonde 126 und/oder der in 2 gezeigten 200) vorbei strömt. Das Öffnen der Drossel kann zum Beispiel die Menge an Kohlenwasserstoffen aus einer PCV verringern, die über das Abgas austreten. Insbesondere wird ein großes Ansaugkrümmervakuum generiert, das Kohlenwasserstoffe aus der positiver Kurbelwellenbelüftung (positive crankcase ventilation; PCV) ansaugen kann, wenn die Ansaugdrossel während des Motorzustands ohne Kraftstoffzufuhr geschlossen ist. Somit kann das Vakuum ausreichend stark sein, um PCV-Kohlenwasserstoffe durch die Kolbenringe anzusaugen, sogar, wenn ein PCV-Kanal während der DFSO geschlossen ist.
  • Der PCV-Strom, der angesaugt wird, kann in einem älteren Motor aufgrund von Leckage von PCV-Gasen an den Kolbenringen und -ventilen vorbei verstärkt werden. Die aufgenommenen Kohlenwasserstoffe können sich auf die Ausgabe der Lambdasonde auswirken und die Feuchtigkeitsmessungen beeinträchtigen. Insbesondere führt der Kohlenwasserstoffeffekt zu einer Sondenausgabe, durch welche die Umgebungsfeuchtigkeit überschätzt wird.
  • Bei 510 beinhaltet das Verfahren gegebenenfalls Bestimmen, ob die Lambdasonde in einem variablen Spannungsmodus (VV-Modus) betrieben werden soll. In einem Beispiel kann Schritt 510 als überflüssig angesehen werden, wenn die Steuerung nach Durchführen des Verfahrens 300 bei 510 angelangt ist, da eine ähnliche Prüfung bei 308 des Verfahrens 300 durchgeführt wird, und die Steuerung kann die Prüfung bei 510 überspringen und über 518 mit 512 fortfahren. Wenn die Steuerung jedoch das Verfahren 500 unabhängig von dem Verfahren 300 durchführt, kann die Steuerung prüfen, ob die Sonde bei 510 im VV-Modus betrieben werden kann. Wie vorangehend beschrieben, beinhaltet der VV-Modus Einstellen der Referenzspannung (hierin auch als Pumpspannung bezeichnet) des Sauerstoffsensors von einer niedrigeren Basisspannung (z. B. etwa 450 mV) auf eine höhere Zielspannung, bei der die Wassermoleküle an dem Sensor gespaltet werden. In einigen Beispielen kann das Betreiben im VV-Modus kontinuierliches Modulierten der Referenzspannung zwischen der Basisspannung (z. B. der ersten Spannung) und der Zielspannung (z. B. der zweiten Spannung) beinhalten. In einigen Beispielen kann das kontinuierliche Betreiben des Sauerstoffsensors im VV-Modus und insbesondere mit der höheren, zweiten Spannung den Sensor im Laufe der Zeit abnutzen. Demnach kann es vorteilhaft sein, die Zeitspanne zu verringern, in welcher der Sensor im VV-Modus betrieben wird. In einem Beispiel kann der Sensor lediglich im VV-Modus betrieben werden, wenn eine Dauer seit einem vorangehenden VV-Betriebszeitraum verstrichen ist. In einem weiteren Beispiel kann der Sensor lediglich im VV-Modus betrieben werden, wenn eine Gesamtdauer des Betriebs im VV-Modus für einen Motorverwendungszeitraum unter einem oberen Schwellenwert liegt. In noch einem weiteren Beispiel kann der Sensor auf Grundlage einer Dauer (z. B. eines verstrichenen Zeitraums) seit einer vorangehenden Messung im VV-Modus betrieben werden. Der Sensor kann außerdem abgeschaltet werden, wenn eine Gesamtschwellenzeit seit einer Messung verstrichen ist. In einer weiteren Ausführungsform nutzt der kontinuierliche Betrieb des Sauerstoffsensors mit der höheren, zweiten Spannung den Sensor unter Umständen nicht ab, wenn die Gaszusammensetzung und die zweite Spannung in bestimmten Schwellenbereichen liegen, welche die Abnutzung verringern. In dieser Ausführungsform kann der Sensor standardmäßig im VV-Modus arbeiten und kann das Verfahren mit 512 fortgesetzt werden, wenn die Gaszusammensetzung und die zweite Spannung des Sensors innerhalb der Schwellenbereiche gehalten werden.
  • Wenn die Steuerung bestimmt, dass sie in der Lage ist, die Lambdasonde im VV-Modus zu betreiben, wird das Verfahren mit 512 fortgesetzt, um die Referenzspannung der Lambdasonde zwischen der ersten Spannung (V1) und der zweiten Spannung (v2) zu modulieren. Das Verfahren bei 512 beinhaltet zum Beispiel zuerst, bei 514, Anlegen der ersten Spannung (V1) an der Sauerstoffpumpzelle der Lambdasonde und ein Empfangen des ersten Pumpstroms (Ip1). Die erste Referenzspannung kann einen derartigen Wert aufweisen, dass Sauerstoff von der Zelle gepumpt wird, der jedoch niedrig genug ist, dass Sauerstoffverbindungen, wie etwa H2O (z. B. Wasser), nicht gespaltet werden (z. B, V1 = etwa 450 mV). Ein Anlegen der ersten Spannung generiert einen Ausgang der Sonde in Form des ersten Pumpstroms (Ip1), der die Menge an Sauerstoff in dem Probengas anzeigt. In diesem Beispiel kann die Menge an Sauerstoff der Menge an Sauerstoff in der Frischluft entsprechen, die das Fahrzeug umgibt, da sich das Fahrzeug in einem Motorzustand ohne Kraftstoffzufuhr befindet. Das Verfahren bei 512 beinhaltet ferner, bei 516, Anlegen der zweiten Spannung (V2) an der Sauerstoffpumpzelle der Sonde und Empfangen eines zweiten Pumpstroms (Ip2). Die zweite Spannung kann höher als die erste am Sensor angelegte Spannung sein. Insbesondere kann die zweite Spannung einen Wert aufweisen, der hoch genug ist, um eine erwünschte Sauerstoffverbindung zu spalten. Zum Beispiel kann die zweite Spannung hoch genug sein, um H2O-Moleküle in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten (z. B. V2 = etwa 1,1 V). Ein Anlegen der zweiten Spannung generiert den zweiten Pumpstrom (I2), der die Menge an Sauerstoff und Wasser in dem Probengas anzeigt. Es versteht sich, dass sich der Begriff „Wasser“ in der „Menge an Sauerstoff und Wasser“, wie hierin verwendet, auf die Menge an Sauerstoff von den gespalteten H2O-Molekülen in dem Probengas bezieht. In einigen Beispielen können der erste Pumpstrom und der zweite Pumpstrom mit einem ermittelten Korrekturfaktor des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses korrigiert werden.
