DE102017125905A1

DE102017125905A1 - Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Abgassauerstoffsensors auf der Grundlage von Wasserkontakt am Sensor

Info

Publication number: DE102017125905A1
Application number: DE102017125905.8A
Authority: DE
Inventors: Michael McQuillen; Gopichandra Surnilla; Daniel A. Makled; Richard E. Soltis
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2017-11-06
Publication date: 2018-05-09
Also published as: CN108060985A; US20180128149A1; US10208644B2; CN108060985B; RU2017135584A3; RU2704895C2; RU2017135584A

Abstract

Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Abgassauerstoffsensors, der an einen Abgaskanal eines Verbrennungsmotors gekoppelt ist, als Reaktion auf das Detektieren von Wasser am Sensor werden bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren Angeben von Wasser an einem Abgassauerstoffsensor, der in einem Motorauslasskanal positioniert ist, auf der Grundlage eines Sensorparameters des Abgassauerstoffsensors während des Betriebs des Abgassauerstoffsensors in einem Modus mit variabler Spannung (VVs), wo eine Referenzspannung von einer niedrigeren, ersten Spannung zu einer höheren, zweiten Spannung angepasst wird; und Anpassen von einem oder mehreren von Sensorbetrieb und Motorbetrieb auf der Grundlage des Angebens von Wasser beinhalten.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Abgassauerstoffsensors, der an einen Auslasskanal eines Verbrennungsmotors gekoppelt ist, als Reaktion auf die Detektion von Wasser am Sensor.
Allgemeiner Stand der Technik/Kurzdarstellung
Motorsysteme können einen oder mehrere Gaskomponentensensoren, wie etwa Sauerstoffsensoren, zum Erfassen einer Sauerstoffkonzentration von Luft, die durch die Motorluftkanäle strömt, verwenden. In einem Beispiel kann ein Motorsystem einen oder mehrere Einlass-Sauerstoffsensoren (IAO2), die sich im Motoreinlass befinden, beinhalten. Zum Beispiel kann ein Einlass-Sauerstoffsensor in einem Einlasskanal, einem Verdichter und einem Ladeluftkühler nachgelagert, positioniert sein, um eine Angabe des AGR-Stroms bereitzustellen. In einem anderen Beispiel kann das Motorsystem einen oder mehrere Abgassensoren in einem Auslasssystem des Motorsystems beinhalten, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das aus dem Motor ausgestoßen wird, zu detektieren. Unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen, wie etwa Kaltstart oder Kondensatbildung, kann Wasser gegen den Sauerstoffsensor spritzen und diese berühren. Wenn Wasser den Sauerstoffsensor berührt, beginnt die Temperatur des Sensors zu sinken. Demzufolge erhöht sich die Heizleistung eines Heizelements des Sauerstoffsensors, um die Sensortemperatur zu erhöhen. Wenn sich die Heizleistung für einen längeren Zeitraum erhöht, wenn sich Wasser am Sauerstoffsensor befindet, kann das Heizelement brechen, wodurch der Sauerstoffsensor beeinträchtigt wird.
Andere Versuche, die die Beeinträchtigung des Sauerstoffsensors aufgrund von Wasser, das den Sensor berührt, angeht, beinhalten das Anpassen einer Heizleistung eines Heizelements des Sauerstoffsensors. Ein Beispiel für einen Ansatz wird von Sumilla et al. in US 2015/0076134 gezeigt. Darin wird die Heizleistung des Heizelements eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Erhöhung der Heizleistung um eine Schwellenmenge angepasst. Als ein Beispiel wird ein Ausgangsleistungsniveau des Sauerstoffsensors unter einer Bedingung bestimmt, bei der kein Wasser den Sensor berührt. Wenn die Heizleistung sich über das Ausgangsleistungsniveau erhöht (z. B. aufgrund von Wasser, das an den Sensor spritzt), kann die Heizleistung reduziert werden, indem die Leistung eines Heizelements des Sensors abgeschaltet wird. Nach einer bestimmten Dauer kann die Heizleistung wieder angeschaltet und auf das Ausgangsleistungsniveau erhöht werden. Auf diese Weise kann das Reduzieren der Heizleistung, wenn Wasser am Sauerstoffsensor angegeben wird, die Beeinträchtigung des Sauerstoffsensors durch Brechen des Heizelements reduzieren.
Allerdings haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung mögliche Probleme im Zusammenhang mit solchen Systemen erkannt. Zum Beispiel führt das Ausschalten der Heizleistung zum Heizelement, wenn Wasser am Sensor angegeben wird, und dann das Wiederanschalten der Heizvorrichtung nach einer bestimmten Zeit zu Schwankungen bei der Temperatur des Sensors. Somit beeinträchtigen die Schwankungen der Sensortemperatur die Fähigkeit des Sensors, die Sauerstoffkonzentration im Abgas zu erfassen. Zusätzlich kann die Ausgabe des Sensors unter solchen Bedingungen ungenau sein, wodurch die Luftkraftstoffsteuerung beeinflusst und dadurch die Leistung des Motors beeinflusst wird.
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme von einem Verfahren für ein Motorverfahren angegangen werden, das Angeben von Wasser an einem Abgassauerstoffsensor, der in einem Motorauslasskanal positioniert ist, auf der Grundlage eines Sensorparameters des Abgassauerstoffsensors während des Betriebs des Abgassauerstoffsensors in einem Modus mit variabler Spannung (VVs), wo eine Referenzspannung von einer niedrigeren, ersten Spannung zu einer höheren, zweiten Spannung angepasst wird, und Anpassen eines oder mehrerer von Sensorbetrieb und Motorbetrieb auf der Grundlage des Angebens von Wasser umfasst. Auf diese Weise kann die Beeinträchtigung des Sensors reduziert werden.
Als ein Beispiel kann der Abgassauerstoffsensor herkömmlich in einem nicht-Ws-Modus betrieben werden, wobei der Sensor mit der niedrigeren Spannung betrieben wird, und es kann eine Ausgabe des Abgassauerstoffsensors zum Bestimmen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (air-fuel-ratio - AFR) verwendet werden. Somit kann Wasser am Abgassauerstoffsensor auf der Grundlage des Sensorparameters detektiert werden, wie etwa Pumpstrom oder eine Veränderung des Pumpstroms des Abgassauerstoffsensors. Zum Beispiel kann ein Wasserspritzer am Sensor angegeben werden, wenn der Pumpstrom des Sensors unter einen Schwellenstrom fällt. In einem anderen Beispiel, wenn die Veränderung des Pumpstroms höher ist als eine Ausgangsveränderung des Pumpstroms (z. B. wenn kein Wasser am Sensor vorhanden ist), kann ein Wasserspritzer am Sensor angegeben werden. Wenn ein Wasserspritzer auf dem Sensor angegeben wird, kann der Abgassauerstoffsensor nicht mehr als herkömmlicher Luft-Kraftstoff-Sensor verwendet werden; stattdessen kann der Sensor vom nicht-Ws-Modus zum VVs-Modus übergehen, wo der Sensor bei der höheren Spannung betrieben und/oder zwischen der niedrigeren Spannung und der höheren Spannung moduliert wird. Während der Abgassauerstoffsensor nicht als der herkömmliche Luft-Kraftstoff-Sensor betrieben wird, kann das AFR mit einem anderen, nachgelagerten Sensor und/oder unter Verwendung eines vorher bestimmten AFR geschätzt werden. Auf diese Weise kann die Luft-Kraftstoff-Steuerung nicht beeinflusst werden, während der Abgassauerstoffsensor im VVs-Modus betrieben wird.
Zusätzlich können die Sauerstoffsensorparameter kontinuierlich überprüft werden, während der Sensor sich im VVs-Modus befindet, um zu bestimmen, wann Wasser vom Abgassauerstoffsensor verdunstet ist. Sobald die Veränderung des Pumpstroms die Ausgangsveränderung des Pumpstroms erreicht, wird der Abgassauerstoffsensor zum Beispiel als „trocken“ betrachtet und der Sensor kann zurück zum nicht-Ws-Modus übergehen. Sobald sich der Abgassauerstoffsensor im nicht-Ws-Modus befindet, kann der Sensor verwendet werden, um das AFR zu bestimmen. Auf diese Weise kann die Beeinträchtigung des Sensors reduziert werden und die Integrität des Abgassauerstoffsensors kann beibehalten werden. Außerdem kann eine Genauigkeit von AFR-Schätzungen auf der Grundlage der Ausgabe des Abgassauerstoffsensors erhöht werden, wodurch die Motoreffizienz erhöht wird.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben werden. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig in den Patentansprüchen im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführte Nachteile beseitigen.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motors, der ein Abgassystem und einen Abgassauerstoffsensor beinhaltet.
2 zeigt eine schematische Darstellung, die den Abgassauerstoffsensor zeigt, der zum Betrieb in jedem eines Referenzmodus oder eines nicht-Ws-Modus und eines VVs-Modus in der Lage ist.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus als Reaktion auf das Detektieren von Wasser am Abgassauerstoffsensor veranschaulicht.
4 zeigt eine beispielhafte Beziehung zwischen den Betriebsmodi des Abgassauerstoffsensors, einer Pumpstromausgabe des Abgassauerstoffsensors, einer Veränderung des Ausgangspumpstroms, einer Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und eines Kraftstoffeinspritzprofils.

Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Betreiben eines Abgassauerstoffsensors als Reaktion auf Wasserspritzer am Sensor, wie etwa der in 1-2 gezeigte Sauerstoffsensor (hierin als Abgassauerstoffsensor bezeichnet). Eine Motorsteuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerungsroutine durchzuführen, wie etwa das beispielhafte Verfahren aus 3, um zu bestimmen, ob Wasser an den Abgassauerstoffsensor gespritzt ist, und dementsprechend der Sensor von einem nicht-Ws-Modus zu einem VVs-Modus überzugehen. Somit kann der Sensor normalerweise im nicht-VVs-Modus betrieben werden, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) zu schätzen, und nur dann zum VVs-Modus übergehen, wenn Wasser an den Sensor spritzt. Eine beispielhafte Beziehung zwischen den Betriebsmodi des Abgassauerstoffsensors, einer Pumpstromausgabe des Abgassauerstoffsensors, einer Veränderung des Ausgangspumpstroms, einer Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und eines Kraftstoffeinspritzprofils wird in 4 gezeigt. Während der Abgassauerstoffsensor im VVs-Modus betrieben wird, kann die Steuerung die Kraftstoffeinspritzung zu den Motorzylindern auf der Grundlage einer Ausgabe eines anderen, nachgelagerten Sensors (4) anpassen. Sobald das Wasser vom Abgassauerstoffsensor verdunstet ist, kann der Sensor zum nicht-Ws-Modus zurückkehren und anschließend verwendet werden, um das AFR zu schätzen. Auf diese Weise kann die Beeinträchtigung des Sensors durch das Übergehen des Sensors zum VVs-Modus, wenn Wasser an den Sensor spritzt, reduziert werden. Zusätzlich kann der stöchiometrische Betrieb der Zylinder durch das Verwenden des nachgelagerten Sensors zum Schätzen des AFR, während Wasser am Abgassauerstoffsensor vorhanden ist, beibehalten werden.
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. Eine Brennkammer (d. h. ein Zylinder) 30 des Motors 10 kann Brennkammerwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36 einschließen. 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 einer 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 einschließt. 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 einen Alkohol verwenden, der ein Kraftstoffgemisch enthält, wie etwa E85 (bestehend aus etwa 85 % Ethanol und 15 % Benzin) oder M85 (bestehend aus etwa 85 % Methanol und 15 % Benzin). 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 können 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 (VVs-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, welches einem Elektromotor oder einem Aktor bereitgestellt wird, den die Drossel 62 beinhaltet, wobei es sich um eine Auslegung 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.
Das Zündsystem 88 kann der Brennkammer 30 über die Zündkerze 92 einen Zündfunken als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von der Steuerung 12 unter 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.
Der Abgassensor 126 (z. B. ein Abgassauerstoffsensor) ist der Darstellung nach einer Emissionssteuervorrichtung 70 vorgelagert an den Auslasskanal 48 gekoppelt. Hiernach kann der Abgassensor 126 synonymisch als Abgassauerstoffsensor oder Abgassensor oder Sensor bezeichnet werden. Der Abgassensor 126 kann jeder geeignete Sensor zum Bereitstellen einer Angabe eines Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnisses (AFR) sein, wie zum Beispiel ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (Universal- oder Weitbereich-Abgas-Sauerstoff), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO, ein HEGO (beheizte EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor.
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 Auslassventils, wie etwa durch Steuern eines variablen Ventilansteuerungsmechanismus, in der Brennkammer zurückgehalten oder eingefangen werden.
Der Abgassensor 126 kann normalerweise in einem nicht-variablen Spannungsmodus (auch als Referenzmodus bezeichnet) zum Messen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AFR) verwendet werden. In einigen Beispielen kann ein zusätzlicher Sauerstoffsensor 128, der einer Emissionssteuervorrichtung 70 nachgelagert positioniert ist, zum Schätzen des AFR verwendet werden. Somit ist die Emissionssteuervorrichtung 70 der Darstellung nach entlang dem Auslasskanal 48 dem Abgassensor 126 nachgelagert angeordnet. 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 Motors innerhalb eines bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während des Betriebs des Motors 10 periodisch zurückgesetzt werden.
Der Sensor 128 kann ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO, ein Zweizustandssauerstoffsensor oder EGO, ein HEGO- (beheizter EGO-), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor sein. In einem Beispiel kann der Sensor 128 zusätzlich zum Abgassauerstoffsensor 126 verwendet werden, um das AFR zu bestimmen. Nachfolgend kann der Sensor 128 austauschbar als der nachgelagerte Sauerstoffsensor bezeichnet werden. In einem anderen Beispiel kann der nachgelagerte Sensor 128 anstelle des Abgassauerstoffsensors 126 verwendet werden, um das AFR zu bestimmen. Wenn beispielsweise Wasser an den Abgassauerstoffsensor spritzt, kann etwas Wasser in den Sensorhohlraum eindringen. Die Erfinder haben erkannt, dass, wenn der Abgassauerstoffsensor falsch gesteuert wird, wenn Wasser noch immer am Sensor vorhanden ist, der Abgassauerstoffsensor beeinträchtigt werden kann. Um also die Beeinträchtigung des Sensors zu reduzieren, kann der Abgassauerstoffsensor in einem VVs-Modus betrieben werden. Im VVs-Modus wird der Abgassauerstoffsensor zwischen der niedrigeren Spannung und einer höheren Spannung betrieben (z. B. zwischen der niedrigeren zur höheren Spannung moduliert und/oder übertragen), wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 ausführlicher beschrieben. Wenn der Abgassauerstoffsensor 126 im VVs-Modus betrieben wird (z. B. bis Wasser vom Abgassauerstoffsensor 126 verdunstet ist), kann das AFR nicht mithilfe des Abgassauerstoffsensors 126 geschätzt werden; stattdessen kann das AFR beispielsweise mit einem anderen Sensor (z. B. nachgelagerten Sensor 128) geschätzt werden, wie in den 2 und 3 veranschaulicht. In beispielhaften Ausführungsformen, wenn das System keine zusätzlichen nachgelagerten Sensoren beinhaltet, kann die Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage des vorher bestimmten AFR unter Verwendung des Abgassauerstoffsensors 126 angepasst werden, wie in 3 veranschaulicht.
Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer dargestellt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Festwertspeicher 106 dargestellt 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 Postion - TP) von einem Drosselpositionssensor; und Krümmerabsolutdrucksignal, MAP, von Sensor 122. Das Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 aus dem PIP-Signal generiert werden. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den vorangehend 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, anzupassen.
Als ein Beispiel kann die Steuerung einen Grad der Fettheit oder Magerheit des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AFR) auf der Grundlage eines oder mehrerer Sensoren, wie etwa des Abgassauerstoffsensors 126 und des nachgelagerten Sensors 128, messen und dementsprechend eine Menge des Kraftstoffes, der zu den Zylindern eingespritzt wird, um den stöchiometrischen Betrieb beizubehalten, anpassen. Zum Beispiel kann die Steuerung den Abgassauerstoffsensor 126 in einem nicht-Ws-Modus bei einer niedrigeren Spannung betrieben, um das AFR zu schätzen. Auf der Grundlage des geschätzten AFR kann die Steuerung ein Impulsbreitensignal anpassen, das zur Kraftstoffeinspritzvorrichtung (z.B. Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66) geliefert wurde, um eine Menge von Kraftstoff, der über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung geliefert wurde, anzupassen, um den gesamten stöchiometrischen Motorbetrieb beizubehalten.
Wenn jedoch Wasser an den Abgassauerstoffsensor 126 spritzt (oder dort vorhanden ist), kann die Steuerung den Abgassauerstoffsensor 126 vom nicht-VVs-Modus zum VVs-Modus übergehen, indem die Betriebsspannung des Sensors von der niedrigeren Spannung zu einer höheren Spannung erhöht wird. Zum Beispiel kann die Steuerung ableiten, dass Wasser auf der Grundlage einer Veränderung eines oder mehrerer einer Heizleistung, eines Pumpstroms und/oder einer Veränderung des Pumpstroms des Abgassauerstoffsensors auf den Sensor gespritzt wird. Als ein Beispiel kann die Steuerung ableiten, dass Wasser auf den Sensor gespritzt ist, wenn der Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors unter einen ersten Schwellenstrom fällt. Beim Bestimmen, dass Wasser auf den Sensor gespritzt ist, kann die Steuerung das Betreiben des Sensors im nicht-Ws-Modus stoppen und ferner den Sensor zum VVs-Modus übergehen. Durch das Betreiben des Sensors im VVs-Modus bei der höheren Spannung (und/oder Modulieren des Sensors zwischen der niedrigeren und höheren Spannung), kann die Steuerung die Ausgabe des Sensors überwachen und bestimmen, wann Wasser vom Sensor verdunstet ist. Zum Beispiel kann die Steuerung bestimmen, dass Wasser vom Sensor verdunstet ist, wenn der Pumpstrom über den zweiten Schwellenstrom steigt. Somit kann die Steuerung den ersten Schwellenstrom auf der Grundlage, dass kein Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor vorhanden ist, einstellen und ferner den zweiten Schwellenwert auf der Grundlage, dass Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor vorhanden ist, einstellen. Wenn Wasser vom Abgassauerstoffsensor verdunstet ist, kann die Steuerung den Sensor zum nicht-Ws-Modus übergehen, indem der Sensor bei der niedrigen Spannung betrieben wird.
Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung den Abgassauerstoffsensor im nicht-VVs-Modus betreiben, um die Umgebungsluftfeuchtigkeit auf der Grundlage einer Ausgangsveränderung des Pumpstroms (ΔIp) des Abgassauerstoffsensors zu bestimmen. Zum Beispiel kann die Steuerung den Sensor vom nicht-VVs-Modus zum VVs-Modus übergehen, um eine Menge von Wasser im Abgas aufgrund der Umgebungsluftfeuchtigkeit zu schätzen, wenn kein Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor vorhanden ist, und dann den Sensor zurück zum nicht-VVs-Modus übergehen, sobald die Schätzung abgeschlossen ist. Somit kann die Menge an Wasser, die mithilfe des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus geschätzt wird, wenn kein Wasser auf dem Sensor vorhanden ist, eine Ausgangsmessung sein, die Wasser aufgrund von Luftfeuchtigkeit und/oder zusätzlichen Bestandteilen (wie etwa Alkoholgehalt im Kraftstoff) im Abgas berücksichtigt. Aus diesem Grund stellt die Ausgangsmessung von Wasser (oder der Luftfeuchtigkeit) das Wasser dar, das normalerweise während des Motorbetriebs vorhanden ist, und diese wird verwendet, um die Sensorausgabe zu vergleichen, wenn Wasser auf dem Sensor detektiert wird, wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Die geschätzte Wassermenge im Abgas aufgrund der Umgebungsluftfeuchtigkeit kann im Speicher gespeichert werden und kann später zur Schätzung einer Veränderung des Pumpstromvergleichs abgerufen werden. Wenn Wasser auf den Sensor spritzt, kann die Steuerung den Sensor im VVs-Modus betreiben und die Veränderung des Pumpstroms des Sensors mit dem Ausgangs-ΔIp vergleichen, um zu bestimmen, ob Wasser auf dem Sensor vorhanden ist, wie unter Bezugnahme auf 3 erörtert. Wenn der Abgassauerstoffsensor im VVs-Modus betrieben wird, kann die Steuerung das AFR von anderen Sensoren, die in den Motorsystemen (z. B. Sensor 128) positioniert sind, schätzen oder eine vorbestimmte AFR-Schätzung verwenden, um die Kraftstoffeinspritzung anzupassen. Auf diese Weise kann die Steuerung selektiv den Betrieb des Abgassauerstoffsensors anpassen, wenn Wasser auf den Sensor spritzt, und die Beeinträchtigung des Sensors reduzieren. Der nicht-Ws- und der VVs-Betriebsmodus des Abgassauerstoffsensors werden unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
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 eines UEGO-Sauerstoffsensors 200, der konfiguriert ist, um eine Konzentration an Sauerstoff (O2) im Abgasstrom zu messen. Der Sauerstoffsensor 200 kann zum Beispiel als der Abgassensor 126 aus 1 betrieben werden. Der Sauerstoffsensor 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 der dargestellte UEGO-Sauerstoffsensor aus fünf Keramikschichten gebildet ist, versteht es sich, dass der UEGO-Sauerstoffsensor andere geeigneten Anzahlen von Keramikschichten beinhalten kann.
Die 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.
Der Sauerstoffsensor 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 dem Sensor 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 (nicht in 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 der hier beschriebene UEGO-Sensor lediglich ein Ausführungsbeispiel eines UEGO-Sensors ist und dass andere Ausführungsformen von UEGO-Sensoren 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 der Abgassauerstoffsensor 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.
Der Sensor kann im VVs-Modus betrieben werden, um eine Schätzung der Umgebungsluftfeuchtigkeit 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 zur Umgebungsluftfeuchtigkeit und/oder zusätzlichen Bestandteilen innerhalb des Abgases sein. Hierin kann dieser Wert als eine Ausgangsveränderung des Pumpstroms bezeichnet werden. Wenn Wasser auf den Abgassauerstoffsensor spritzt, kann die Veränderung der Pumpstromausgabe durch den Abgassauerstoffsensor verwendet werden, um das überschüssige Wasser, zusätzlich zur Luftfeuchtigkeit und/oder zu zusätzlichen Bestandteilen im Abgas (z. B. durch Vergleichen mit der Ausgangsveränderung des Pumpstroms), auf dem Abgassauerstoffsensor zu schätzen.
Somit sehen die Systeme aus den 1-2 ein System für einen Motor vor, umfassend einen Abgassauerstoffsensor, der an einen Auslasskanal des Motors gekoppelt ist, und eine Steuerung, einschließlich computerlesbarer Anweisungen für Folgendes: während des Betriebs des Abgassauerstoffsensors in einem Referenzmodus, wobei eine Referenzspannung des Abgassauerstoffsensors bei einer niedrigeren, ersten Spannung beibehalten wird, Detektieren eines Wasserspritzereignisses auf der Grundlage, dass ein erster Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors unter einen ersten Schwellenstrom fällt. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung Anweisungen zum Übergehen des Abgassauerstoffsensors zu einem Modus mit variabler Spannung (VVs), wobei die Referenzspannung zwischen der ersten Spannung und einer höheren, zweiten Spannung moduliert wird, und zum Betreiben im VVs-Modus beinhalten, bis ein zweiter Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors unter einen zweiten Schwellenstrom fällt. Zusätzlich oder alternativ kann der erste Schwellenstrom auf einer ersten Ausgabe des Abgassauerstoffsensors im Referenzmodus beruhen, wenn kein Wasser am Abgassauerstoffsensor vorhanden ist, und der zweite Schwellenstrom kann auf einer zweiten Ausgabe des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus beruhen, wenn Wasser am Abgassauerstoffsensor vorhanden ist. Zusätzlich oder alternativ kann der zweite Schwellenstrom höher sein als der erste Schwellenstrom. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung Anweisungen zum Schätzen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses beinhalten, wenn der Abgassauerstoffsensor im Referenzmodus betrieben wird. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung Anweisungen zum Schätzen der Umgebungsluftfeuchtigkeit beinhalten, wenn der Abgassauerstoffsensor im VVs-Modus betrieben wird.
Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Verfahren 300 zum Anpassen des Motorbetriebs auf Grundlage einer Ausgabe eines Abgassauerstoffsensors gezeigt. Insbesondere kann ein Sensorparameter des Abgassauerstoffsensors (z. B. Pumpstrom, Heizleistung, Veränderung des Pumpstroms und dergleichen) überwacht werden, um zu bestimmen, ob Wasser auf den Abgassauerstoffsensor gespritzt ist (oder dort vorhanden ist). Wenn Wasser am Abgassauerstoffsensor angegeben wird, geht der Sensor vom nicht-VVs-Modus zum VVs-Modus über, wo er gehalten wird, bis Wasser vom Abgassauerstoffsensor verdunstet ist, wie nachfolgend beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben, kann ein Abgassauerstoffsensor (wie etwa der in 1 gezeigte Abgassauerstoffsensor 126 und der in 2 gezeigte Sensor 200) ein VVs-Sensor sein, die mit einer niedrigeren Basisspannung und einer höheren Zielspannung betrieben werden kann. Somit kann der Abgassauerstoffsensor 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-VVs-Betrieb bezeichnet). Dann kann die Referenzspannung des Abgassauerstoffsensors 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.
Die Anweisungen zum Durchführen des Verfahrens 300 können durch eine Steuerung ausgeführt werden, und zwar auf Grundlage von Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Motorsystems erhalten werden, wie etwa den oben in Bezug 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. Motorbetriebsbedingungen können Motordrehzahl und/oder -last, Motortemperatur, Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, Umgebungsluftfeuchtigkeit, Luftmassenstromrate, Abgasrückführungs(AGR)-Strom, Abgassauerstoffsensortemperatur, einen Pumpstrom eines Abgassauerstoffsensors, eine Veränderung des Pumpstroms des Abgassauerstoffsensors, eine Heizleistung des Abgassauerstoffsensors, eine Temperatur des Abgassauerstoffsensors usw. beinhalten.
Bei 304 beinhaltet das Verfahren 300 das Betreiben des Abgassauerstoffsensors im nicht-Ws-Modus und Steuern des AFR auf der Grundlage einer Ausgabe des Sensors im nicht-Ws-Modus (oder Referenzmodus). Somit beinhaltet das Betreiben des Abgassauerstoffsensors im nicht-Ws-Modus das Betreiben des Abgassauerstoffsensors bei einer niedrigeren ersten Spannung (z.B. ungefähr 450 mV). Die Steuerung kann das AFR auf der Grundlage des Messwerts des Abgassauerstoffsensors bestimmen und dementsprechend die Kraftstoffeinspritzung zu einem oder mehreren Zylindern (wie etwa Zylinder 30 aus 1) als Reaktion auf das bestimmte AFR anpassen.
Zum Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal zum Senden an den Kraftstoffeinspritzvorrichtungsaktor bestimmen, wie etwa eine Impulsbreite des Signals, die auf Grundlage einer Bestimmung des AFR bestimmt wird. Das AFR kann auf dem Messwert des Abgassauerstoffsensors beruhen, wenn kein Wasser auf dem Sensor detektiert wird. Die Steuerung kann die Impulsbreite durch eine Bestimmung bestimmen, bei der ein bestimmtes AFR direkt berücksichtigt wird, wie etwa eine Erhöhung der Impulsbreite, wenn das bestimmte AFR magerer als die Stöchiometrie ist. Die Steuerung kann die Impulsbreite alternativ auf der Grundlage einer Berechnung unter Verwendung einer Lookup-Tabelle bestimmen, wobei die Eingabe das AFR und die Ausgabe die Impulsbreite ist.
In einem anderen Beispiel kann die Steuerung das AFR auf der Grundlage von Ausgaben von einem oder mehreren Sensoren, die an den Auslasskanal gekoppelt sind, schätzen. Zum Beispiel kann ein zweiter nachgelagerter Abgassensor (wie etwa der in 1 gezeigte Abgassauerstoffsensor 128) an einen Auslasskanal (wie etwa den in 1 gezeigten Auslasskanal 48) einer Emissionssteuervorrichtung (wie etwa der in 1 gezeigten Emissionssteuervorrichtung 70) nachgelagert gekoppelt sein. Somit kann der nachgelagerte Sensor ein beliebiger geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Angabe eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, wie etwa ein UEGO, EGO, HEGO usw., sein.
In einer Ausführungsform ist der nachgelagerte Sensor ein EGO, der konfiguriert ist, um die relative Anreicherung oder Abmagerung des Abgases nach dem Strömen durch den Katalysator anzugeben. Somit kann der EGO eine Ausgabe in der Form eines Schaltpunkts oder das Spannungssignal an dem Punkt, zu dem das Abgas von mager und reich wechselt, bereitstellen.
Die Steuerung kann das AFR auf der Grundlage eines oder mehrerer des Abgassauerstoffsensors und des nachgelagerten Sensors schätzen. Auf der Grundlage des geschätzten AFR kann die Steuerung die Kraftstoffeinspritzung zu den Zylindern anpassen, um den stöchiometrischen Betrieb beizubehalten. Als ein Beispiel kann die Steuerung ein AFR auf der Grundlage des Durchschnitts des AFR, das von dem vorgelagerten Abgassauerstoffsensor und dem nachgelagerten Sensor geschätzt wurde, schätzen. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung das AFR, das von dem nachgelagerten Sensor geschätzt wurde, als ein Korrekturfaktor zum AFR, das vom Abgassauerstoffsensor geschätzt wurde, verwenden und das korrigierte AFR zur Luft-Kraftstoff-Steuerung anwenden. In einem weiteren Beispiel kann der Abgassauerstoffsensor eine Rückmeldung bereitstellen, um das AFR nahe der Stöchiometrie anzupassen, und der nachgelagerte Sensor kann eine Rückmeldung bereitstellen, um das AFR reicher oder magerer zu machen, um die Effizienz des Katalysators zu verbessern. In weiteren Beispielen kann der vorgelagerte Abgassauerstoffsensor in einer Weise betrieben werden, um eine innere Schleife des AFR zu steuern, und der nachgelagerte Sauerstoffsensor (z. B. HEGO) kann in einer Weise betrieben werden, um eine äußere Schleife des AFR zu steuern. Hierin kann die Ausgabe des nachgelagerten Sensors verwendet werden, um kleinere Korrekturen bei der Messung des AFR-Verhältnisses durch den Abgassauerstoffsensor anzuwenden. Auf diese Weise kann ein ordnungsgemäßer Reich/Mager-Zustand des Katalysators beibehalten werden.
