DE102017212679A1 - Lernen einer Einlasssauerstoffkonzentration eines Motors - Google Patents
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Abstract
System und Verfahren zum Lernen einer Einlasssauerstoffkonzentration eines Motors. Bei einer Ausführungsform schließt das System einen Einlasssauerstoffsensor und eine elektronische Steuereinheit ein. Der Einlasssauerstoffsensor ist zum Messen einer Sauerstoffkonzentration der Einlassluft und zum Ausgeben eines einen Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigenden Signals konfiguriert. Die elektronische Steuereinheit ist dazu konfiguriert, das den Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigende Signal zu empfangen, festzustellen, ob Kraftstoff in einen Motor eingespritzt wird, festzustellen, ob der Motor in einem Überlaufzustand arbeitet, ein Ventil zum Überstreichen eines Luftdrucks eines Einlasspfades des Motors über eine Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern und Informationen, die die Einlasssauerstoffkonzentrationswerte über die Mehrzahl von Luftdrücken anzeigen, zu speichern, um die Einlasssauerstoffkonzentration des Motors zu lernen.
Description
- ERKLÄRUNG ÜBER FÖDERATIV GESPONSERTE FORSCHUNG
- Die vorliegende Erfindung wurde mit staatlicher Unterstützung unter dem vom Energieministerium der Vereinigten Staaten (U.S. Department of Energy, DOE) vergebenen DOE-Kooperationsvertrag Nr. DE-EE0003303 gemacht. Die Regierung der Vereinigten Staaten besitzt gewisse Rechte an der Erfindung, die in einer pauschalen Verzichtserklärung inländischer und ausländischer Erfinderrechte unter dem DOE-Kooperationsvertrag Nr. DE-EE0003303, W(A)-2012-007, CH-1656 genauer definiert sind.
- HINTERGRUND
- Herkömmliche Sauerstoffsensoren sind im Auslasspfad eines Motors angeordnet, um eine Sauerstoffkonzentration der Abgase im Auslasspfad zu erfassen. Herkömmliche Sauerstoffsensoren können auch stromabwärts vom Turbolader des Motors angeordnet sein.
- KURZFASSUNG
- Obwohl herkömmliche Sauerstoffsensoren Auslasssauerstoffkonzentrationswerte liefern können, sind in manchen Fällen Einlasssauerstoffkonzentrationswerte, und besonders Einlasssauerstoffkonzentrationswerte über einen kontrollierten Bereich von Drücken wünschenswert. Lernen der Einlasssauerstoffkonzentrationswerte über einen Bereich von Luftdrücken kann zum Beispiel bei einer geschlossen-schleifigen Regelung eines Motorluftpfades verwendet werden, wodurch sich eine größere Genauigkeit der Motorsteuerung und erhöhte Kraftstoffeffizienz ergeben. Lernen der Einlasssauerstoffkonzentration über den Bereich von Luftdrücken kann jedoch im Falle der Verwendung eines Motors mit Abgasrückführung (Exhaust Gas Recirculation, EGR) wegen des Vorhandenseins von Abgas im Einlasspfad des Motors ungenau sein. Es besteht somit ein Bedarf, eine genaue Einlasssauerstoffkonzentration eines Motors mit Abgasrückführung zu lernen.
- Eine Zusammenfassung bestimmter hierin offenbarter Ausführungsformen wird im Folgenden dargelegt. Es sollte verstanden werden, dass diese Aspekte nur dargeboten werden, um dem Leser eine kurze Zusammenfassung dieser bestimmten Ausführungsformen bereitzustellen, und dass diese Aspekte nicht dazu gedacht sind, den Umfang dieser Offenbarung einzuschränken. Tatsächlich kann diese Offenbarung eine Vielzahl von Aspekten umfassen, die im Folgenden nicht dargelegt sind.
- Eine Ausführungsform stellt ein System zum Lernen einer Einlasssauerstoffkonzentration eines Motors bereit. Das System schließt einen Einlasssauerstoffsensor und eine elektronische Steuereinheit ein. Der Einlasssauerstoffsensor ist zum Messen einer Sauerstoffkonzentration der Einlassluft und zum Ausgeben eines einen Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigenden Signals konfiguriert. Die elektronische Steuereinheit ist kommunikativ mit dem Einlasssauerstoffsensor verbunden und dazu konfiguriert, das den Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigende Signal zu empfangen, festzustellen, ob Kraftstoff in einen Motor eingespritzt wird, basierend wenigstens teilweise auf einer Feststellung, dass kein Kraftstoff in den Motor eingespritzt wird, festzustellen, ob der Motor in einem Überlaufzustand arbeitet, als Reaktion auf die Feststellung, dass der Motor im Überlaufzustand arbeitet, ein Ventil zum Überstreichen eines Luftdrucks eines Einlasspfades des Motors über eine Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern, und als Reaktion auf die Steuerung des Ventils zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades über die Mehrzahl von Luftdrücken die die Einlasssauerstoffkonzentrationswerte über die Mehrzahl von Luftdrücken anzeigenden Informationen zu speichern, um die Einlasssauerstoffkonzentration des Motors zu lernen.