  • Die Umgebungsfeuchtigkeit (z. B. die absolute Feuchtigkeit der Frischluft, die das Fahrzeug umgibt) kann auf Grundlage des ersten Pumpstroms und des zweiten Pumpstroms (oder der ersten und zweiten Pumpstromkorrektur) bei 518 der Routine 500 bestimmt werden. Zum Beispiel kann der erste Pumpstrom von dem zweiten Pumpstrom subtrahiert werden, um eine Änderung des Pumpstroms zu erhalten, welche die Menge an Sauerstoff von gespalteten Wassermolekülen (z. B. die Menge an Wasser) in dem Probengas anzeigt. Dieser Wert kann proportional zu der Umgebungsfeuchtigkeit sein.
  • Mit erneuter Bezugnahme auf 510 kann das Verfahren, wenn kein Betrieb der Lambdasonde im VV-Modus erwünscht ist, stattdessen Bestimmen einer Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde bei der ersten Spannung und eines Trockenluftpumpstromwerts beinhalten. Insbesondere beinhaltet das Verfahren bei 520 Bestimmen eines Trockenluftpumpstroms. Ein Verfahren zum Bestimmen eines Trockenluftpumpstroms der Lambdasonde wird in 4 dargestellt. Das Verfahren kann Betreiben der Lambdasonde mit einer ersten, niedrigeren Spannung beinhalten, um eine erste Ausgabe zu erhalten, die eine Feuchtluftsauerstoffmessung anzeigt. Die Sonde kann dann mit einer zweiten, höheren Spannung betrieben werden, um eine zweite Ausgabe zu erhalten, die eine Feuchtluftsauerstoffmessung anzeigt, wobei die gesamte Feuchtigkeit in der Luft an dem Sauerstoffsensor gespaltet wurde. Eine mittlere Spannung zwischen der ersten, niedrigeren Spannung und der zweiten, höheren Spannung kann eine Sauerstoffsensorausgabe erzeugen, die eine Trockenluftsauerstoffmessung anzeigt, wobei eine partielle Spaltung der Feuchtigkeit erfolgt. Eine Trockenluftsauerstoffmessung kann dann durch ein Verhältnis zwischen der ersten Ausgabe und der zweiten Ausgabe geschätzt werden. Auf diese Weise kann die Trockenluftsauerstoffmessung durch Betreiben des Sauerstoffsensors im VV-Modus bestimmt werden. Bei 520 kann die Steuerung den aktuellsten gespeicherten Wert des Trockenluftpumpstroms (durch Routine 800 bestimmt) nachschlagen, um diesen bei 520 zu verwenden.
  • Das Verfahren wird mit 522 fortgesetzt, um die erste, niedrigere Referenzspannung (z. B. eine Grundspannung V1) an der Lambdasonde anzulegen, und ein Pumpstrom (IpB) wird empfangen. Somit beinhaltet das Verfahren bei 522 Nichtbetreiben des Sauerstoffsensors im VV-Modus und stattdessen Aufrechterhalten der Referenzspannung des Sensors auf einem niedrigeren Grundniveau, wodurch die Sauerstoffsensorabnutzung verringert wird. Anders ausgedrückt beinhaltet das Verfahren bei 522 Nichtmodulierten der Referenzspannung des Sauerstoffsensors zwischen einer niedrigeren ersten Spannung und einer höheren zweiten Spannung. Der resultierende Pumpstrom kann die Menge an Sauerstoff in dem Probengas anzeigen.
  • Das Verfahren wird dann mit 524 fortgesetzt, um die Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage von IpB (dem bei 522 während des Nicht-W-Sensorbetriebs bestimmten Pumpstrom) und dem Trockenluftpumpstrom, der während des Verfahrens 400 bestimmt (und bei 510 nachgeschlagen) wurde, zu bestimmen. Die Menge an Sauerstoffreduktion aufgrund des Verwässerungseffekts der Umgebungsfeuchtigkeit kann dann auf Grundlage der Differenz zwischen dem Trockenluftstrom und dem Pumpstrom IpB bestimmt werden, die bei 522 bestimmt oder abgerufen wurde. Durch Multiplizieren mit einem Umrechnungsfaktor kann diese Differenz dann von einem Pumpstrom in einen Feuchtigkeitsanteil umgewandelt werden. Auf diese Weise kann die Umgebungsfeuchtigkeit mit kontinuierlichem Betreiben des Sauerstoffsensors im VV-Modus bestimmt werden, indem die Ausgabe des Sauerstoffsensors, der mit der Grundreferenzspannung im Nicht-VV-Modus betrieben wird, mit einem gespeicherten Trockenluftpumpstromwert verglichen wird. Der bei 514 bestimmte Umgebungsfeuchtigkeitswert kann dann verwendet werden, um die Wasserschätzung des Verfahrens 300 bei 314 zu korrigieren und/oder kann in dem Speicher der Steuerung gespeichert werden. In anderen Beispielen kann der Motorbetrieb auf Grundlage der bestimmten Umgebungsfeuchtigkeit eingestellt werden.
  • Mit erneuter Bezugnahme auf 504 des Verfahrens 500 wird das Verfahren mit 506 fortgesetzt, um die Umgebungsfeuchtigkeit unter Verwendung eines alternativen Verfahrens zu bestimmen, wie in 6 gezeigt, wenn eine Getriebeschaltung bei 504 prognostiziert wird. Mit 6 von 506 fortfahrend, beginnt das Verfahren 600 mit 602 durch Bestimmen, ob ein Umgebungsfeuchtigkeitssensor verfügbar ist. In einer Ausführungsform kann der Motor zum Beispiel einen Feuchtigkeitssensor beinhalten, wie etwa den in 1 gezeigten Feuchtigkeitssensor 121, um die Umgebungsfeuchtigkeit direkt zu messen (z. B. durch Messen der Feuchtigkeit der eintretenden Ansaugluft).
  • Wenn kein Umgebungsfeuchtigkeitssensor verfügbar ist (z. B. der Motor keinen dedizierten Umgebungsfeuchtigkeitssensor beinhaltet), wird das Verfahren mit 612 fortgesetzt, um die Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage einer Umgebungslufttemperatur zu schätzen. Die Umgebungsfeuchtigkeit kann zum Beispiel auf Grundlage der Umgebungslufttemperatur geschätzt werden und ein Sättigungsdampfdruck kann unter Verwendung einer Annahme von 50 % relativer Feuchtigkeit geschätzt werden. Ähnlich zu dem Verfahren bei 606 kann bei 614 ein äquivalenter Pumpstrom auf Grundlage der Feuchtigkeitsschätzung bestimmt werden. Das Verfahren wird dann mit 608 fortgesetzt, wie vorangehend beschrieben. Das Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage der Umgebungslufttemperatur ist unter Umständen nicht so genau wie das Verwenden eines dedizierten Feuchtigkeitssensors oder der Lambdasonde mit variabler Spannung. Somit kann die Steuerung die Feuchtigkeit falls möglich vorzugsweise auf Grundlage von Ausgaben der VV-Lambdasonde bestimmen, wie nachfolgend genauer beschrieben.