Bei 306 beinhaltet das Verfahren 300 das Bestimmen, ob Wasser auf den Abgassauerstoffsensor gespritzt ist. Unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen, wie etwa während eines Kaltstarts oder wenn sich Kondensat im Auslass bildet, kann Wasser gegen den Abgassauerstoffsensor spritzen und diesen berühren. Wasser, das auf den Abgassauerstoffsensor spritzt, kann dazu führen, dass Wassertröpfchen in den Sensorhohlraum eindringen und die Sensorzelle direkt berühren. Durch das weitere Betreiben des Abgassauerstoffsensors im nicht-Ws-Modus, nachdem Wasser auf den Sensor gespritzt ist, kann zu einer Beeinträchtigung des Sensors führen. Um die Beeinträchtigung des Sensors zu reduzieren, kann die Steuerung den Sensor überwachen, um Wasserspritzereignisse zu detektieren und dementsprechend den Betrieb des Abgassauerstoffsensors modifizieren, wie nachfolgend beschrieben. Hierin beinhaltet das Verfahren Angeben von Wasser am Abgassauerstoffsensor, der im Motorauslasskanal positioniert ist, auf der Grundlage eines Sensorparameters (z. B. Pumpstrom, Sensortemperatur, Heizleistung usw.), wie nachfolgend beschrieben.
Zum Beispiel kann die Steuerung eine Heizvorrichtung (wie etwa die Heizvorrichtung 207 des Sensors 200, wie in 2 gezeigt) des Abgassauerstoffsensors überwachen. Wenn Wasser auf den Abgassauerstoffsensor spritzt und in die Sensorzelle gelangt, kann Wasser die Heizvorrichtung berühren. Wenn Wasser den Abgassauerstoffsensor berührt, kann die Temperatur des Sensors sinken. Die Steuerung kann die Temperatur des Abgassauerstoffsensors überwachen und wenn die Temperatur des Sensors unter eine Schwellentemperatur fällt, kann die Steuerung ableiten, dass Wasser auf den Sensor gespritzt ist.
In einem anderen Beispiel, wenn Wasser auf den Sensor spritzt, kann die Heizleistung des Abgassauerstoffsensors abnehmen. Wenn die Heizleistung auf ein Schwellenniveau sinkt, kann die Steuerung ableiten, dass Wasser auf den Sensor gespritzt ist.
In einem weiteren Beispiel, wenn Wasser auf den Sensor spritzt, kann die Heizleistung des Abgassauerstoffsensors automatisch erhöht werden, um die Sensortemperatur zu erhöhen. In solch einem Beispiel kann die Steuerung die Heizleistung des Abgassauerstoffsensors überwachen. Wenn die Heizleistung auf eine bestimmte Leistungsabgabe zunimmt, kann die Steuerung ableiten, dass Wasser auf den Sensor gespritzt ist.
In weiteren Beispielen kann angegeben werden, dass Wasser das Heizelement berührt, wenn ein Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors um einen Schwellenstrombetrag abnimmt. Während der Abgassauerstoffsensor im nicht-Ws-Modus betrieben wird, kann der Sensor beispielsweise bei einer niedrigeren Spannung betrieben werden und eine entsprechende Pumpstromausgabe kann verwendet werden, um das AFR zu schätzen. Wenn allerdings Wasser auf den Sensor spritzt, kann der Pumpstrom des Sensors abnehmen. Somit kann der Pumpstrom als Reaktion auf die reduzierte Sauerstoffkonzentration des Luftstroms abnehmen (z. B. kann ein Wasserspritzer dazu führen, dass Wasserdampf den Sensor umgibt, um die Sauerstoffkonzentration zu reduzieren). Wenn der Pumpstrom des Sensors unter den Schwellenstrom abnimmt, kann die Steuerung folgern, dass ein Wasserspritzereignis aufgetreten ist. Somit kann das Spritzen von Wasser auf den Sensor durch das Überwachen des Nernst-Zellwiderstands (Rpvs) detektiert werden. Hierin wird der Nernst-Zellwiderstand verwendet, um die Temperatur des Sensors abzuleiten. Wenn also der Rpvs unter einen Schwellenwiderstand fällt, kann die Steuerung ableiten, dass die Temperatur des Sensors unter eine Schwellentemperatur gefallen ist, und dementsprechend bestimmen, dass Wasser auf das Element des Sensors gespritzt ist. In einem anderen Beispiel kann das Spritzen von Wasser auf den Sensor durch Überwachen des Heizwiderstands des Sauerstoffsensors detektiert werden. In einem weiteren Beispiel kann die Steuerung Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor auf der Grundlage des Pumpstroms des Sensors im VVs-Modus detektieren. Zum Beispiel kann der Abgassauerstoffsensor im VVs-Modus betrieben werden, wobei die Abgasluftfeuchtigkeit dissoziiert wird. Somit kann der Pumpstrom Ip des Sensors im VVs-Modus ein Basissignal entsprechend der Menge an Sauerstoff, der aus dem Wasser dissoziiert wurde, sein. Wenn flüssiges Wasser aufgrund von Wasserspritzen auf dem Abgassauerstoffsensor, der im VVs-Modus ist, vorhanden ist, liegt überschüssiges Wasser vor, das über das Basisniveau, das im Auslass vorhanden ist, dissoziiert werden muss. Somit kann das Pumpstromsignal des Sensors im VVs-Modus drastisch zunehmen. Somit kann ein hohes Niveau an Pumpstrom nur erreicht werden, wenn flüssiges Wasser auf dem Sensor vorhanden war. Aus diesem Grund kann die Steuerung Wasser auf dem Sensor detektieren, wenn der Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors plötzlich zunimmt.
Wenn kein Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor detektiert wird (z. B. „NEIN“ bei 306), geht das Verfahren 300 geht zu 310 über, wo überprüft wird, ob es Zeit für eine Ausgangsveränderung der Messung des Pumpstroms (ΔIp) ist. Der Ausgangs-ΔIp-Wert kann die Menge an Wasser im Abgas aufgrund der Luftfeuchtigkeit (und/oder Wasserelementen im Abgas) darstellen. In einigen Beispielen schätzt die Steuerung den Ausgangs-ΔIp während bestimmter Motorbetriebsbedingungen. Als ein Beispiel kann die Steuerung den Abgassauerstoffsensor betreiben, um den ΔIp bei einem Motorstart zu schätzen. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung den ΔIp regelmäßig (z. B. nach einer Schwellendauer des Motorbetriebs, einer Schwellenanzahl an Motorzyklen und dergleichen) schätzen.
Wenn es Zeit für eine Messung des Ausgangs-ΔIp ist (z. B. „JA“ bei 310), geht das Verfahren 300 geht zu 318 über. Bei 318 betreibt die Steuerung des Abgassauerstoffsensors im VVS-Modus, wobei der Sensor bei 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 des Abgassauerstoffsensors 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. Die Steuerung kann einen Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpstrom feststellen, um den Ausgangs-ΔIp zu bestimmen. Der Ausgangs-ΔIp spiegelt die Menge an Wasser wider, die im Abgas vorhanden ist. Diese Menge an Wasser im Abgas kann aufgrund der Luftfeuchtigkeit im Abgas (und nicht überschüssiges Wasser, das auf den Sensor spritzt) entstehen. Die Steuerung kann den Ausgangs-ΔIp in einer Datenbank speichern, um diesen zu einem späteren Zeitpunkt abzurufen, und das Verfahren kehrt zurück.
Wenn es nicht die Zeit für eine Messung des Ausgangs-ΔIp ist (z. B. „NEIN“ bei 310), geht das Verfahren 300 geht zu 320 über, wo die Steuerung weiterhin den nicht-Ws-Betrieb des Abgassauerstoffsensors beibehält. Zusätzlich kann die Steuerung das AFR auf der Grundlage der Ausgabe des Abgassauerstoffsensors schätzen, wie vorher beschrieben.
Dementsprechend kann die Steuerung die Kraftstoffeinspritzung zu den Motorzylindern anpassen, um den gesamten stöchiometrischen Betrieb beizubehalten. Das Verfahren 300 kehrt zurück.
Wieder bei 306 des Verfahrens 300, wenn die Steuerung ableitet, dass Wasser auf den Sensor gespritzt ist (z. B. „JA“ bei 306), geht das Verfahren 300 zu 308 über, wo der Sensor zum VVs-Modus übergegangen wird. Wie vorher beschrieben, kann die Steuerung auf der Grundlage mehrerer Bedingungen ableiten, dass Wasser auf den Abgassauerstoffsensor gespritzt ist (oder dass ein Wasserspritzereignis aufgetreten ist). Die Bedingungen beinhalten eines oder mehrere der Temperatur des Abgassauerstoffsensors, die unter die Schwellentemperatur fällt, der Heizleistung, die auf das Schwellenniveau abnimmt, und des Pumpstroms des Sensors, der unter das Schwellenstromniveau fällt, wie vorher erörtert. Dementsprechend kann die Steuerung des Abgassauerstoffsensors vom nicht-Ws-Modus zum VVS-Modus übergehen, wobei der Sensor bei der zweiten, höheren Spannung betrieben und/oder zwischen der niedrigeren, ersten Spannung und der zweiten, höheren Spannung moduliert wird.
Als nächstes beinhaltet das Verfahren 300 bei 312 das Erhalten von Pumpströmen des Abgassauerstoffsensors bei der ersten und der zweiten Spannung. Ähnlich zu 318 des Verfahrens 300 kann die Steuerung den Abgassauerstoffsensor zwischen der ersten und zweiten Spannung modulieren und einen ersten und einen zweiten Pumpstrom bei den entsprechenden Spannungen erzeugen. Zusätzlich kann die Steuerung einen Unterschied, ΔIp, zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpstrom bestimmen. Insbesondere ist der ΔIp die Veränderung des Pumpstroms, wenn der Abgassauerstoffsensor zwischen der ersten und der zweiten Spannung moduliert wird, wenn Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor vorhanden ist. Um ΔIp von dem bei 318 bestimmten Ausgangs-ΔIp zu unterscheiden, wird der bei 312 erzeugte ΔIp (wenn Wasser auf dem Sensor vorhanden ist) nachfolgend als ein zweiter ΔIp bezeichnet.
Als nächstes beinhaltet das Verfahren bei 314 das Vergleichen des zweiten ΔIp mit dem ersten oder Ausgangs-ΔIp. Zur Wiederholung ist der Ausgangs-ΔIp der Pumpstrom, der durch Betreiben des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus bestimmt wird, wenn kein Wasser auf dem Sensor detektiert wird, und der zweite ΔIp ist die Veränderung des Pumpstroms, der durch Betreiben des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus bestimmt wird, wenn Wasser auf dem Sensor detektiert wird. In einigen Beispielen kann der Ausgangs-ΔIp oder der Ausgangspumpstrom des Abgassauerstoffsensors als eine Ausgangsausgabe des Abgassauerstoffsensors bezeichnet werden. Hierin beruht die Ausgangsausgabe (oder der Ausgangs-ΔIp) des Abgassauerstoffsensors auf einer erwarteten Menge an Sauerstoff, der aus dem Wasser, das in der Auslassumgebung vorhanden ist, dissoziiert wird. Aus diesem Grund stellt der Ausgangs-ΔIp die Basisniveaus an Wasser, das im Auslass vorhanden ist, dar. Wenn jedoch Wasser auf den Abgassauerstoffsensor spritzt, liegt überschüssiges Wasser vor, das über das Basisniveau an Wasser, das im Auslass vorhanden ist, dissoziiert werden muss.