- Eine weitere Ausführungsform stellt ein Verfahren zum Lernen einer Einlasssauerstoffkonzentration eines Motors bereit. Das Verfahren schließt Messen, mit einem Einlasssauerstoffsensor, einer Sauerstoffkonzentration der Einlassluft und Ausgeben eines einen Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigenden Signals ein. Das Verfahren umfasst auch Empfangen, mit einer elektronischen Steuereinheit, des den Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigenden Signals, Feststellen, ob Kraftstoff in einen Motor eingespritzt wird, basierend wenigstens teilweise auf einer Feststellung, dass kein Kraftstoff in den Motor eingespritzt wird, Feststellen, ob der Motor in einem Überlaufzustand arbeitet, als Reaktion auf die Feststellung, dass der Motor im Überlaufzustand arbeitet, Steuern, mit der elektronischen Steuereinheit, eines Ventils zum Überstreichen eines Luftdrucks eines Einlasspfades des Motors über eine Mehrzahl von Luftdrücken, und als Reaktion auf Steuern des Ventils zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades über die Mehrzahl von Luftdrücken Speichern, mit der elektronischen Steuereinheit, der die Einlasssauerstoffkonzentrationswerte über die Mehrzahl von Luftdrücken anzeigenden Informationen, um die Einlasssauerstoffkonzentration des Motors zu lernen.
- Weitere Aspekte und Ausführungsformen ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt ein Diagramm, das ein System mit einem Motor, einem Abgasrückführungssystem (Exhaust Gas Recirculation, EGR) und einem Einlasssauerstoffsensor veranschaulicht. -
2 . ist ein Blockdiagramm, das eine elektronische Steuereinheit von1 veranschaulicht. - In
3 ist ein Motorkennfeld dargestellt, das eine Rate der Abgasrückführung (EGR) in Bezug auf Motordrehmoment und Motordrehzahl bei einem Motor mit einem geschlossenen Abgasrückführungsventil (EGR-Ventil) veranschaulicht. -
4 ist ein Chart, der einen Sensorstrom über einen Bereich von Drücken an einem Einlasssauerstoffsensor bei einem Motor mit einem geschlossenen Abgasrückführungsventil (EGR-Ventil) veranschaulicht. -
5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Lernen einer Einlasssauerstoffkonzentration eines Motors veranschaulicht. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
- Bevor Ausführungsformen detailliert erläutert werden, sollte klar sein, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und die Anordnung von Komponenten, wie in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den folgenden Zeichnungen dargestellt, beschränkt ist. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen umfassen und auf verschiedene Weisen ausgeübt oder ausgeführt werden.
- Es sei darauf hingewiesen, dass eine Mehrzahl von hardware- und softwarebasierten Vorrichtungen sowie eine Mehrzahl unterschiedlicher Strukturbauteile zur Realisierung verschiedener Ausführungsformen verwendet werden können. Ferner ist zu verstehen, dass Ausführungsformen Hardware, Software und elektronische Komponenten oder Module einschließen können, die, zu Zwecken der Erläuterung, so veranschaulicht und beschrieben werden können, als ob die Mehrzahl der Komponenten nur in Hardware implementiert wäre. Ein Fachmann wird jedoch auf der Grundlage der Lektüre dieser detaillierten Beschreibung erkennen, dass bei wenigstens einer Ausführungsform die auf Elektronik basierenden Aspekte der Erfindung auch durch mit einem oder mehreren Prozessoren ausführbare (beispielsweise auf einem nicht-transitorischen computerlesbaren Medium gespeicherte) Software implementiert werden können. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass eine Mehrzahl von hardware- und softwarebasierten Vorrichtungen sowie eine Mehrzahl unterschiedlicher Strukturbauteile zur Realisierung der Erfindung einsetzbar sind. Beispielsweise können die in der Beschreibung beschriebenen „Steuereinheiten“ und „Controller“ einen oder mehrere Prozessoren, ein oder mehrere Speichermodule mit nicht-transitorischem computerlesbarem Medium, eine oder mehrere Ein-/Ausgabeschnittstellen und verschiedene Verbindungen (zum Beispiel einen Systembus), die die hier beschriebenen Komponenten verbinden, einschließen. Außerdem können die hierin beschriebenen verschiedenen „Ventile“ und „Stellantriebe“ kollektiv, separat oder in beliebiger Kombination davon allgemein als ein „Ventil“ bezeichnet werden. Ferner weisen die hier beschriebenen Ventile bei manchen Ausführungsformen jeweils eine entsprechende Betätigungsvorrichtung auf, die die mechanische Position des Ventils auf Grundlage eines elektrischen Signals steuert.