  • Umgekehrt wird das Verfahren mit 604 fortgesetzt, um die Umgebungsfeuchtigkeit mit dem Feuchtigkeitssensor zu messen, wenn bei 602 ein Umgebungsfeuchtigkeitssensor vorhanden und zu Verwendung verfügbar ist. Bei 606 beinhaltet das Verfahren Bestimmen eines äquivalenten Pumpstroms Ip für einen Sauerstoffsensor auf Grundlage der Feuchtigkeitsmessung und eines aktuellen Spannungseinstellwerts der Lambdasonde, der zur Bestimmung des Kraftstoffalkohols (7) verwendet wird. Zum Beispiel kann die Ausgabe des Feuchtigkeitssensors als eine Eingabe in eine Nachschlagetabelle verwendet werden, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert ist. Die Nachschlagetabelle kann Feuchtigkeitsmessungen (z. B. rohe Feuchtigkeitsmessungen von dem Feuchtigkeitssensor) und eine Sauerstoffsensorspannung zu dem Pumpstrom in Bezug setzen. In einem Beispiel kann der resultierende Pumpstrom als die Feuchtigkeitskorrektur für die Wasserschätzung für die Bestimmung von Ethanol im Kraftstoff in 7 verwendet werden. Das Verfahren kann dann mit 608 fortgesetzt werden, um die bei 606 bestimmte Feuchtigkeitskorrektur auf Grundlage einer verfügbaren Feuchtigkeitsschätzung bei variabler Spannung zu verfeinern, wie nachfolgend unter weiterer Bezugnahme auf 5 genauer beschrieben. Zum Beispiel können Feuchtigkeitsschätzungen unter Verwendung der Lambdasonde mit variabler Spannung bei Zuständen ohne Kraftstoffzufuhr, wenn keine Getriebeschaltung erwartet wird, in dem Speicher der Steuerung gespeichert und verwendet werden, um die Feuchtigkeitskorrektur weiter zu verfeinern.
  • Bei 610 beinhaltet das Verfahren Korrigieren der Schätzung des Wassers im Abgas zur Bestimmung des Kraftstoffalkohols auf Grundlage der bestimmten Feuchtigkeitskorrektur. Somit kann das Verfahren bei 610 Subtrahieren des bei 606 bestimmten (oder bei 608 verfeinerten) äquivalenten Pumpstroms aus der Änderung der Pumpstrommessung beinhalten. Auf diese Weise kann die Umgebungsfeuchtigkeit vor dem Bestimmen des Anteils an Ethanol im Kraftstoff von der Schätzung des Gesamtwassers im Abgas subtrahiert werden.
  • Fortfahrend mit 7 wird ein Flussdiagramm gezeigt, das ein Schätzungsverfahren 700 für eine Lambdasonde, wie etwa die in 2 gezeigte UEGO 200, veranschaulicht. Insbesondere wird in dem Verfahren 700 eine Menge an Alkohol in dem Kraftstoff, der in den Motor eingespritzt wird, auf Grundlage von an einer Pumpzelle der Sonde während ausgewählten Motorkraftstoffzufuhrzuständen angelegten Spannungen und ferner auf Grundlage einer Vielzahl von Korrekturfaktoren, die wie in Bezug auf die 3-6 beschrieben berechnet wurden, bestimmt (z. B. Schätzung des Ethanolgehalts im Kraftstoff).
  • Bei 710 des Verfahrens 700 werden Betriebsbedingungen des Motors bestimmt. Motorbetriebsbedingungen können unter anderem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, eine Menge an AGR, die in die Brennkammern eintritt, und Kraftstoffzufuhrbedingungen usw. beinhalten.
  • Sobald die Motorbetriebsbedingungen bestimmt wurden, wird das Verfahren 700 mit 712 fortgesetzt, wo bestimmt wird, ob sich der Motor in einem Zustand ohne Kraftstoffzufuhr befindet. Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr beinhalten Fahrzeugabbremszustände und Motorbetriebszustände, bei denen die Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist, der Motor sich jedoch weiterhin dreht und zumindest ein Einlassventil und ein Auslassventil arbeitet; somit strömt Luft durch einen oder mehrere der Zylinder, es wird jedoch kein Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt. Bei Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr wird keine Verbrennung durchgeführt und kann sich die Umgebungsluft durch den Zylinder von dem Einlass zu dem Auslass bewegen. Auf diese Weise kann ein Sensor, wie etwa eine UEGO-Sonde (z. B. eine Lambdasonde), Umgebungsluft empfangen, an der Messungen, wie etwa eine Umgebungsfeuchtigkeitserfassung, durchgeführt werden können.
  • Wie angemerkt, können Motorzustände ohne Kraftstoffzufuhr zum Beispiel eine Kraftstoffabschaltung beim Bremsen (DFSO) beinhalten. Die DFSO erfolgt als Reaktion auf das Bedienerpedal (z. B. als Reaktion auf eine Freigabe durch den Fahrer und wobei die Fahrzeugbeschleunigung größer ist als ein Schwellenwert). DSFO-Bedingungen können während eines Fahrzyklus wiederholt auftreten und somit können mehrere Anzeigen der Umgebungsfeuchtigkeit während des Fahrzyklus generiert werden, wie etwa während jedes DFSO-Ereignisses. Somit kann der Kraftstofftyp auf Grundlage einer Menge an Wasser im Abgas trotz Feuchtigkeitsschwankungen zwischen Fahrzyklen oder sogar in demselben Fahrzyklus genau identifiziert werden.
  • Fortführend mit 7 wird das Verfahren 700 mit 718 fortgesetzt, um eine Umgebungsfeuchtigkeit unter Verwendung der Verfahren aus den 5-6, wie nachfolgend genauer beschrieben, zu bestimmen, wenn bestimmt wurde, dass sich der Motor in einem Zustand ohne Kraftstoffzufuhr befindet, wie etwa einer DFSO. Wenn bestimmt wird, dass sich der Motor nicht in einem Zustand ohne Kraftzufuhr befindet, wird das Verfahren 700 aus 7 alternativ mit 720 fortgeführt, wo bestimmt wird, ob eine auf der Sonde basierende Rückkopplungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder eine Alkoholerfassung durch die Sonde erwünscht wird oder ausgeführt werden soll. Die Auswahl kann auf Betriebsbedingungen basieren, wie etwa einem Zeitraum seit der letzten Bestimmung von Alkohol oder ob eine Steuerung mit geschlossenem Regelkreis aktiviert ist. Wenn zum Beispiel die Rückkopplungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses deaktiviert ist, kann das Verfahren fortgesetzt werden, um den Alkoholgehalt zu bestimmen, wohingegen das Verfahren eine solche Rückkopplungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses weiterhin durchführen kann (ohne den Alkoholgehalt zu bestimmen), wenn ein Luft-Kraftstoff-Rückkopplungsverhältnis angefordert oder aktiviert wird. Wenn zum Beispiel bei Schritt 316 des Verfahrens 300 eine Anforderung einer VV-Erfassung des Ethanolgehalts im Kraftstoff vorliegt, kann die Kraftstoffalkoholerfassung über die Rückkopplungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgewählt werden. Wenn bestimmt wird, dass die Rückkopplungssteuerung erwünscht ist, wird das Verfahren 700 mit 736 fortgeführt und wird die Sonde als ein Sauerstoffsensor (z. B. O2-Sensor) im Nicht-W-Modus (z. B. mit einer niedrigeren Grundspannung) betrieben, um eine Sauerstoffkonzentration und/oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu bestimmen, und das Verfahren endet.