In einem Beispiel kann die Steuerung Handlungen durchführen, um das Verdunsten von Wasser vom Abgassauerstoffsensor zu beschleunigen. Zum Beispiel kann die Steuerung die Heizleistung auf ein bestimmtes Niveau erhöhen, um die Verdunstung von Wasser vom Abgassauerstoffsensor zu erhöhen. In einigen Fällen kann das Betreiben des Sensors im VVs-Modus verwendet werden, um das zusätzliche Wasser zu dissoziieren, was die Verdunstung beschleunigen kann, da das Wasser auf dem Sensor dissoziiert wird. In einem anderen Beispiel kann das Betreiben des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus durch Modulieren der Betriebsspannung zwischen der ersten und der zweiten Spannung den Verdunstungsprozess beschleunigen.
Bei 316 kann die Steuerung bestimmen, ob der zweite ΔIp innerhalb einer Schwellenmenge des Ausgangs-ΔIp liegt. In einem Beispiel, wenn der zweite ΔIp innerhalb von 5 % oder 10 % des Ausgangs-ΔIp liegt, geht das Verfahren 300 zu 332 über, anderenfalls geht das Verfahren 300 zu 322 über. In einigen Beispielen kann die Steuerung eine Differenz, d, zwischen dem zweiten und dem Ausgangs-ΔIp erzeugen, um abzuleiten, ob Wasser auf dem Sensor vorhanden ist. Als ein Beispiel kann die Steuerung die Differenz d zwischen dem zweiten und dem Ausgangs-ΔIp bestimmen und überprüfen, ob die Differenz einen Schwellenwert unterschreitet. Wenn die Differenz d den Schwellenwert unterschreitet, kann die Steuerung bestimmen, dass der zweite ΔIp innerhalb der Schwellenmenge des ersten oder Ausgangs-ΔIp liegt, und dementsprechend geht das Verfahren 300 zu 332 über. Wenn jedoch die Differenz d den Schwellenwert überschreitet, kann die Steuerung bestimmen, dass der zweite ΔIp nicht innerhalb der Schwellenmenge des Ausgangs-ΔIp liegt, und das Verfahren 300 geht zu 322 über.
Bei 322 beinhaltet das Verfahren 300 das Ableiten, dass Wasser noch immer auf dem Abgassauerstoffsensor vorhanden ist. Somit beinhaltet das Verfahren das Angeben, dass Wasser noch immer auf dem Abgassauerstoffsensor vorhanden ist, auf der Grundlage, dass der zweite ΔIp nicht innerhalb eines Schwellenwerts des Ausgangs-ΔIp liegt. Aufgrund der Angabe kann die Steuerung ferner einen oder mehrere Sensorbetriebe und Motorbetriebe bei 324 anpassen. Das Anpassen des Sensor- und/oder Motorbetriebs bei 324 beinhaltet das Fortführen des Betreibens des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus bei 326. Somit kann die Steuerung damit fortfahren, den Abgassauerstoffsensor zwischen der ersten und der zweiten Spannung zu modulieren. Zusätzlich kann die Steuerung jedes des ersten und des zweiten Pumpstroms überwachen, während der Sensor zwischen der ersten und der zweiten Spannung moduliert wird. Zum Beispiel kann die Steuerung das Betreiben des Sensors im VVs-Modus fortführen und weiterhin den zweiten ΔIp anhand des Ausgangs-ΔIp überprüfen, um zu bestimmen, ob noch immer Wasser auf dem Sensor vorhanden ist oder ob Wasser vom Sensor verdunstet ist. Zusätzlich kann das Anpassen des Sensor- und/oder Motorbetriebs bei 324 das Reduzieren eines Abgasrückführungs(AGR)-Stroms beinhalten. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Öffnen eines AGR-Ventils, das in einem AGR-Kanal positioniert ist, reduzieren, um den AGR-Strom durch den Auslasskanal zu reduzieren. Somit kann der AGR-Strom reduziert werden, um die Feuchtigkeit, die in den Auslass gelangt, zu reduzieren.
Bei 328 beinhaltet das Verfahren 300 das Bestimmen des AFR im Abgas auf der Grundlage der Ausgabe eines anderen Sensors. Insbesondere kann die Steuerung nicht das AFR auf der Grundlage der Ausgabe des Abgassauerstoffsensors bestimmen. Da der Abgassauerstoffsensor noch immer Wasser darauf aufweist, kann die Steuerung weiterhin den Abgassauerstoffsensor im VVs-Modus betreiben und nicht als einen herkömmlichen Luft-Kraftstoff-Sensor. Während der Abgassauerstoffsensor nicht als ein herkömmlicher Luft-Kraftstoff-Sensor verwendet wird, kann die Steuerung jedoch zusätzliche Sensoren betreiben, die an das Motorsystem gekoppelt sind, um das AFR zu bestimmen. Als ein Beispiel kann die Steuerung das AFR auf der Grundlage der Ausgabe eines nachgelagerten Sensors schätzen. Der nachgelagerte Sensor kann ein nicht einschränkendes Beispiel des in 1 gezeigten nachgelagerten Sensors 128 sein. Wie vorher beschrieben, kann der nachgelagerte Sensor kann ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO, ein Zweizustandssauerstoffsensor oder EGO, ein HEGO- (beheizter EGO-), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor sein. Die Steuerung kann das AFR auf der Grundlage der Ausgabe des nachgelagerten Sensors und nicht auf der Grundlage des Abgassauerstoffsensors, der noch immer Wasser darauf aufweist, schätzen. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung das AFR auf der Grundlage der Ausgabe eines oder mehrerer Massenstromsensoren und Ansaugkrümmerdrucksensoren, die an das Motorsystem gekoppelt sind, schätzen.
Bei 330 kann die Steuerung die Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage des AFR, das mithilfe anderer Sensoren als der Abgassauerstoffsensor bestimmt wurde, anpassen. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal zum Senden an den Kraftstoffeinspritzvorrichtungsaktor bestimmen, wie etwa eine Impulsbreite des Signals, die auf Grundlage einer Bestimmung des AFR bestimmt wird. Die Steuerung kann die Impulsbreite durch eine Bestimmung bestimmen, bei der das bestimmte AFR (beispielsweise von dem nachgelagerten Sensor) berücksichtigt wird, wie etwa Erhöhen der Impulsbreite mit abnehmendem AFR, um den stöchiometrischen Betrieb beizubehalten. Die Steuerung kann die Impulsbreite alternativ auf der Grundlage einer Berechnung unter Verwendung einer Lookup-Tabelle oder einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Karte bestimmen, wobei die Eingabe das AFR und die Ausgabe die Impulsbreite ist. Das Verfahren 300 kehrt zu 316 zurück, um das Überwachen der Veränderung des Pumpstroms (oder des zweiten ΔIp) und das Vergleichen dieser mit der Ausgangsveränderung des Pumpstroms (oder des ersten ΔI) fortzuführen, wie bereits erörtert. In einigen Beispielen kann verwendet die Steuerung womöglich nicht zusätzliche Sensoren zum Schätzen des AFR. Jedoch kann die Steuerung das AFR nachschlagen, das mithilfe des Abgassauerstoffsensors geschätzt wurde, bevor Wasser auf den Sensor gespritzt ist. Die Steuerung kann dieses vorher bestimmte AFR verwenden, um die Kraftstoffeinspritzung bei 330 anzupassen.
Wieder bei 316 des Verfahrens 300, wenn der zweite ΔIp innerhalb des Schwellenwerts des ersten oder Ausgangs-ΔIp liegt (z. B. „JA“ bei 316), geht das Verfahren 300 geht zu 332 über, wobei das Verfahren 300 das Ableiten beinhaltet, das Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor verdunstet ist. Als nächstes beinhaltet das Verfahren 300 bei 334 das Anpassen eines oder mehrerer Sensorbetriebe Motorbetriebe auf der Grundlage der Ableitung, dass das gesamte Wasser vom Abgassauerstoffsensor verdunstet ist. Das Anpassen des Sensor- und/oder Motorbetriebs beinhaltet das Rückführen des Abgassauerstoffsensors aus dem VVs-Betriebsmodus in den nicht-Ws- oder Referenzmodus bei 336. Das Rückführen des Abgassauerstoffsensors zum nicht-Ws-Modus beinhaltet das Betreiben des Sensors bei der niedrigeren Spannung und das Verwenden des Abgassauerstoffsensors im nicht-Ws-Modus zum Schätzen des AFR bei 338. Somit kann der Abgassauerstoffsensor als Reaktion auf eine Ableitung, dass Wasser vom Sensor verdunstet ist, nur bei der ersten Spannung, im nicht-VVs-Modus, betrieben werden. Hierin wird das geschätzte AFR auf der Grundlage einer Ausgabe des Abgassauerstoffsensors, der im nicht-Ws-Modus arbeitet, bestimmt. Zusätzlich kann der AGR-Strom durch den AGR-Kanals erhöht werden. Zum Beispiel kann die Steuerung auf der Grundlage der Ableitung, dass kein Wasser mehr auf dem Sensor vorhanden ist, das Öffnen des AGR-Ventils erhöhen, um den AGR-Strom durch den AGR-Kanal zu erhöhen. Das Verfahren 300 kehrt zurück.
Somit beinhaltet das vorstehend beschriebene beispielhafte Verfahren, als Reaktion auf das Detektieren von Wasser auf einem Abgassauerstoffsensor, das Übergehen des Abgassauerstoffsensors vom Betrieb in einem Modus ohne variable Spannung (VVs) zu einem VVs-Modus und das Anpassen der Motorbetriebsbedingungen als Reaktion darauf, dass eine Ausgabe des Abgassauerstoffsensors während des Betriebs im VVs-Modus größer ist als eine Ausgangsausgabe. Zusätzlich oder alternativ kann die Ausgangsausgabe einen Ausgangspumpstrom des Abgassauerstoffsensors beinhalten, wenn der Abgassauerstoffsensor im VVs-Modus betrieben wird, wenn kein Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor vorhanden ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Ausgangsausgabe auf einer erwarteten Menge an Sauerstoff, der aus dem Wasser, das in einer Auslassumgebung vorhanden ist, dissoziiert wird, beruhen. Zusätzlich oder alternativ kann das Übergehen des Abgassauerstoffsensors vom Betrieb im nicht-Ws-Modus zum VVs-Modus das übergehen des Abgassauerstoffsensor vom Betreiben bei einer ersten Referenzspannung zum Modulieren zwischen der ersten Referenzspannung und einer zweiten Referenzspannung beinhalten, wobei die zweite Referenzspannung größer ist als die erste Referenzspannung. Zusätzlich oder alternativ kann das Anpassen der Motorbetriebsbedingung das Anpassen der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AFR), das von dem Abgassauerstoffsensor im nicht-Ws-Modus geschätzt wurde, wenn kein Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor detektiert wurde, beinhalten. Zusätzlich oder alternativ kann das Anpassen der Motorbetriebsbedingung ferner das Anpassen der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage des AFR, das von einem anderen, nachgelagerten Sensor geschätzt wurde, wenn Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor detektiert wurde, beinhalten. Auf diese Weise kann die Beeinträchtigung des Sensors durch selektives Betreiben des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus, wenn ein Wasserspritzereignis aufgetreten ist, reduziert werden.