-
1 ist ein Diagramm eines Systems10 mit einem Motor, einem Abgasrückführungssystem (EGR-System) und einem Einlasssauerstoffsensor. Bei der dargestellten Ausführungsform schließt das System10 einen Motor12 , einen Einlasspfad14 , einen Auslasspfad16 , ein Abgasrückführungssystem (EGR-System)18 , einen Einlasssauerstoffsensor24 , eine elektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit, ECU)26 , eine Einlassdrosselklappe30 , ein Auslassventil32 , einen Hochdruckturbolader34 , einen Niederdruckturbolader36 und einen Luftkasten42 ein. Das EGR-System18 schließt ein Abgasrückführungsventil (EGR-Ventil)20 und einen Abgasrückführungskühler (EGR-Kühler)22 ein. Der Hochdruckturbolader34 schließt eine Turboladersteuervorrichtung38 ein. Der Niederdruckturbolader36 schließt eine Turboladersteuervorrichtung40 ein. Der Motor12 schließt Einlassventile44 und Auslassventile46 ein. - Im gezeigten Beispiel nutzt das System
10 den Motor12 in Kombination mit dem EGR-System18 und dem Einlasssauerstoffsensor24 . Der Einlasssauerstoffsensor24 ist im Einlasspfad14 nach Abgasrückführungsvermischung, zum Beispiel, stromabwärts vom EGR-Kühler22 positioniert. Bei manchen Ausführungsformen ist der Motor12 ein Dieselmotor oder ein Ottomotor. Beim Motor12 kann es sich zum Beispiel um einen Heavy-Duty-Dieselmotor oder um einen Medium-Duty-Dieselmotor handeln. - Der Einlasssauerstoffsensor
24 gibt ein Signal aus, das einen gemessenen Wert der Sauerstoffkonzentration im Einlasspfad14 anzeigt. Das Signal vom Einlasssauerstoffsensor24 wird von der ECU26 bei einer geschlossen-schleifigen Regelung des Luftpfades des Systems10 verwendet, wodurch sich eine größere Genauigkeit des Betriebs des Motors12 ergibt. Bei manchen Ausführungsformen verwendet die ECU26 das Signal vom Einlasssauerstoffsensor24 , um einen neuen Sauerstoffkonzentrationswert über einen Bereich von verschiedenen Drücken zu erfassen. Der Bereich von verschiedenen Drücken reicht zum Beispiel von 1 bar bis 3,5 bar. Die ECU26 kann den neuen Sauerstoffkonzentrationswert als einen neuen Bezugswert für Luft im Einlasspfad14 ohne Abgas vom EGR-System18 verwenden. Die ECU26 verwendet auch das Signal vom Einlasssauerstoffsensor24 zum Lernen spezifischer Eigenschaften des Einlasssauerstoffsensors24 . Die ECU26 nutzt die spezifischen Eigenschaften des Einlasssauerstoffsensors24 , um einer Alterung sowie einer mit dem Einlasssauerstoffsensor24 verbundenen Sensor-zu-Sensor-Variabilität entgegenzuwirken und Anpassungen für Schwankungen des Pumpstroms bei unterschiedlichen Luftdrücken vorzunehmen. Bei manchen Ausführungsformen handelt es sich beim Einlasssauerstoffsensor24 um einen Stickoxidsensor oder eine andere geeignete Vorrichtung, die eine Sauerstoffkonzentration von Einlassluft messen kann. -
2 ist ein Blockdiagramm der ECU26 von1 . Bei der gezeigten Ausführungsform schließt die ECU26 eine Mehrzahl von elektrischen und elektronischen Bauteilen ein, die den Komponenten und Modulen innerhalb der ECU26 Stromversorgung, Steuerung des Betriebs und Schutz bereitstellen. Die ECU26 schließt unter anderem einen elektronischen Controller50 (wie zum Beispiel einen programmierbaren elektronischen Mikroprozessor, Mikrocontroller oder eine andere geeignete Verarbeitungsvorrichtung), eine Stromversorgung60 und ein Ein-/Ausgabemodul70 ein. - Der elektronische Controller
50 schließt unter anderem einen elektronischen Prozessor52 und einen Speicher54 ein. Der elektronische Prozessor52 ist kommunikativ mit dem Speicher54 gekoppelt und führt Anweisungen aus, die im Speicher54 gespeichert werden können. Der elektronische Controller50 ist unter anderem zum Abrufen von mit den hierin beschriebenen Steuerprozessen und dem hierin beschriebenen Verfahren zusammenhängenden Anweisungen vom Speicher54 und zum Ausführen dieser Anweisungen konfiguriert. Die ECU26 kann zum Beispiel die erlernte Einlasssauerstoffkonzentration des Motors12 auf im Speicher54 gespeicherte geschlossen-schleifige Motorsteuerungslogik anwenden. Bei anderen Ausführungsformen schließt die ECU26 zusätzliche, weniger oder unterschiedliche Komponenten