  • Wenn eine Alkoholerfassung erwünscht ist, wird das Verfahren 700 mit 721 fortgesetzt, wo bestimmt wird, ob eine positive Kurbelwellenbelüftung (positive crankcase ventilation; PCV) auf einem erwünschten Niveau liegt. In einem Beispiel kann ein PCV-Niveau auf einer Motordrehzahl und/oder einem Turbolader-Betrieb (verstärkter oder nicht verstärkter Betrieb) basieren. Wenn die Motordrehzahl zum Beispiel hoch ist, kann geschätzt werden, dass ein erhöhter PCV-Strom vorliegt. Andere beispielhafte Bedingungen beinhalten ein erhöhtes Krümmervakuum, einen erhöhten Kurbelgehäusedruck, hohe Umgebungsbedingungen, Kombinationen davon usw. Wenn die Motordrehzahl relativ niedrig ist, kann das PCV-Niveau ferner darauf basieren, ob der Turbolader eingeschaltet und der Motor verstärkt ist. Wenn sich der Motor in einem nichtverstärkten Zustand befindet, kann der PCV-Strom erhöht sein. Andererseits kann der Strom von dem PCV-Ventil ausreichend niedrig sein, wenn der Motor verstärkt ist. Wenn bei 721 bestimmt wird, dass die Menge an PCV über einem erwünschten Niveau liegt (der PCV-Strom z. B. hoch ist), wird das Verfahren 700 mit 736 fortgesetzt und die Sonde als ein Sauerstoffsensor (im Nicht-W-Modus) betrieben, um zum Beispiel eine Sauerstoffkonzentration des Abgases für eine Luftsteuerung im Kraftstoff zu bestimmen, und das Verfahren endet.
  • Andererseits wird das Verfahren 700 mit 722 fortgesetzt, wo bestimmt wird, ob das Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) offen ist, wenn sich die PCV auf einem gewünschten Niveau befindet (z. B. der PCV-Strom niedrig ist). Wenn bestimmt wird, dass das AGR-Ventil offen ist, wird das Verfahren 700 mit 723 fortgeführt und das AGR-Ventil geschlossen. Sobald das AGR-Ventil bei 723 geschlossen ist oder falls bei 722 bestimmt wird, dass das AGR-Ventil geschlossen ist, und somit die Menge an AGR, die in die Brennkammer eintritt, im Wesentlichen gleich Null ist, wird das Verfahren 700 mit 724 fortgesetzt, wo bestimmt wird, ob das Kraftstoffdampfspülventil offen ist.
  • Wenn bestimmt wird, dass das Kraftstoffdampfspülventil offen ist, wird das Verfahren 700 mit 725 fortgeführt und das Kraftstoffdampfspülventil geschlossen. Kraftstoffdampf, der in dem Kraftstoffdampfbehälter gespeichert ist, kann einen Alkoholgehalt aufweisen, der sich von dem Kraftstoff unterscheidet, der sich aktuell in dem Kraftstofftank befindet. Somit kann sich ein Kraftstoffdampf, der in die Brennkammer eintritt, auf die Menge an Alkohol auswirken, die durch die Lambdasonde (z. B. die UEGO) erfasst wird, was zu einer ungenauen Schätzung führt.
  • Sobald das Kraftstoffdampfspülventil bei 725 geschlossen ist oder falls bei 724 bestimmt wird, dass das Kraftstoffdampfspülventil geschlossen ist, wird das Verfahren 700 mit 726 fortgesetzt, wo eine erste Pumpspannung (V1) (z. B. hierin auch als Referenzspannung bezeichnet) an dem Abgassensor angelegt wird und ein erster Pumpstrom (Ip1) empfangen wird. Die erste Pumpspannung kann Sauerstoff von der Sauerstoffpumpzelle pumpen, kann jedoch einen Wert aufweisen, der niedrig genug ist, um Wassermoleküle (z. B. H2O-Moleküle) in der Pumpzelle nicht zu spalten (z. B. V1 = etwa 450 mV). In einigen Beispielen kann es sich bei der ersten Pumpspannung, die bei 726 an der Sonde angelegt wird, um dieselbe wie die erste Pumpspannung handeln, die während des Betriebs im Nicht-W-Modus angelegt wird. Wenn die erste Spannung an der Pumpzelle angelegt wird, wird der erste Pumpstrom (Ip1) generiert. In diesem Beispiel kann der erste Pumpstrom eine Menge an Sauerstoff im Abgas anzeigen, da der Kraftstoff in den Motor eingespritzt wird und eine Verbrennung durchgeführt wird.
  • Bei 728 in dem Verfahren 700 wird eine zweite Pumpspannung (V2) (z. B. ebenfalls hierin als die zweite Referenzspannung bezeichnet) an die Pumpzelle des Abgassensors angelegt und wird ein zweiter Pumpstrom (Ip2) empfangen. Die zweite Pumpspannung kann größer sein als die erste Pumpspannung und die zweite Spannung kann hoch genug sein, um Sauerstoffverbindungen, wie etwa Wassermoleküle, zu spalten. Das Anlegen der zweiten Pumpspannung über die Sauerstoffpumpzelle generiert den zweiten Pumpstrom (Ip2). Der zweite Pumpstrom kann eine Menge an Sauerstoff und Wasser in dem Probengas anzeigen (z. B. in dem Probengas bereits bestehenden Sauerstoff plus Sauerstoff aus Wassermolekülen, die gespaltet werden, wenn die zweite Pumpspannung angelegt wird).
  • Gegebenenfalls können der erste Pumpstrom und der zweite Pumpstrom bei 730 mit einem ermittelten Korrekturfaktor des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses korrigiert werden. Der ermittelte Korrekturfaktor des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann zum Beispiel bei 720 des Verfahrens 700, das nachfolgend in Bezug auf 7 beschrieben wird, bestimmt werden. Der erste Pumpstrom und der zweite Pumpstrom können gegebenenfalls ebenfalls bei 730 um Druck und die Wasserdampfumgebung korrigiert werden.
  • Fortführend mit 731 beinhaltet das Verfahren Korrigieren der Änderung des Pumpstroms (z. B. der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Pumpstrom) zwischen den beiden Spannungen auf Grundlage einer Umgebungsfeuchtigkeit. Zum Beispiel kann die Umgebungsfeuchtigkeit von der Änderung des Pumpstroms subtrahiert werden, die eine Gesamtsumme von Wasser im Abgas anzeigt (einschließlich Feuchtigkeit). In einem Beispiel kann die Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde während Bedingungen ohne Kraftzufuhr bestimmt werden. In einem weiteren Beispiel kann die Umgebungsfeuchtigkeit unter Verwendung eines alternativen Verfahrens auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen bestimmt werden. Das Verfahren bei 731 kann sofortiges Bestimmen der Umgebungsfeuchtigkeit oder Nachschlagen der aktuellsten Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung in dem Speicher der Steuerung beinhalten. Das Verfahren zum Bestimmen der Umgebungsfeuchtigkeit wird in Bezug auf die 5-6 beschrieben.