Unter Bezugnahme auf 4 zeigt die Karte 400 eine beispielhafte Beziehung zwischen Betriebsmodi eines Abgassauerstoffsensors (wie etwa des in 1 gezeigten Abgassauerstoffsensors 126 und/oder eines Sensors 200 aus 2), einer Pumpstromausgabe des Abgassauerstoffsensors, einer Veränderung des Ausgangspumpstroms, einer Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und eines Kraftstoffeinspritzprofils. Der Verlauf 402 aus der Karte 400 zeigt den Betrieb des Abgassauerstoffsensors in einem von zwei Modi: einem nicht-VVs-Modus und einem VVs-Modus. Der Verlauf 404 zeigt den Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors, wenn dieser im nicht-VVs-Modus betrieben wird (z. B. Ausgangspumpstrom), und der Verlauf 405 zeigt den Pumpstrom des Sensors im VVs-Modus (z. B. beim zweiten Pumpstrom), wie in den 2 und 3 beschrieben. Der Verlauf 408 zeigt die Veränderung des Pumpstroms ΔIp relativ zu einem Ausgangs-ΔIp (gestrichelte Linie 410), wenn der Abgassauerstoffsensor im VVs-Modus betrieben wird. Der Verlauf 412 gibt ein Wasserspritzereignis an und zeigt die Menge an Wasser (Verlauf 414) auf dem Abgassauerstoffsensor, wenn der Sensor im VVs-Modus betrieben wird. Der Verlauf 416 zeigt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das auf der Grundlage der Ausgabe des Abgassauerstoffsensors (z. B. UEGO) geschätzt wurde, und der Verlauf 426 zeigt das AFR, das mithilfe eines anderen, nachgelagerten Sensors (z. B. HEGO) geschätzt wurde. Der Verlauf 418 zeigt Kraftstoffeinspritzprofile auf der Grundlage des AFR, das mithilfe des Abgassauerstoffsensors und des nachgelagerten Sensors geschätzt wurde, und der Verlauf 420 zeigt Kraftstoffeinspritzprofile auf der Grundlage des AFR, das nur mithilfe des nachgelagerten Sensors geschätzt wurde. Für jede Darstellung ist die Zeit entlang der x-Achse (horizontal) dargestellt, während die Werte jedes entsprechenden Parameters entlang der y-Achse (vertikal) dargestellt sind.
Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird der Abgassauerstoffsensor als ein herkömmlicher Luft-Kraftstoff-Sensor betrieben. Somit wird der Abgassauerstoffsensor im nicht-Ws-Modus (402) betrieben, wobei der Sensor bei einer niedrigeren Spannung betrieben wird, wie in 2 beschrieben. Im nicht-VVs-Modus wird der Pumpstrom (404) des Abgassauerstoffsensors verwendet, um das AFR (416) zu schätzen. In einigen Beispielen kann der Pumpstrom (404) einen ersten Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors darstellen, wenn der Sensor bei der ersten (niedrigeren) Spannung betrieben wird. Als ein Beispiel, wenn das Luft/Kraftstoff-Gemisch reich ist, erzeugt der Abgassauerstoffsensor einen Pumpstrom (404) in der „negativen“ Richtung, um freien Kraftstoff zu verbrauchen. Wenn das Luft/KraftstoffGemisch mager ist, erzeugt der Abgassauerstoffsensor einen Pumpstrom in der entgegengesetzten („positiven“) Richtung, um freien Kraftstoff zu verbrauchen. Auf diese Weise kann der Abgassauerstoffsensor verwendet werden, um das AFR zu schätzen. Auf der Grundlage des AFR, das mithilfe des Pumpstroms des Abgassauerstoffsensors geschätzt wurde, kann das Kraftstoffeinspritzprofil (418) angepasst werden, um den stöchiometrischen Betrieb beizubehalten. In einigen Beispielen kann das Kraftstoffeinspritzprofil (418) auf der Grundlage eines oder mehrerer Abgassauerstoffsensoren und eines anderen, nachgelagerten Sensors angepasst werden. Wie vorher beschrieben, kann das Motorsystem zusätzliche Sensoren beinhalten, die entlang des Auslasskanals montiert sind und zur AFR-Schätzung verwendet werden können. Zum Beispiel kann ein HEGO-Sensor einer Emissionsvorrichtung nachgelagert positioniert werden und die Ausgabe des HEGO-Sensors kann zusätzlich zur Ausgabe des Abgassauerstoffsensors verwendet werden, um das Kraftstoffeinspritzprofil (418) zu bestimmen. In einem Beispiel kann die Steuerung ein AFR auf der Grundlage eines Durchschnitts des AFR, das von dem UEGO-Sensor und dem HEGO-Sensor geschätzt wurde, schätzen. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung das AFR, das von dem HEGO-Sensor geschätzt wurde, als ein Korrekturfaktor zum AFR, das vom UEGO-Sensor geschätzt wurde, verwenden und das korrigierte AFR zur Luft-Kraftstoff-Steuerung anwenden. In einem weiteren Beispiel kann der UEGO-Sensor eine Rückmeldung bereitstellen, um das AFR nahe der Stöchiometrie anzupassen, und der HEGO-Sensor kann eine Rückmeldung bereitstellen, um das AFR reicher oder magerer zu machen, um die Effizienz des Katalysators zu verbessern. Zum Beispiel kann der vorgelagerte Abgassauerstoffsensor (UEGO) in einer Weise betrieben werden, um eine innere Schleife des AFR zu steuern, und der nachgelagerte Sauerstoffsensor (HEGO) kann in einer Weise betrieben werden, um eine äußere Schleife des AFR zu steuern. Der HEGO-Sensor kann verwendet werden, um Korrekturen an der AFR-Verhältnismessung des UEGO anzuwenden und dadurch einen ordnungsgemäßen Reich/Mager-Zustand des Katalysators beizubehalten.
Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 beginnt der Pumpstrom (404) des Abgassauerstoffsensors abzunehmen. Hierin kann der Pumpstrom (404) als der Ausgangspumpstrom des Abgassauerstoffsensors im nicht-VVs-Modus bezeichnet werden, wenn kein Wasser auf dem Sensor detektiert wurde. Zum Zeitpunkt t2 fällt der Pumpstrom unter einen ersten Schwellenstrom (gestrichelte Linie 407). Sollte dies auftreten, wird ein Wasserspritzereignis (412) detektiert. Somit kann Wasser auf den Abgassauerstoffsensor spritzen, was dazu führt, dass der Ausgangspumpstrom unter den ersten Schwellenstrom fällt.
Hierin beruht der erste Schwellenstrom auf der ersten Ausgabe oder den Pumpstrom (404) des Abgassauerstoffsensors im nicht-VVs- oder Referenzmodus, wenn kein Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor vorhanden ist. In einigen Beispielen kann ein Wasserspritzereignis auf der Grundlage, dass eine Temperatur des Sensors unter eine Schwellentemperatur fällt, detektiert werden.
Wenn der Abgassauerstoffsensor weiterhin im nicht-VVs-Modus betrieben wird, auch nachdem ein Wasserspritzen detektiert wurde, kann der Sensor beeinträchtigt werden. Um die Beeinträchtigung des Sensors zu reduzieren, kann der Abgassauerstoffsensor nicht mehr im nicht-VVs-Modus betrieben werden. Stattdessen kann der Abgassauerstoffsensor zum Zeitpunkt t2 vom nicht-VVs-Modus zum VVs-Modus (402) übergehen. Somit wird der Abgassauerstoffsensor zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 im VVs-Modus betrieben, wo der Sensor zwischen einer niedrigeren, ersten und einer höheren, zweiten Spannung moduliert wird. Wenn der Sensor zwischen der ersten und der zweiten Spannung moduliert wird, erzeugt der Sensor einen ersten und einen zweiten Pumpstrom bei den entsprechenden Spannungen. Hierin wird die rohe Pumpstromausgabe (entweder der erste oder der zweite Pumpstrom) in Verlauf 405 gezeigt, und eine Differenz zwischen dem zweiten Pumpstrom und dem ersten Pumpstrom wird in Verlauf 408 gezeigt.
im VVs-Modus kann das AFR nicht mithilfe der Ausgabe des Abgassauerstoffsensors bestimmt werden (siehe flache Linie 416 zwischen t2 und t3). Dennoch kann das AFR mithilfe des nachgelagerten Sensors (426) geschätzt werden und das Kraftstoffeinspritzprofil (420) kann auf der Grundlage des AFR (426), das von dem nachgelagerten Sensor geschätzt wurde, angepasst werden.
Wenn der nachgelagerte Sensor nicht verfügbar ist, kann das Kraftstoffeinspritzprofil (420) zwischen den vorbestimmten Schwellenwerten (422 und 424) angepasst werden. Zum Beispiel können ein unterer Schwellenwert (424) und ein oberer Schwellenwert (422) auf der Grundlage eines vorher geschätzten AFR bestimmt werden, wenn der Abgassauerstoffsensor im nicht-VVs-Modus betrieben wurde (z. B. zwischen t0 und t1). Zwischen t2 und t3 kann das Kraftstoffeinspritzprofil (420) zwischen dem vorher bestimmten oberen und unteren Schwellenwert angepasst werden.
Somit kann der Sensor beim Detektieren von Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor nicht mehr als ein herkömmlicher Luft-Kraftstoff-Sensor betrieben werden. Stattdessen kann der Sensor zum VVs-Modus übergehen und in einigen Beispielen kann der Sensor betrieben werden, um die Umgebungsluftfeuchtigkeit zu schätzen. Als Reaktion auf das Modulieren der Spannung des Abgassauerstoffsensors zwischen der ersten und zweiten Spannung können der erste und zweite 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 (aufgrund von Wasserspritzen hinzugefügt) in dem Abgas enthalten ist. Somit kann eine Veränderung des Pumpstroms ΔIp (408) durch Subtrahieren des ersten Pumpstroms vom zweiten Pumpstrom bestimmt werden. Somit kann die Veränderung des Pumpstroms ΔIp (408) mit der Ausgangsveränderung des Pumpstroms (410) verglichen werden. Wie vorher beschrieben, kann der Ausgangs-ΔIp (410) unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen (z. B. während eines Motorstarts oder nach einer Schwellendauer des Motorbetriebs oder nach einer Schwellenanzahl von Motorzyklen) bestimmt werden. Zwischen t2 und t3 ist die Veränderung des Pumpstroms (408) höher als der Ausgangs-ΔIp (410), weshalb angegeben wird, dass noch immer Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor vorhanden ist (wie durch die Menge von Wasser, das auf dem Sensor vorhanden ist, durch den Verlauf 414 angegeben).
Das Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor kann damit beginnen zu verdunsten (wie durch den Verlauf 414 angegeben). Bei t3 erreicht die Veränderung des Pumpstroms (408) den Ausgangs-ΔIp (410), was angibt, dass der Wasserstand im Abgas im Wesentlichen gleich dem Ausgangsniveau von Wasser, das erwartungsgemäß im Abgas vorhanden ist, ist. Somit kann bei t3 festgestellt werden, dass Wasser vom Sensor verdunstet ist (oder das Wasser auf dem Sensor im Wesentlichen gleich den erwarteten Wasserständen im Abgas ist), und dementsprechend kann der Abgassauerstoffsensor zum nicht-Ws-Modus zurückkehren, wo er als ein herkömmlicher Luft-Kraftstoff-Sensor betrieben wird. Somit kann der Abgassauerstoffsensor zwischen t3 und t4 verwendet werden, um das AFR (416) zu schätzen, und auf der Grundlage des geschätzten AFR kann das Kraftstoffeinspritzprofil (418) entsprechend angepasst werden.
In einigen Beispielen kann die Steuerung die Rohwerte für den Pumpstrom verwenden, um zu bestimmen, ob noch immer Wasser auf dem Sensor vorhanden ist, anstelle die Veränderung des Pumpstroms zu verwenden. Zum Beispiel kann der Rohpumpstrom (405) des Abgassauerstoffsensors bei einer oder mehreren der ersten, niedrigeren Spannung und der zweiten, höheren Spannung zwischen t2 und t3 überwacht werden. Während der Sensor zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung im VVs-Modus zwischen t2 und t3 moduliert wird, anstatt eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpstrom zu berechnen, können die Rohwerte für den Pumpstrom verwendet werden, um zu detektieren, ob noch immer Wasser auf dem Sensor detektiert wird. In einem Beispiel kann der Rohpumpstrom einen Durchschnitt des ersten Pumpstroms (bei der ersten Spannung) und des zweiten Pumpstroms (bei der zweiten Spannung) beinhalten. Der Ausgangspumpstrom (404) des Sensors im nicht-VVs-Modus kann eine Menge an Sauerstoff in einem Probengas anzeigen, während der zweite Rohpumpstrom (405) des Sensors im VVs-Modus die Menge an Sauerstoff in dem Probengas plus eine Menge an Sauerstoff anzeigen kann, die in Wassermolekülen (aufgrund von Wasserspritzen hinzugefügt) in dem Abgas enthalten ist.