ein. Die ECU26 kann in mehreren unabhängigen elektronischen Steuereinheiten implementiert sein, die jeweils dazu konfiguriert sind, bestimmte, hierin aufgeführte Funktionen auszuführen. Zusätzlich kann die ECU26 Submodule enthalten, die bestimmte Typen von Sensordaten eingeben und entsprechende Prozesse durchführen. Beispielsweise kann ein Einlasssauerstoffkonzentrationsmodul der ECU26 die erfassten Sauerstoffkonzentrationswerte vom Speicher54 abrufen, einen Zusammenhang eines Pumpstroms des Einlasssauerstoffsensors24 über einen Bereich unterschiedlicher Drücke im Einlasspfad14 ermitteln, und den Motor12 sowie andere ECUs steuern, oder Datenausgänge basierend auf dem Zusammenhang des Pumpstroms des Einlasssauerstoffsensors24 senden. - Die ECU
26 , die Submodule, zusätzliche ECUs (zum Beispiel eine Kraftstoffeinspritzsteuereinheit), zusätzliche Sensoren (zum Beispiel ein Auslasssauerstoffsensor), der Einlasssauerstoffsensor24 , das EGR-Ventil20 , die Einlassdrosselklappe30 , das Auslassventil32 , die Turboladersteuervorrichtungen38 und40 , die Einlassventile44 und die Auslassventile46 können mit dem Ein-/Ausgabemodul70 über einen Kommunikationsbus80 verbunden werden. Bei manchen Ausführungsformen sind die Betätigungsvorrichtungen von EGR-Ventil20 , Einlassdrosselklappe30 , Auslassventil32 , Turboladersteuervorrichtungen38 und40 , Einlassventilen44 und Auslassventilen46 mit dem Ein-/Ausgabemodul70 über den Kommunikationsbus80 verbunden. - Bei der dargestellten Ausführungsform kommuniziert der Einlasssauerstoffsensor
24 das einen Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigende Signal mit dem Ein-/Ausgabemodul70 über den Kommunikationsbus80 . Bei manchen Ausführungsformen handelt es sich beim Kommunikationsbus80 um einen CAN-Bus. Bei anderen Ausführungsformen kommuniziert der Einlasssauerstoffsensor24 mit dem Ein-/Ausgabemodul70 nach weiteren geeigneten Protokollen, je nach Anforderungen der spezifischen Anwendung (zum Beispiel ein Protokoll wie J1939). Bei manchen Ausführungsformen gibt das Ein-/Ausgabemodul70 unter Verwendung eigens dafür vorgesehener Signalleitungen Informationen direkt aus. - Unter erneuter Bezugnahme auf
1 unterliegt der Einlasssauerstoffsensor24 einem Bereich von Luftdrücken im Einlasspfad14 , der größer ist als der Bereich der Luftdrücke, den ein herkömmlicher Auslasssauerstoffsensor im Auslasspfad16 erfährt. Der Zusammenhang eines Pumpstroms (zum Beispiel eines Sensorstroms) des Einlasssauerstoffsensors24 ändert sich mit der Luftdruckänderung. Dementsprechend bestimmt und überwacht die ECU26 diesen Zusammenhang über verschiedene Druckbereiche während der ganzen Lebensdauer der Anwendung, um Genauigkeit des Einlasssauerstoffsensors24 zu gewährleisten. - Die ECU
26 steuert das EGR-Ventil20 zum Öffnen oder Schließen. Wenn die ECU26 das EGR-Ventil20 für Öffnung steuert, wird Abgas vom Motor12 über den EGR-Kühler22 in den Einlasspfad14 zurückgeführt. Das heißt, dass das EGR-System18 der Ansaugkrümmerluft Abgas vom Auslasspfad16 zusätzlich zur Luft vom Luftkasten42 hinzufügt. Dementsprechend führt die ECU26 Lernen der Einlasssauerstoffkonzentration durch, wenn das EGR-Ventil20 geschlossen ist (zum Beispiel dann, wenn der Motor12 kein Drehmoment liefert). In manchen Fällen, wenn die ECU26 das EGR-Ventil20 für Schließung steuert, besteht noch eine gewisse Leckage von Abgas, vorbei am EGR-Ventil20 . Die Leckage von Abgas beeinträchtigt das Lernen der Sauerstoffkonzentration. Um die Wirkung der Beeinträchtigung des Lernens der Einlasssauerstoffkonzentration der Einlassluft durch Abgas zu reduzieren, führt die ECU26 Lernen der Sauerstoffkonzentration während eines Überlaufzustands des Motors12 durch (zum Beispiel dann, wenn der Motor12 kein positives Drehmoment erzeugt). - Zusätzlich steuert die ECU