  • Sobald der erste und zweite Pumpstrom generiert und auf Grundlage der verschiedenen ermittelten Korrekturfaktoren korrigiert wurde, kann eine Menge an Wasser W1 in dem Probengas bei 732 des Verfahrens 700 aus 7 bestimmt werden. Zum Beispiel kann der erste Pumpstrom von dem zweiten Pumpstrom subtrahiert und dann auf Grundlage des Korrekturfaktors des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, des Druckkorrekturfaktors und/oder der Umgebungsfeuchtigkeit korrigiert werden, um einen Wert zu bestimmen, der einer Wassermenge entspricht.
  • Schließlich kann die Menge an Alkohol in dem Kraftstoff (z. B. hierin als der Ethanolgehalt im Kraftstoff bezeichnet) bei 734 identifiziert werden. Zum Beispiel kann die Menge an Wasser im Abgas proportional zu einer Menge an Alkohol (z. B. einem Anteil an Ethanol) in dem Kraftstoff sein, der in den Motor eingespritzt wird. In einigen Ausführungsformen kann das computerlesbare Speichermedium des Steuersystems, das Kommunikation von der Sonde empfängt, Anweisungen zum Identifizieren der Menge an Alkohol beinhalten. Zum Beispiel kann eine Beziehung zwischen Wasser nach der Verbrennung (z. B. Anteil an Wasser im Abgas) und dem Anteil an Ethanol im Kraftstoff auf dem computerlesbaren Speichermedium zum Beispiel in Form einer Nachschlagetabelle gespeichert sein. Wenn sich die Menge an Ethanol im Kraftstoff erhöht, erhöht sich die Menge an Wasser im Abgas.
  • Demnach können Mengen an Wasser im Abgas auf Grundlage von Lambdasondenausgaben (z. B. Pumpströmen), die durch zwei unterschiedliche Spannungen generiert werden, die während Motorkraftzufuhrbedingungen sequentiell an der Sauerstoffpumpzelle des Abgassensors angelegt werden, und den vorangehend beschriebenen verschiedenen Korrekturfaktoren bestimmt werden. Auf diese Weise kann eine genaue Anzeige der Menge an Alkohol (z. B. Ethanolanteil) im Kraftstoff identifiziert werden.
  • Mit erneuter Bezugnahme auf 3 können die Werte der Umgebungsfeuchtigkeit (5-6) und der Ethanolkonzentration im Kraftstoff (7), die durch die Steuerung generiert werden, verwendet werden, um die Wasserkonzentration W1 bei 314 zu bestimmen. Als nächstes beinhaltet das Verfahren 300 bei 320 Betreiben der Sonde im VV-Modus, um eine Wasserkonzentration W2 (z. B. eine Gesamtwasserkonzentration) im Abgas zu bestimmen, wobei die AGR strömt. Insbesondere kann die Steuerung das AGR-Ventil (z. B. das in 1 gezeigte AGR-Ventil 142) öffnen, um es der AGR zu ermöglichen, von dem Auslasskanal (z. B. dem Auslasskanal 48 aus 1) in den Einlasskanal (z. B. den Einlasskanal 44 aus 1) rückgeführt zu werden. Demnach wird die Ausgabe der Lambdasonde erhalten, während AGR von dem Auslasskanal zu dem Einlasskanal strömt, wobei die Lambdasonde stromaufwärts von dem Ort, an dem der AGR-Kanal an den Auslasskanal gekoppelt ist, in dem Auslasskanal angeordnet ist.
  • Des Weiteren kann die Steuerung die Lambdasonde im VV-Modus betreiben, um die Wasserkonzentration W2 des Abgases zu bestimmen. Hierin kann es sich bei der Wasserkonzentration W2 um eine Gesamtwasserkonzentration im Abgas handeln, die ferner eine Wasserkonzentration sowohl von der Umgebungsfeuchtigkeit als auch dem Ethanolgehalt im Kraftstoff und dem Wasser beinhaltet, das von der AGR-Rückführung in das System (W) herrührt. Mathematisch kann die Gesamtwasserkonzentration W2 als nachfolgende Gleichung (13) beschrieben werden: W2=W1+W, (13) wobei W1 die Wasserkonzentration sowohl von der Umgebungsfeuchtigkeit als auch von dem Ethanolgehalt im Kraftstoff darstellt. Somit kann der Wasserbeitrag sowohl von der Umgebungsfeuchtigkeit als auch dem Ethanolgehalt im Kraftstoff als ein Korrekturfaktor angesehen werden, der durch die Steuerung durch Betreiben der Sonde im VV-Modus durch Durchführen der in den 5-7 veranschaulichten Verfahren bei ausgewählten Motorbetriebsbedingungen ermittelt wird.
  • Hiernach kann W2 synonymisch als der Korrekturfaktor bezeichnet werden. Insbesondere kann die Umgebungsfeuchtigkeit unter Verwendung des Trockenluftpumpstroms (4) bei Motorzuständen ohne Kraftstoffzufuhr (z. B. der DFSO) geschätzt werden und kann der Ethanolgehalt im Kraftstoff während eines Motorleerlaufzustands (z. B. im Leerlauf) geschätzt werden.
  • Als nächstes wird bei 322 das aus der AGR-Rückführung in das System herrührende Wasser (W) durch Subtrahieren des Korrekturfaktors von der Gesamtwasserkonzentration W2 im Abgas bestimmt, wie in Gleichung (14) gezeigt: W=W2- W1 (14)
  • Das Verfahren 300 beinhaltet Schätzen einer AGR-Menge im Abgas auf Grundlage der Differenz W bei 324. Demnach beinhaltet das Verfahren Bestimmen der Gesamtwasserkonzentration im Abgas auf Grundlage der Ausgabe der Lambdasonde und Bestimmen einer Wasserkonzentration im Abgas aufgrund von Feuchtigkeit und einem Ethanolgehalt im Kraftstoff auf Grundlage des ermittelten Korrekturfaktors und Schätzen der AGR-Menge durch Subtrahieren der Wasserkonzentration im Abgas aufgrund von Feuchtigkeit und des Ethanolgehalts im Kraftstoff von der Gesamtwasserkonzentration. Des Weiteren kann die Steuerung die unter Verwendung der Gleichung (14) geschätzte AGR-Menge in einem Speicher speichern. In einigen Beispielen kann die Steuerung die AGR-Menge auf Grundlage von zusätzlichen Faktoren einstellen. Die Steuerung kann zum Beispiel bei der VV-Messung der Abgaszusammensetzung berücksichtigen, wie mager bzw. fett das AFR ist, und die AGR-Schätzung entsprechend einstellen. In einigen weiteren Beispielen kann die Transportverzögerung, von dem Zeitpunkt, an dem das AGR-Rückführungsventil offen ist, bis zu dem, an dem die Lambdasonde den zusätzlichen Wasserbeitrag erfasst, einen zusätzlichen Faktor darstellen, der verwendet werden kann, um den Beitrag an Wasser aus AGR zu erkennen. In solchen Beispielen kann das Verfahren Vergleichen vor und nach dem AGR-Beitrag beinhalten, der durch die Lambdasonde erfasst wird.