Zum Beispiel überschreitet der zweite Pumpstrom (405) zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 den zweiten Schwellenstrom (gestrichelte Linie 406). Das gibt an, dass noch immer Wasser auf dem Sensor vorhanden ist. Hierin beruht der erste Schwellenstrom (407) auf einer ersten Ausgabe des Sensors im nicht-Ws-Modus, wenn kein Wasser auf dem Sensor vorhanden ist, und der zweite Schwellenstrom (406) beruht auf einer zweiten Ausgabe des Sensors im VVs-Modus, wenn Wasser auf dem Sensor vorhanden ist. Wie in Karte 400 gezeigt, ist der zweite Schwellenstrom (406) höher als der erste Schwellenstrom (407). Wenn also der zweite Pumpstrom (405) höher ist als der zweite Schwellenstrom (406), kann die Steuerung ableiten, dass noch immer Wasser auf dem Sensor vorhanden ist.
Wenn jedoch bei t3 der zweite Pumpstrom (405) unter den zweiten Schwellenstrom (406) fällt, wird angegeben, dass kein Wasser mehr auf dem Sensor vorhanden ist. Wie vorher erörtert, kann der Abgassauerstoffsensor zurück zum nicht-Ws-Modus übergehen, wo er als ein herkömmlicher Luft-Kraftstoff-Sensor fungiert. Somit kann der Abgassauerstoffsensor zwischen t3 und t4 verwendet werden, um das AFR (416) zu schätzen, und auf der Grundlage des geschätzten AFR kann das Kraftstoffeinspritzprofil (418) entsprechend angepasst werden.
Auf diese Weise kann die Beeinträchtigung des Sensors durch Betreiben des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus, wenn Wasser auf dem Sensor vorhanden ist, reduziert werden. Der technische Effekt des Übergehens des Sensors vom nicht-VVs-Modus zum VVs-Modus, wenn Wasser detektiert wird, besteht darin, dass der Sensorparameter im VVs-Modus verwendet wird, um zu bestimmen, wann das Wasser vom Sensor verdunstet ist. Somit kann die Beeinträchtigung des Sensors vermieden werden. Zusätzlich kann der Sensor nicht verwendet werden, um das AFR zu bestimmen, wenn noch immer Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor vorhanden ist, stattdessen kann das AFR von einem anderen Sensor geschätzt werden. Auf diese Weise kann die Luft-Kraftstoff-Steuerung des Motorsystems beibehalten werden.
Die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren sehen ein Verfahren vor, das Angeben von Wasser an einem Abgassauerstoffsensor, der in einem Motorauslasskanal positioniert ist, auf der Grundlage eines Sensorparameters des Abgassauerstoffsensors während des Betriebs des Abgassauerstoffsensors in einem Modus mit variabler Spannung (VVs), wo eine Referenzspannung von einer niedrigeren, ersten Spannung zu einer höheren, zweiten Spannung angepasst wird, und Anpassen eines oder mehrerer von Sensorbetrieb und Motorbetrieb auf der Grundlage des Angebens von Wasser umfasst. In einem ersten Beispiel des Verfahrens kann das Verfahren zusätzlich oder alternativ beinhalten, dass der Sensorparameter eine Veränderung des Pumpstroms beinhaltet, wenn der Abgassauerstoffsensor zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung moduliert wird. Ein zweites Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass der Sensorparameter einen Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors beinhaltet, wenn der Abgassauerstoffsensor bei der zweiten Spannung betrieben wird. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten und des zweiten Beispiels und beinhaltet ferner Angeben von Wasser am Abgassauerstoffsensor als Reaktion darauf, dass der Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors einen Schwellenstrom überschreitet, und wobei das Anpassen des Betriebs des Abgassauerstoffsensors Betreiben des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus beinhaltet, bis der Pumpstrom unter den Schwellenstrom fällt. Ein viertes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner Angeben von keinem Wasser am Abgassauerstoffsensor, sobald der Pumpstrom unter den Schwellenstrom fällt, und wobei das Anpassen des Betriebs des Abgassauerstoffsensors Übergehen des Abgassauerstoffsensors vom VVs-Modus zu einem nicht-Ws-Modus beinhaltet, wo die Referenzspannung auf die erste Spannung angepasst und dort gehalten wird. Ein fünftes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und beinhaltet ferner, dass der Schwellenstrom auf einem Ausgangspumpstrom beruht, wobei der Ausgangspumpstrom auf der Grundlage einer Ausgabe des Abgassauerstoffsensors bestimmt wird, während dieser im VVs-Modus betrieben wird, wenn kein Wasser am Sensor detektiert wird. Ein sechstes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels und beinhaltet ferner, dass Anpassen eines oder mehrerer des Sensorbetriebs und des Motorbetriebs Reduzieren eines Abgasrückführungs(AGR)-Stroms als Reaktion darauf, dass der Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors den Schwellenstrom überschreitet, beinhaltet. Ein siebentes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels und beinhaltet ferner, dass das Anpassen eines oder mehrerer des Sensorbetriebs und des Motorbetriebs ferner Erhöhen des AGR-Stroms als Reaktion darauf, dass der Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors unter den Schwellenstrom fällt, beinhaltet. Ein achtes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis siebenten Beispiels und beinhaltet ferner, dass Reduzieren des AGR-Stroms Verkleinern einer Öffnung eines AGR-Ventils, das in einem AGR-Kanal positioniert ist, beinhaltet und Erhöhen des AGR-Stroms Vergrößern der Öffnung des AGR-Ventils beinhaltet.
Die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren sehen außerdem ein Verfahren vor, umfassend, als Reaktion auf das Detektieren von Wasser auf einem Abgassauerstoffsensor, das Übergehen des Abgassauerstoffsensors vom Betrieb in einem Modus ohne variable Spannung (VVs) zu einem VVs-Modus und das Anpassen der Motorbetriebsbedingungen als Reaktion darauf, dass eine Ausgabe des Abgassauerstoffsensors während des Betriebs im VVs-Modus größer ist als eine Ausgangsausgabe. In einem ersten Beispiel des Verfahrens kann das Verfahren zusätzlich oder alternativ beinhalten, dass die Ausgangsausgabe einen Ausgangspumpstrom des Abgassauerstoffsensors beinhaltet, wenn der Abgassauerstoffsensor im VVs-Modus betrieben wird, wenn kein Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor vorhanden ist. Ein zweites Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass die Ausgangsausgabe auf einer erwarteten Menge an Sauerstoff, der aus dem Wasser, das in einer Auslassumgebung vorhanden ist, dissoziiert wird, beruht. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten und des zweiten Beispiels und beinhaltet ferner, dass das Übergehen des Abgassauerstoffsensors vom Betrieb im nicht-VVs-Modus zum VVs-Modus das Übergehen des Abgassauerstoffsensors vom Betreiben bei einer ersten Referenzspannung zum Modulieren zwischen der ersten Referenzspannung und einer zweiten Referenzspannung beinhaltet, wobei die zweite Referenzspannung größer ist als die erste Referenzspannung. Ein viertes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrerer des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner, dass das Anpassen der Motorbetriebsbedingung das Anpassen der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AFR), das von dem Abgassauerstoffsensor im nicht-Ws-Modus geschätzt wurde, wenn kein Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor detektiert wurde, beinhaltet. Ein fünftes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und beinhaltet ferner, dass das Anpassen der Motorbetriebsbedingung ferner das Anpassen der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage des AFR, das von einem anderen, nachgelagerten Sensor geschätzt wurde, wenn kein Wasser auf dem Abgassauerstoffsensor detektiert wurde, beinhaltet.
Die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren sehen ein System für einen Motor vor, umfassend einen Abgassauerstoffsensor, der an einen Auslasskanal des Motors gekoppelt ist, und eine Steuerung, einschließlich computerlesbarer Anweisungen für den Zeitraum des Betriebs des Abgassauerstoffsensors in einem Referenzmodus, wobei eine Referenzspannung des Abgassauerstoffsensors bei einer niedrigeren, ersten Spannung beibehalten wird, Detektieren eines Wasserspritzereignisses auf der Grundlage eines ersten Pumpstroms des Abgassauerstoffsensor, der unter einen ersten Schwellenstrom fällt, und Übergehen des Abgassauerstoffsensors zu einem Modus mit variabler Spannung (VVs), wobei die Referenzspannung zwischen der ersten Spannung und einer höheren, zweiten Spannung moduliert wird, und Beibehalten des Betriebs im VVs-Modus, bis ein zweiter Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors unter einen zweiten Schwellenstrom fällt, wobei der zweite Pumpstrom bei einer oder mehreren der ersten Spannung und der zweiten Spannung erzeugt wird. In einem ersten Beispiel dies Systems kann das System zusätzlich oder alternativ beinhalten, dass der erste Schwellenstrom auf einer ersten Ausgabe des Abgassauerstoffsensors im Referenzmodus beruht, wenn kein Wasser am Abgassauerstoffsensor vorhanden ist, und der zweite Schwellenwert auf einer zweiten Ausgabe des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus beruht, wenn Wasser am Abgassauerstoffsensor vorhanden ist. Ein zweites Beispiel des Systems beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass der zweite Schwellenstrom größer ist als der erste Schwellenstrom. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner, dass die Steuerung Anweisungen zum Schätzen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der ersten Ausgabe des Abgassauerstoffsensors beinhaltet, wenn der Abgassauerstoffsensor im Referenzmodus betrieben wird. Ein viertes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste bis dritte Beispiel und beinhaltet ferner, dass die Steuerung Anweisungen zum Schätzen der Umgebungsluftfeuchtigkeit auf der Grundlage der zweiten Ausgabe des Abgassauerstoffsensors beinhaltet, wenn der Abgassauerstoffsensor im VVs-Modus betrieben wird.
Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Verbrennungsmotor- und/oder Fahrzeugsystemauslegungen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Stellgliedern und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Abläufe können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit 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 dargestellten 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 unterschiedlichen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Abläufe 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 derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige 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 inbegriffen 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 2015/0076134 [0003]