26 bei manchen Ausführungsformen die Einlassventile44 und die Auslassventile46 für Öffnung und Schließung mittels variabler Ventilbetätigung. Mit variabler Ventilbetätigung kann die ECU26 die Auslassventile46 so steuern, dass sie verspätet schließen, und/oder die Einlassventile44 so steuern, dass sie verspätet öffnen, wodurch die Luftdrücke im Einlasspfad14 zum Überstreichen über eine Mehrzahl von Luftdrücken gebracht werden. Bei anderen Ausführungsformen steuert die ECU26 eine Vorrichtung für variable Ventilbetätigung zur Steuerung des Öffnens oder Schließens der Einlassventile44 und der Auslassventile46 . - In
3 ist ein Motorkennfeld100 dargestellt, das eine Rate der Abgasrückführung (EGR) in Bezug auf Motordrehmoment und Motordrehzahl bei einem Motor mit einem geschlossenen Abgasrückführungsventil (EGR-Ventil) veranschaulicht. Bei manchen Ausführungsformen sind bis zu acht Prozent Abgas in einem Einlasspfad des Motors vorhanden, wenn das EGR-Ventil geschlossen ist. -
4 ist ein Chart200 , der einen Sensorstrom über einen Bereich von Drücken an einem Einlasssauerstoffsensor bei einem Motor mit einem geschlossenen Abgasrückführungsventil (EGR-Ventil) veranschaulicht. Die gefüllten Punkte repräsentieren den Pumpstrom eines Einlasssauerstoffsensors, wenn keine Leckage von einem Abgasrückführungssystem (EGR-System) vorhanden ist. Die leeren Punkte repräsentieren den Pumpstrom eines Einlasssauerstoffsensors, wenn Leckage vom EGR-System vorhanden ist. Die gefüllten Punkte liegen eng an einer Kurve202 . Bei manchen Ausführungsformen weisen die gefüllten Punkte einen Best-Fit-K-Wert von 0,347 auf. Die leeren Punkte passen wegen der Beeinträchtigung durch Leckage vom EGR-System nicht gut zur Kurve202 . -
5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens300 zum Lernen einer Einlasssauerstoffkonzentration eines Motors.5 wird unter Bezug auf das System10 von1 beschrieben. Die ECU26 nutzt das Verfahren300 , um die Einlasssauerstoffkonzentration über eine Lebensdauer des Motors12 und während eines Überlaufzustands des Motors12 zu lernen. Der Überlaufzustand ist definiert als Drehen des Motors12 , ohne dass Kraftstoff in den Motor12 eingespritzt wird. Nach einer Zeitdauer werden alle im System10 vorhandenen verbrannten Gase am EGR-Ventil20 vorbei herausgepumpt. Bei manchen Ausführungsformen umfasst die Zeitdauer wenigstens zwei Umdrehungen des Motors12 , nachdem kein Kraftstoff mehr in den Motor12 eingespritzt wird. - Während des Überlaufzustands wird der Motor
12 zu einer Luftpumpe und pumpt Luft ohne Abgas durch den Einlasspfad14 . Bei manchen Ausführungsformen kann ein Überlaufzustand des Motors12 auftreten, wenn ein Fahrzeug, das den Motor12 einschließt, mit keiner Kraftstoffanforderung bergab fährt und ausrollt. - Der Einlasssauerstoffsensor
24 misst eine Sauerstoffkonzentration von Einlassluft (Block302 ). Der Einlasssauerstoffsensor24 gibt ein Signal aus, das einen Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigt (Block304 ). Die ECU26 empfängt das Signal, das den Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigt (Block306 ). - Die ECU
26 stellt fest, ob Kraftstoff in den Motor12 eingespritzt wird (Block308 ). Bei manchen Ausführungsformen kann die ECU26 zum Beispiel basierend auf einer Ausgabe von einer Kraftstoffeinspritzsteuereinheit oder eines Auslasssauerstoffsensors feststellen, ob Kraftstoff in den Motor12 eingespritzt wird. Bei weiteren Ausführungsformen kann die ECU26 basierend auf einem Signal von einem Kraftstoffinjektor feststellen, ob Kraftstoff in den Motor12 eingespritzt wird. Bei noch weiteren Ausführungsformen stellt die ECU26 ein Ausbleiben eines positiven Kraftstoff-Sollwerts fest, der von einem von der ECU26 ermittelten Drehmomentpfad kommt. Der Drehmomentpfad beginnt mit einer Fahreranforderung (zum Beispiel Pedalposition) und endet mit dem Kraftstoff-Sollwert. Zwischen der Fahreranforderung und dem Kraftstoff-Sollwert berechnet die ECU26 Antriebssystemdrehmoment und -verluste. - Die ECU