  • Auf diese Weise kann die Steuerung die Lambdasonde im VV-Modus betreiben, um sowohl die Umgebungsfeuchtigkeit als auch die Ethanolkonzentration im Kraftstoff und eine Menge an AGR, die in das System rückgeführt wird, auf Grundlage des im Abgas geschätzten Wassergehalts zu bestimmen.
  • Somit ist diese Schätzung nur dann durchführbar, wenn die Lambdasonde im VV-Modus betrieben wird (wie bei 308 geprüft). Wenn es jedoch nicht möglich ist, die Sonde im VV-Modus zu betreiben (z. B. „NEIN“ bei 308), wird das Verfahren 300 mit 310 fortgesetzt. Das Verfahren 300 beinhaltet bei 310 Bestimmen der AGR unter Verwendung von alternativen Verfahren.
  • In einem Beispiel kann die Steuerung die aktuellste Umgebungsfeuchtigkeit, Werte von Ethanolgehalt im Kraftstoff und die Gesamtwasserkonzentration im Kraftstoff aus dem Speicher abrufen und diese Werte ferner verwenden, um die Menge an AGR zu schätzen. In einem weiteren Beispiel kann die Steuerung Ausgaben der verschiedenen Sensoren verwenden, die an das Motorsystem gekoppelt sind, um die Menge an AGR zu schätzen, die von dem Auslasskanal zu dem Einlasskanal rückgeführt wird. Beispiele für die Sensoren schließen unter anderem Folgende ein: Temperatursensoren, Drucksensoren, Strömungssensoren, Positionssensoren und Gaszusammensetzungssensoren.
  • Unabhängig davon, ob die Menge an AGR durch das Betreiben der Lambdasonde im VV-Modus (durch 324 bei 312) oder durch alternative Verfahren (310) bestimmt wird, wird das Verfahren 300 mit 326 fortgesetzt, sobald die Steuerung die Menge an AGR bestimmt hat.
  • Bei 326 beinhaltet das Verfahren 300 Einstellen eines Motorbetriebs auf Grundlage der bestimmten AGR-Menge. Die Steuerung kann zum Beispiel die Kraftstoffzufuhr zum Motor auf Grundlage der Menge an AGR einstellen, die geschätzt wurde. In einem Beispiel stellt die Steuerung die Menge an Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage der Menge an AGR ein. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal zum Senden an den Kraftstoffeinspritzvorrichtungsaktor bestimmen, wie etwa eine Impulsbreite des Signals, die auf Grundlage einer Bestimmung der AGR-Menge bestimmt wird. Die Steuerung kann die Impulsbreite durch eine Bestimmung bestimmen, bei der eine bestimmte AGR-Menge direkt berücksichtigt wird, wie etwa eine Erhöhung der Impulsbreite mit steigender AGR. Die Steuerung kann die Impulsbreite alternativ auf Basis einer Berechnung unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bestimmen, wobei die Eingabe die AGR-Menge und die Ausgabe die Impulsbreite ist.
  • Das Verfahren wird mit 328 fortgesetzt, wobei das Verfahren 300 Zurückstellen der Lambdasonde in den Betrieb im Nicht-W-Modus beinhaltet. Das Zurückstellen der Sonde in den Nicht-W-Modus beinhaltet Betreiben mit einer niedrigeren Spannung und Verwenden der Ausgabe der Sonde im Nicht-W-Modus zum Beispiel zum Schätzen von AFR. Demnach kann die Lambdasonde als Reaktion auf eine Anforderung, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors zu bestimmen, lediglich mit der ersten Spannung in einem nicht variablen Spannungsmodus betrieben werden, und der Motorbetrieb auf Grundlage eines geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt werden. Hierin wird das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde bestimmt, die in dem nicht variablen Spannungsmodus betrieben wird. Das Verfahren 300 endet.
  • Auf diese Weise kann die Lambdasonde zur AGR-Schätzung verwendet werden und die Motorkraftstoffzufuhr entsprechend ausgeglichen werden. Der technische Effekt des Ermittelns des Korrekturfaktors der Abgaswasserkonzentration aus dem Ethanolgehalt im Kraftstoff und aus der Umgebungsfeuchtigkeit und des Subtrahierens von diesem von der Gesamtwasserkonzentration besteht darin, dass es sich bei der resultierenden Differenz um eine genaue Messung der AGR handelt, die aus dem Auslasskanal in den Einlasskanal rückgeführt wird. Das genaue Messen der AGR führt daher zu einer verbesserten AGR-Steuerung, was wiederum zu einer erhöhten Kraftstoffeffizienz und verringerten NOx-Emissionen führt.