Claims

1. Motorverfahren, umfassend: Angeben von Wasser bei einem Abgassauerstoffsensor, der in einem Motorauslasskanal positioniert ist, auf der Grundlage eines Sensorparameters des Abgassauerstoffsensors während des Betriebs des Abgassauerstoffsensors in einem Modus mit variabler Spannung (VVs), wo eine Referenzspannung von einer niedrigeren, ersten Spannung zu einer höheren, zweiten Spannung angepasst wird; und Anpassen von einem oder mehreren von Sensorbetrieb und Motorbetrieb auf der Grundlage des Angebens von Wasser.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sensorparameter eine Veränderung des Pumpstroms beinhaltet, wenn der Abgassauerstoffsensor zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung moduliert wird.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sensorparameter einen Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors beinhaltet, wenn der Abgassauerstoffsensor bei der zweiten Spannung betrieben wird.

Verfahren nach Anspruch 3, ferner Angeben von Wasser am Abgassauerstoffsensor als Reaktion darauf, dass der Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors einen Schwellenstrom überschreitet, und wobei das Anpassen des Betriebs des Abgassauerstoffsensors Betreiben des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus beinhaltet, bis der Pumpstrom unter den Schwellenstrom fällt.

Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend Angeben von keinem Wasser am Abgassauerstoffsensor, sobald der Pumpstrom unter den Schwellenstrom fällt, und wobei das Anpassen des Betriebs des Abgassauerstoffsensors Übergehen des Abgassauerstoffsensors vom VVs-Modus zu einem nicht-Ws-Modus beinhaltet, wo die Referenzspannung auf die erste Spannung angepasst und dort gehalten wird.

Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schwellenstrom auf einem Ausgangspumpstrom beruht, wobei der Ausgangspumpstrom auf der Grundlage einer Ausgabe des Abgassauerstoffsensors bestimmt wird, während dieser im VVs-Modus betrieben wird, wenn kein Wasser am Sensor detektiert wird.

Verfahren nach Anspruch 4, wobei Anpassen eines oder mehrerer des Sensorbetriebs und des Motorbetriebs Reduzieren eines Abgasrückführungs(AGR)-Stroms als Reaktion darauf, dass der Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors den Schwellenstrom überschreitet, beinhaltet.

Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Anpassen eines oder mehrerer des Sensorbetriebs und des Motorbetriebs ferner Erhöhen des AGR-Stroms als Reaktion darauf, dass der Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors unter den Schwellenstrom fällt, beinhaltet.

Verfahren nach Anspruch 8, wobei Reduzieren des AGR-Stroms Verkleinern einer Öffnung eines AGR-Ventils, das in einem AGR-Kanal positioniert ist, beinhaltet und Erhöhen des AGR-Stroms Vergrößern der Öffnung des AGR-Ventils beinhaltet.

System für einen Motor, umfassend: einen Abgassauerstoffsensor, der an einen Abgaskanal des Motors gekoppelt ist; und eine Steuerung, einschließlich computerlesbarer Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um: während des Betriebs des Abgassauerstoffsensors in einem Referenzmodus, wobei eine Referenzspannung des Abgassauerstoffsensors bei einer geringeren, ersten Spannung beibehalten wird, ein Wasserspritzereignis auf der Grundlage, dass ein erster Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors unter einen ersten Schwellenstrom fällt, zu detektieren; und den Abgassauerstoffsensor zu einem Modus mit variabler Spannung (VVs) überzugehen, wobei die Referenzspannung zwischen der ersten Spannung und einer höheren, zweiten Spannung moduliert wird, und den Betrieb im VVs-Modus beizubehalten, bis ein zweiter Pumpstrom des Abgassauerstoffsensors unter einen zweiten Schwellenstrom fällt, wobei der zweite Pumpstrom an einer oder mehreren der ersten Spannung und der zweiten Spannung erzeugt wird.

System nach Anspruch 10, wobei der erste Schwellenstrom auf einer ersten Ausgabe des Abgassauerstoffsensors im Referenzmodus beruht, wenn kein Wasser am Abgassauerstoffsensor vorhanden ist, und der zweite Schwellenstrom auf einer zweiten Ausgabe des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus beruht, wenn Wasser am Abgassauerstoffsensor vorhanden ist.

System nach Anspruch 11, wobei der zweite Schwellenstrom höher ist als der erste Schwellenstrom.

System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung Anweisungen zum Schätzen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der ersten Ausgabe des Abgassauerstoffsensors beinhaltet, wenn der Abgassauerstoffsensor im Referenzmodus betrieben wird.

System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung Anweisungen zum Schätzen einer Umgebungsluftfeuchtigkeit auf der Grundlage der ersten Ausgabe des Abgassauerstoffsensors beinhaltet, wenn der Abgassauerstoffsensor im VVs-Modus betrieben wird.

System nach Anspruch 10, wobei die Steuerung Anweisungen zum Anpassen der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das von einem anderen, nachgelagerten Sensor geschätzt wird, als Reaktion darauf, dass der zweite Pumpstrom während des Betriebs des Abgassauerstoffsensors im VVs-Modus den zweiten Schwellenstrom überschreitet, beinhaltet.