26 stellt auch fest, ob der Motor12 in einem Überlaufzustand arbeitet, basierend wenigstens teilweise auf einer Feststellung, dass kein Kraftstoff in den Motor12 eingespritzt wird (Block310 ). Als Reaktion auf die Feststellung, dass kein Kraftstoff in den Motor12 eingespritzt wird, steuert die ECU26 ein Ventil zum Überstreichen eines Luftdrucks des Einlasspfades14 des Motors12 über eine Mehrzahl von Luftdrücken (Block312 ). Als Reaktion auf die Steuerung des Ventils zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades14 des Motors12 über die Mehrzahl von Luftdrücken speichert die ECU26 Informationen, die die Einlasssauerstoffkonzentrationswerte über die Mehrzahl von Luftdrücken anzeigen, um eine Einlasssauerstoffkonzentration des Motors12 zu lernen (Block314 ). - Wenn die ECU
26 das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades14 über die Mehrzahl von Luftdrücken steuert, lernt die ECU26 Sensoreigenschaften des Einlasssauerstoffsensors24 zu verschiedenen Einlassdrücken mittels des Verfahrens300 . Dieses Lernen durch die ECU26 gewährleistet Genauigkeit über den gesamten Betriebsbereich des Motors12 . Bei manchen Ausführungsformen kann die ECU26 die Sensoreigenschaften durch Ableiten oder Extrapolieren einer Kurve (zum Beispiel einer der oben beschriebenen Kurve202 ähnlichen Kurve) aus zwei oder mehr Einlasssauerstoffkonzentrationswerten zu verschiedenen Drücken lernen. Die ECU26 kann die extrapolierte Kurve als eine Referenz für Sauerstoffkonzentrationswerte der Einlassluft über die Mehrzahl von Luftdrücken am Einlasssauerstoffsensor24 verwenden. - Zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades
14 über die Mehrzahl von Luftdrücken kann die ECU26 die Betätigung der Einlassdrosselklappe30 , einer oder beider Turboladersteuervorrichtungen38 und40 , eines Abgasbremsmechanismus, des EGR-Ventils20 , der Einlassventile44 und/oder der Auslassventile46 steuern, um den Luftdruck im Einlasspfad14 zu ändern. Um beispielsweise bei manchen Ausführungsformen das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades14 des Motors12 über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern (Block312 ), steuert die ECU26 die Betätigung der Einlassdrosselklappe30 . - Um bei manchen Ausführungsformen das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades
14 des Motors12 über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern (Block312 ), steuert die ECU26 die Betätigung einer Turboladersteuervorrichtung. Bei der Turboladersteuervorrichtung kann es sich zum Beispiel um eine der Turboladersteuervorrichtungen38 und40 (beispielsweise ein Wastegate, variable Schaufelgeometrie, Düse oder andere geeignete Turboladersteuervorrichtung) handeln. - Um bei manchen Ausführungsformen das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades
14 des Motors12 über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern (Block312 ), steuert die ECU26 die Betätigung eines Abgasbremsmechanismus. Der Abgasbremsmechanismus ist zum Beispiel eine beliebige Vorrichtung, die zum Betätigen der Position eines Ventils dient, das im Auslasspfad16 zum Steuern eines Abgasstroms vom Motor12 platziert ist (zum Beispiel das Auslassventil32 ). - Um bei manchen Ausführungsformen das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades
14 des Motors12 über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern (Block312 ), steuert die ECU26 die Betätigung des EGR-Ventils20 . Um bei weiteren Ausführungsformen das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades14 des Motors12 über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern (Block312 ), steuert die ECU26 die Einlassventile44 oder die Auslassventile46 (die ECU26 steuert beispielsweise eines oder mehrere der Auslassventile46 als ein Auslassdruckventil an). - Um bei manchen Ausführungsformen das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades
14 des Motors12 über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern (Block312 ), steuert die ECU26 die Betätigung von mehr als einem aus einer Gruppe bestehend aus der Einlassdrosselklappe30 , einer oder beiden der Turboladersteuervorrichtungen38 und40 , dem Abgasbremsmechanismus, dem EGR-Ventil20 , den Einlassventilen44 oder den Auslassventilen46 . Bei manchen Ausführungsformen schließt die Betätigung von mehr als einem aus der oben beschriebenen Gruppe gleichzeitige Betätigung miteinander ein. - Um bei manchen Ausführungsformen das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades
14 des Motors12 über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern (Block312 ), steuert die ECU26 zusätzlich eine Vorrichtung für variable Ventilbetätigung zur Steuerung der Einlassventile44 oder der Auslassventile46 . Die Vorrichtung für variable Ventilbetätigung ist zum Beispiel eine beliebige Vorrichtung, die zur Positionierung der Einlassventile44 und/oder der Auslassventile46 dient. - Die ECU
26 kann die verschiedenen Stellantriebe und Ventile des Systems10 während Betriebs des Motors12 steuern und während Überlaufbetriebs des Motors12 die Einlasssauerstoffkonzentration des Einlasspfades14 anhand der Ausgabe des Einlasssauerstoffsensors24 ermitteln. Die ECU26 kann auch Faktoren (beispielsweise durch Lernen der Sensoreigenschaften bestimmte Faktoren) über die Lebensdauer des Einlasssauerstoffsensors24 anwenden. Außerdem kann die ECU26 die verschiedenen Stellantriebe und Ventile des Systems10 zum schnellen Überstreichen mehrerer Drucksollwerte (zum Beispiel wenigstens zwei Drucksollwerte) und über eine kurze Zeitdauer (zum Beispiel wenigstens zwei Motordrehungen, nachdem kein Kraftstoff eingespritzt wird) mittels des Verfahrens300 steuern. Bei manchen Ausführungsformen gestattet dies der ECU,26 die druckbasierten Eigenschaften des Einlasssauerstoffsensors24 schnell und richtig zu lernen, ohne Beeinflussung durch andere Fehlerquellen, die über eine längere Zeitdauer variieren (zum Beispiel wechselnde Feuchtigkeit, Sensoralterung und andere Fehlerquellen). Zu Zwecken der Beschreibung können die verschiedenen Stellantriebe und Ventile des Systems10 , die zum Überstreichen mehrerer Drucksollwerte mittels des Verfahrens300 verwendet werden, kollektiv, separat oder in beliebiger Kombination davon allgemein als ein „Ventil“ bezeichnet werden. Ein Ventil ist eine Vorrichtung oder ein System beliebiger Art, die/das den Strom von Einlassluft durch den Einlasspfad14 direkt oder indirekt steuert. - Verschiedene Merkmale und Vorteile der Ausführungsformen sind in den folgenden Ansprüchen dargelegt.
Claims (16)
- Ein System zum Lernen einer Einlasssauerstoffkonzentration eines Motors, das System umfassend: einen Einlasssauerstoffsensor, konfiguriert zum Messen einer Sauerstoffkonzentration der Einlassluft und Ausgeben eines einen Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigenden Signals; und eine kommunikativ mit dem Einlasssauerstoffsensor verbundene elektronische Steuereinheit, konfiguriert zum Empfangen des den Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigenden Signals, Feststellen, ob Kraftstoff in einen Motor eingespritzt wird, Feststellen, ob der Motor in einem Überlaufzustand arbeitet, basierend wenigstens teilweise auf einer Feststellung, dass kein Kraftstoff in den Motor eingespritzt wird, als Reaktion auf die Feststellung, dass der Motor im Überlaufzustand arbeitet, Steuern eines Ventils zum Überstreichen eines Luftdrucks eines Einlasspfades des Motors über eine Mehrzahl von Luftdrücken, und als Reaktion auf die Steuerung des Ventils zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades über die Mehrzahl von Luftdrücken Speichern von Informationen, die die Einlasssauerstoffkonzentrationswerte über die Mehrzahl von Luftdrücken anzeigen, um die Einlasssauerstoffkonzentration des Motors zu lernen.
- System nach Anspruch 1, wobei das Ventil eine Einlassdrosselklappe ist, und wobei, um das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades des Motors über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern, die elektronische Steuereinheit weiter zum Steuern einer Betätigung der Einlassdrosselklappe konfiguriert ist.
- System nach Anspruch 1, wobei das Ventil eine Turboladersteuervorrichtung ist, wobei, um das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades des Motors über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern, die elektronische Steuereinheit weiter zum Steuern einer Betätigung der Turboladersteuervorrichtung konfiguriert ist.
- System nach Anspruch 3, wobei die Turboladersteuervorrichtung eine von einem Wastegate oder variabler Schaufelgeometrie ist.