  • Die vorangehend beschriebenen Systeme und Verfahren stellen ein Verfahren bereit, das während des Betriebs einer Lambdasonde in einem variablen Spannungsmodus, wobei eine Referenzspannung der Lambdasonde von einer niedrigeren, ersten Spannung auf eine höhere, zweite Spannung eingestellt wird, Einstellen eines Motorbetriebs auf Grundlage einer Abgasrückführungsmenge (AGR-Menge) umfasst, die auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde und eines ermittelten Korrekturfaktors auf Grundlage der zweiten Spannung geschätzt wird. In einem ersten Beispiel für das Verfahren kann das Verfahren zusätzlich oder alternativ beinhalten, dass der ermittelte Korrekturfaktor einen geschätzten Ethanolgehalt im Kraftstoff beinhaltet, und ferner Schätzen des Ethanolgehalts im Kraftstoff auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde während des Betriebs der Lambdasonde in dem variablen Spannungsmodus während eines stationären Motorbetriebszustands umfassen, wenn die AGR ausgeschaltet ist und nicht von einem Auslasskanal zu einem Einlasskanal zirkuliert. Ein zweites Beispiel für das Verfahren beinhaltet gegebenenfalls das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass der stationäre Motorbetriebszustand einen Motorleerlaufzustand beinhaltet. Ein drittes Beispiel für das Verfahren beinhaltet gegebenenfalls ein oder mehrere von dem ersten und dem zweiten Beispiel und beinhaltet ferner, dass der ermittelte Korrekturfaktor ferner eine Umgebungsfeuchtigkeit beinhaltet. Ein viertes Beispiel für das Verfahren beinhaltet gegebenenfalls ein oder mehrere von dem ersten bis zu dem dritten Beispiel und beinhaltet ferner Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde während des Betreibens in dem variablen Spannungsmodus während eines Motorzustands ohne Kraftstoffzufuhr und auf Grundlage einer Trockenluftpumpstromausgabe der Lambdasonde. Ein fünftes Beispiel für das Verfahren beinhaltet ein oder mehrere von dem ersten bis zu dem vierten Beispiel und beinhaltet ferner Schätzen der Trockenluftpumpstromausgabe auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde während des Betreibens der Lambdasonde in dem variablen Spannungsmodus während eines oder mehreren von einem Motorstart, nach einer Reihe von zurückgelegten Meilen, nach einer Dauer eines Motorbetriebs, nach einer Reihe von Motorzyklen und dem Motorzustand ohne Kraftstoffzufuhr. Ein sechstes Beispiel für das Verfahren beinhaltet gegebenenfalls ein oder mehrere von dem ersten bis fünften Beispiel und beinhaltet ferner, dass der Motorzustand ohne Kraftstoffzufuhr eine Kraftstoffabschaltung beim Bremsen beinhaltet. Ein siebtes Beispiel für das Verfahren beinhaltet gegebenenfalls ein oder mehrere von dem ersten bis zu dem sechsten Beispiel und beinhaltet ferner, dass die Ausgabe der Lambdasonde, auf der die Schätzung der AGR-Menge basiert, erhalten wird, während die AGR von einem Auslasskanal zu einem Einlasskanal strömt, wobei die Lambdasonde in dem Auslasskanal angeordnet ist. Ein achtes Beispiel für das Verfahren beinhaltet gegebenenfalls ein oder mehrere von dem ersten bis zu dem siebten Beispiel und beinhaltet ferner Bestimmen einer Gesamtwasserkonzentration im Abgas auf Grundlage der Ausgabe der Lambdasonde und Bestimmen einer Wasserkonzentration im Abgas aufgrund von Feuchtigkeit und einem Ethanolgehalt im Kraftstoff auf Grundlage des ermittelten Korrekturfaktors und Schätzen der AGR-Menge durch Subtrahieren der Wasserkonzentration im Abgas aufgrund von Feuchtigkeit und des Ethanolgehalts im Kraftstoff von der Gesamtwasserkonzentration.
  • Die vorangehend beschriebenen Systeme und Verfahren stellten außerdem ein Verfahren bereit, das Folgendes umfasst: Bestimmen einer Abgasrückführungsmenge (AGR-Menge), die in den Motor strömt, auf Grundlage einer ersten Ausgabe einer Lambdasonde während des Betriebs in einem variablen Spannungsmodus, wobei eine Referenzspannung der Lambdasonde von einer niedrigeren, ersten Spannung auf eine höhere, zweite Spannung eingestellt wird, wobei AGR strömt, und einer zweiten Ausgabe der Lambdasonde während des Betriebs in dem variablen Spannungsmodus, ohne dass AGR strömt, und Einstellen eines Motorbetriebs auf Grundlage der bestimmten Menge an AGR. In einem ersten Beispiel für das Verfahren kann das Verfahren zusätzlich oder alternativ Schätzen eines Ethanolgehalts im Kraftstoff auf Grundlage der zweiten Ausgabe der Lambdasonde während eines statischen Motorbetriebszustands und Ableiten einer ersten Wasserkonzentration in Motorabgasen auf Grundlage des geschätzten Ethanolgehalts im Kraftstoff beinhalten. Ein zweites Beispiel für das Verfahren beinhaltet gegebenenfalls das erste Verfahren und beinhaltet ferner Schätzen von Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage einer dritten Ausgabe der Lambdasonde während des Betreibens in dem variablen Spannungsmodus während eines Motorzustands ohne Kraftstoffzufuhr und auf Grundlage einer Trockenluftpumpstromausgabe der Lambdasonde, wobei der Trockenluftpumpstrom während eines oder mehreren von einem Motorstart, nach einer Reihe von zurückgelegten Meilen, nach einer Dauer eines Motorbetriebs, nach einer Reihe von Motorzyklen und dem Motorzustand ohne Kraftstoffzufuhr geschätzt wird. Ein drittes Beispiel für das Verfahren beinhaltet gegebenenfalls ein oder mehrere von dem ersten und dem zweiten Beispiel und beinhaltet ferner Ableiten einer zweiten Wasserkonzentration im Abgas auf Grundlage der geschätzten Umgebungsfeuchtigkeit. Ein viertes Beispiel für das Verfahren beinhaltet gegebenenfalls ein oder mehrere von dem ersten bis zu dem dritten Beispiel und beinhaltet ferner Bestimmen der Menge an AGR, die in den Motor strömt, durch Subtrahieren von sowohl der ersten Wasserkonzentration als auch der zweiten Wasserkonzentration von einer Gesamtwasserkonzentration im Abgas, wobei die Gesamtwasserkonzentration auf Grundlage der ersten Ausgabe der Lambdasonde bestimmt wird. Ein fünftes Beispiel des Verfahrens beinhaltet gegebenenfalls ein oder mehrere von dem ersten bis zu dem vierten Beispiel und beinhaltet ferner Betreiben der Lambdasonde lediglich mit der ersten Spannung in einem nichtvariablen Spannungsmodus als Reaktion auf eine Anfrage, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors zu bestimmen, und Einstellen eines Motorbetriebs auf Grundlage eines geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wobei das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde bestimmt wird, die in dem nicht-variablen Spannungsmodus betrieben wird.
  • Die vorangehend beschriebenen Systeme und Verfahren stellen ein System für einen Motor bereit, das Folgendes umfasst: ein Abgasrückführungssystem (AGR-System), das einen AGR-Kanal beinhaltet, der einen Auslasskanal an einen Einlasskanal koppelt, wobei der AGR-Kanal ein AGR-Ventil beinhaltet, eine Lambdasonde, die konfiguriert ist, um in einem variablen Spannungsmodus betrieben zu werden, wobei eine Referenzspannung der Lambdasonde von einer niedrigeren, ersten Spannung auf eine höhere, zweite Spannung eingestellt wird, und an den Auslasskanal gekoppelt ist, und eine Steuerung, die computerlesbare Anweisungen zu Folgendem beinhaltet: Betreiben der Lambdasonde in dem variablen Spannungsmodus, während das AGR-Ventil geschlossen ist, um eine erste Ausgabe zu generieren; Öffnen des AGR-Ventils, um die AGR zu zirkulieren, und Betreiben der Lambdasonde in dem variablen Spannungsmodus, um eine zweite Ausgabe zu generieren; und Einstellen eines Motorbetriebs auf Grundlage einer geschätzten Menge an AGR, wobei die geschätzte Menge an AGR auf Grundlage einer Differenz zwischen der zweiten Ausgabe und der ersten Ausgabe bestimmt wird. In einem ersten Beispiel für das System kann das System zusätzlich oder alternativ beinhalten, dass die Steuerung ferner Anweisungen zum Generieren von sowohl der ersten Ausgabe als auch der zweiten Ausgabe während eines Motorleerlaufzustands beinhaltet. Ein zweites Beispiel für das System beinhaltet gegebenenfalls das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass die Steuerung Anweisungen zu Folgendem beinhaltet: Betreiben der Lambdasonde in dem variablen Spannungsmodus während eines Motorzustands ohne Kraftstoffzufuhr und Generieren einer dritten Ausgabe der Lambdasonde; und Schätzen einer Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage der dritten Ausgabe der Lambdasonde und ferner auf Grundlage einer Trockenluftpumpstromausgabe der Lambdasonde. Ein drittes Beispiel für das System beinhaltet gegebenenfalls ein oder mehrere von dem ersten und zweiten Beispiel und beinhaltet ferner, dass die Steuerung ferner Anweisungen zum Schätzen der Menge an AGR beinhaltet, die in den Motor strömt, auf Grundlage einer Differenz zwischen der zweiten Ausgabe und sowohl der ersten als auch der dritten Ausgabe. Ein viertes Beispiel für das System beinhaltet gegebenenfalls das erste bis zu dem dritten Beispiel und beinhaltet ferner, dass die Steuerung ferner Anweisungen zum Schätzen des Trockenluftpumpstroms auf Grundlage eines Verhältnisses zwischen einem ersten Pumpstrom, der erzeugt wird, wenn die Lambdasonde mit der ersten Spannung betrieben wird, und einem zweiten Pumpstrom der Lambdasonde, der erzeugt wird, wenn die Lambdasonde mit der zweiten Spannung betrieben wird, beinhaltet.
  • Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit unterschiedlichen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erzielen, sondern wird vielmehr zur einfacheren Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einem nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technik auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und weitere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
  • Die folgenden Ansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen und zwei oder mehr solche Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
  • 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 6321732 [0003]
    • US 6742379 [0004]

Claims (15)

  1. Verfahren, umfassend: Einstellen eines Motorbetriebs auf Grundlage einer Abgasrückführungsmenge (AGR-Menge), die auf Grundlage einer Ausgabe einer Lambdasonde und eines ermittelten Korrekturfaktors, der auf einer zweiten Spannung basiert, geschätzt wird, während des Betriebs der Lambdasonde in einem variablen Spannungsmodus, wobei eine Referenzspannung der Lambdasonde von einer niedrigeren, ersten Spannung auf die höhere, zweite Spannung eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der ermittelte Korrekturfaktor einen geschätzten Ethanolgehalt im Kraftstoff beinhaltet.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner Schätzen des Ethanolgehalts im Kraftstoff auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde während des Betriebs der Lambdasonde in dem variablen Spannungsmodus während eines stationären Motorbetriebszustands umfasst, wenn die AGR ausgeschaltet ist und nicht von einem Auslasskanal zu einem Einlasskanal zirkuliert.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der stationäre Motorbetriebszustand einen Motorleerlaufzustand beinhaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der ermittelte Korrekturfaktor ferner eine Umgebungsfeuchtigkeit beinhaltet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, das ferner Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde während des Betreibens in dem variablen Spannungsmodus während eines Motorzustands ohne Kraftstoffzufuhr und auf Grundlage einer Trockenluftpumpstromausgabe der Lambdasonde umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, das ferner Schätzen der Trockenluftpumpstromausgabe auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde während des Betreibens der Lambdasonde in dem variablen Spannungsmodus während eines oder mehreren von einem Motorstart, nach einer Reihe von zurückgelegten Meilen, nach einer Dauer eines Motorbetriebs, nach einer Reihe von Motorzyklen und dem Motorzustand ohne Kraftstoffzufuhr umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Motorzustand ohne Kraftstoffzufuhr eine Kraftstoffabschaltung beim Bremsen beinhaltet.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ausgabe der Lambdasonde, auf der die AGR-Menge basiert, erhalten wird, während die AGR von einem Auslasskanal zu einem Einlasskanal strömt, wobei die Lambdasonde in dem Auslasskanal angeordnet ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, das ferner Bestimmen einer Gesamtwasserkonzentration im Abgas auf Grundlage der Ausgabe der Lambdasonde und Bestimmen einer Wasserkonzentration im Abgas aufgrund von Feuchtigkeit und eines Ethanolgehalts im Kraftstoff auf Grundlage des ermittelten Korrekturfaktors und Schätzen der AGR-Menge durch Subtrahieren der Wasserkonzentration im Abgas aufgrund von Feuchtigkeit und des Ethanolgehalts im Kraftstoff von der Gesamtwasserkonzentration umfasst.
  11. System für einen Motor, umfassend: ein Abgasrückführungssystem (AGR-System), das einen AGR-Kanal beinhaltet, der einen Auslasskanal an einen Einlasskanal koppelt, wobei der AGR-Kanal ein AGR-Ventil beinhaltet; eine Lambdasonde, die konfiguriert ist, um in einem variablen Spannungsmodus betrieben zu werden, wobei eine Referenzspannung der Lambdasonde von einer niedrigeren, ersten Spannung auf eine höhere, zweite Spannung angepasst wird, und an den Auslasskanal gekoppelt ist; und eine Steuerung, die computerlesbare Anweisungen zu Folgendem beinhaltet: Betreiben der Lambdasonde in dem variablen Spannungsmodus, während das AGR-Ventil geschlossen ist, um eine erste Ausgabe zu generieren; Öffnen des AGR-Ventils, um die AGR zu zirkulieren, und Betreiben der Lambdasonde in dem variablen Spannungsmodus, um eine zweite Ausgabe zu generieren; und Einstellen eines Motorbetriebs auf Grundlage einer geschätzten Menge an AGR, wobei die geschätzte Menge an AGR auf Grundlage einer Differenz zwischen der zweiten Ausgabe und der ersten Ausgabe bestimmt wird.
  12. System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner Anweisungen zum Generieren von sowohl der ersten Ausgabe als auch der zweiten Ausgabe während eines Motorleerlaufzustands beinhaltet.
  13. System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner Anweisungen für Folgendes umfasst: Betreiben der Lambdasonde in dem variablen Spannungsmodus während eines Motorzustands ohne Kraftstoffzufuhr und Generieren einer dritten Ausgabe der Lambdasonde; und Schätzen einer Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage der dritten Ausgabe der Lambdasonde und ferner auf Grundlage einer Trockenluftpumpstromausgabe der Lambdasonde.
  14. System nach Anspruch 13, wobei die Steuerung ferner Anweisungen zum Schätzen der Menge an AGR beinhaltet, die in den Motor strömt, auf Grundlage einer Differenz zwischen der zweiten Ausgabe und sowohl der ersten als auch der dritten Ausgabe.
  15. System nach Anspruch 13, wobei die Steuerung ferner Anweisungen zum Schätzen des Trockenluftpumpstroms auf Grundlage eines Verhältnisses zwischen einem ersten Pumpstrom, der generiert wird, wenn die Lambdasonde mit der ersten Spannung betrieben wird, und einem zweiten Pumpstrom der Lambdasonde, der geniert wird, wenn die Lambdasonde mit der zweiten Spannung betrieben wird, beinhaltet.
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