- System nach Anspruch 1, wobei das Ventil ein Abgasbremsmechanismus ist, wobei, um das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades des Motors über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern, die elektronische Steuereinheit weiter zum Steuern einer Betätigung des Abgasbremsmechanismus konfiguriert ist.
- System nach Anspruch 5, wobei der Abgasbremsmechanismus ein Auslassventil ist, das in einem Auslasspfad des Motors zum Steuern des Abgasstroms positioniert ist.
- System nach Anspruch 1, wobei das Ventil ein Abgasrückführungsventil (EGR-Ventil) ist, wobei, um das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades des Motors über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern, die elektronische Steuereinheit weiter zum Steuern einer Betätigung des EGR-Ventils konfiguriert ist.
- System nach Anspruch 1, wobei der Motor ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile einschließt, und wobei, um das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades des Motors über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern, die elektronische Steuereinheit weiter zum Steuern einer Betätigung des einen oder mehrerer Einlassventile oder einer Betätigung des einen oder mehrerer Auslassventile konfiguriert ist.
- System nach Anspruch 1, weiter umfassend: eine Einlassdrosselklappe; eine Turboladersteuervorrichtung; einen Abgasbremsmechanismus; und ein Abgasrückführungsventil (EGR-Ventil), wobei der Motor ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile einschließt, und wobei, um das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades des Motors über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern, die elektronische Steuereinheit weiter konfiguriert ist zum Steuern einer Betätigung von mehr als einem aus einer Gruppe bestehend aus: der Einlassdrosselklappe, der Turboladersteuervorrichtung, dem Abgasbremsmechanismus, dem EGR-Ventil, dem einen oder mehreren Einlassventilen, oder dem einen oder mehreren Auslassventilen.
- Ein Verfahren zum Lernen einer Einlasssauerstoffkonzentration eines Motors, das Verfahren umfassend: Messen, mit einem Einlasssauerstoffsensor, einer Sauerstoffkonzentration der Einlassluft; Ausgeben, mit dem Einlasssauerstoffsensor, eines einen Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigenden Signals; Empfangen, mit einer elektronischen Steuereinheit, des den Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigenden Signals; Feststellen, mit der elektronischen Steuereinheit, ob Kraftstoff in einen Motor eingespritzt wird; Feststellen, mit der elektronischen Steuereinheit, ob der Motor in einem Überlaufzustand arbeitet, basierend wenigstens teilweise auf einer Feststellung, dass kein Kraftstoff in den Motor eingespritzt wird; als Reaktion auf die Feststellung, dass der Motor im Überlaufzustand arbeitet, Steuern, mit der elektronischen Steuereinheit, eines Ventils zum Überstreichen eines Luftdrucks eines Einlasspfades des Motors über eine Mehrzahl von Luftdrücken; und als Reaktion auf die Steuerung des Ventils zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades über die Mehrzahl von Luftdrücken Speichern, mit der elektronischen Steuereinheit, von Informationen, die die Einlasssauerstoffkonzentrationswerte über die Mehrzahl von Luftdrücken anzeigen, um die Einlasssauerstoffkonzentration des Motors zu lernen.
- Verfahren nach Anspruch 10, wobei Steuern des Ventils zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades des Motors über die Mehrzahl von Luftdrücken weiter Steuern einer Betätigung einer Einlassdrosselklappe einschließt.
- Verfahren nach Anspruch 10, wobei Steuern des Ventils zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades des Motors über die Mehrzahl von Luftdrücken weiter Steuern einer Betätigung einer Turboladersteuervorrichtung einschließt.
- Verfahren nach Anspruch 10, wobei Steuern des Ventils zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades des Motors über die Mehrzahl von Luftdrücken weiter Steuern einer Betätigung eines Abgasbremsmechanismus einschließt.
- Verfahren nach Anspruch 10, wobei Steuern des Ventils zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades des Motors über die Mehrzahl von Luftdrücken weiter Steuern einer Betätigung eines Abgasrückführungsventils (EGR-Ventils) einschließt.
- Verfahren nach Anspruch 10, wobei Steuern des Ventils zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades des Motors über die Mehrzahl von Luftdrücken weiter Steuern einer Betätigung eines oder mehrerer Einlassventile des Motors oder eines oder mehrerer Auslassventile des Motors einschließt.
- Verfahren nach Anspruch 10, wobei Steuern des Ventils zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades des Motors über die Mehrzahl von Luftdrücken weiter Steuern einer Betätigung von mehr als einem aus einer Gruppe einschließt, die Gruppe bestehend aus: einer Einlassdrosselklappe, einer Turboladersteuervorrichtung, einem Abgasbremsmechanismus, einem Abgasrückführungsventil (EGR-Ventil), einem oder mehreren Einlassventilen, oder einem oder mehreren Auslassventilen.
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