DE102017212679B4 - Lernen einer Einlasssauerstoffkonzentration eines Motors - Google Patents

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Abstract

Ein System zum Lernen einer Einlasssauerstoffkonzentration eines Motors, das System umfassend:einen Einlasssauerstoffsensor, konfiguriert zumMessen einer Sauerstoffkonzentration der Einlassluft undAusgeben eines einen Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigenden Signals; undeine kommunikativ mit dem Einlasssauerstoffsensor verbundene elektronische Steuereinheit, konfiguriert zumEmpfangen 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, undals 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.

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. Die US 2014 / 0 288 804 A1 beispielsweise offenbart ein System und Verfahren, um die Einlasssauerstoffkonzentration und Kraftstoffdampfkonzentration eines Verbrennungsmotors unter Verwendung verschiedener Sensoren zu erfassen. Basierend auf den ermittelten Werten werden die Abgasrückführung und die Kraftstoffeinspritzung verstellt. Die US 8 499 752 B2 betrifft ein System zur Kalibrierung eines Sauerstoffsensors, der den Sauerstoffgehalt des Abgasstroms eines Verbrennungsmotors ermittelt. Die Kalibrierung erfolgt durch den Einsatz einer Steuerungseinheit, die basierend auf der Entwicklung des Sauerstoffgehalts mit der Zeit während eines Schubbetriebs, einen Kompensationsfaktor für den Sauerstoffsensor festlegt. Die DE 10 2015 117 878 A1 beschreibt eine Steuerungsvorrichtung zur Erfassung verschiedener Parameter hinsichtlich der Emissionen eines Verbrennungsmotors (Ansaugverteilerlufttemperatur, Ansaugluftströmungsrate oder Ansaugsauerstoffanteil). Basierend darauf wird eine Anpassung der Abgasrückführungs-Menge unter Berücksichtung der Feinstaub und Nox Werten durchgeführt.
  • 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.
  • Es ist eine Aufgabe der voliegenden Erfindung, ein System zum Lernen einer Einlasssauerstoffkonzentration eines Motors mit Abgasrückführung bereitzustellen, das eine größere Genauigkeit der Motorsteuerung sowie eine erhöhte Kraftstoffeffizienz zur Verfügung stellt. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. 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 von 1 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 Systems 10 mit einem Motor, einem Abgasrückführungssystem (EGR-System) und einem Einlasssauerstoffsensor. Bei der dargestellten Ausführungsform schließt das System 10 einen Motor 12, einen Einlasspfad 14, einen Auslasspfad 16, ein Abgasrückführungssystem (EGR-System) 18, einen Einlasssauerstoffsensor 24, eine elektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit, ECU) 26, eine Einlassdrosselklappe 30, ein Auslassventil 32, einen Hochdruckturbolader 34, einen Niederdruckturbolader 36 und einen Luftkasten 42 ein. Das EGR-System 18 schließt ein Abgasrückführungsventil (EGR-Ventil) 20 und einen Abgasrückführungskühler (EGR-Kühler) 22 ein. Der Hochdruckturbolader 34 schließt eine Turboladersteuervorrichtung 38 ein. Der Niederdruckturbolader 36 schließt eine Turboladersteuervorrichtung 40 ein. Der Motor 12 schließt Einlassventile 44 und Auslassventile 46 ein.
  • Im gezeigten Beispiel nutzt das System 10 den Motor 12 in Kombination mit dem EGR-System 18 und dem Einlasssauerstoffsensor 24. Der Einlasssauerstoffsensor 24 ist im Einlasspfad 14 nach Abgasrückführungsvermischung, zum Beispiel, stromabwärts vom EGR-Kühler 22 positioniert. Bei manchen Ausführungsformen ist der Motor 12 ein Dieselmotor oder ein Ottomotor. Beim Motor 12 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 Einlasspfad 14 anzeigt. Das Signal vom Einlasssauerstoffsensor 24 wird von der ECU 26 bei einer geschlossen-schleifigen Regelung des Luftpfades des Systems 10 verwendet, wodurch sich eine größere Genauigkeit des Betriebs des Motors 12 ergibt. Bei manchen Ausführungsformen verwendet die ECU 26 das Signal vom Einlasssauerstoffsensor 24, 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 ECU 26 kann den neuen Sauerstoffkonzentrationswert als einen neuen Bezugswert für Luft im Einlasspfad 14 ohne Abgas vom EGR-System 18 verwenden. Die ECU 26 verwendet auch das Signal vom Einlasssauerstoffsensor 24 zum Lernen spezifischer Eigenschaften des Einlasssauerstoffsensors 24. Die ECU 26 nutzt die spezifischen Eigenschaften des Einlasssauerstoffsensors 24, um einer Alterung sowie einer mit dem Einlasssauerstoffsensor 24 verbundenen Sensor-zu-Sensor-Variabilität entgegenzuwirken und Anpassungen für Schwankungen des Pumpstroms bei unterschiedlichen Luftdrücken vorzunehmen. Bei manchen Ausführungsformen handelt es sich beim Einlasssauerstoffsensor 24 um einen Stickoxidsensor oder eine andere geeignete Vorrichtung, die eine Sauerstoffkonzentration von Einlassluft messen kann.
  • 2 ist ein Blockdiagramm der ECU 26 von 1. Bei der gezeigten Ausführungsform schließt die ECU 26 eine Mehrzahl von elektrischen und elektronischen Bauteilen ein, die den Komponenten und Modulen innerhalb der ECU 26 Stromversorgung, Steuerung des Betriebs und Schutz bereitstellen. Die ECU 26 schließt unter anderem einen elektronischen Controller 50 (wie zum Beispiel einen programmierbaren elektronischen Mikroprozessor, Mikrocontroller oder eine andere geeignete Verarbeitungsvorrichtung), eine Stromversorgung 60 und ein Ein-/Ausgabemodul 70 ein.
  • Der elektronische Controller 50 schließt unter anderem einen elektronischen Prozessor 52 und einen Speicher 54 ein. Der elektronische Prozessor 52 ist kommunikativ mit dem Speicher 54 gekoppelt und führt Anweisungen aus, die im Speicher 54 gespeichert werden können. Der elektronische Controller 50 ist unter anderem zum Abrufen von mit den hierin beschriebenen Steuerprozessen und dem hierin beschriebenen Verfahren zusammenhängenden Anweisungen vom Speicher 54 und zum Ausführen dieser Anweisungen konfiguriert. Die ECU 26 kann zum Beispiel die erlernte Einlasssauerstoffkonzentration des Motors 12 auf im Speicher 54 gespeicherte geschlossen-schleifige Motorsteuerungslogik anwenden. Bei anderen Ausführungsformen schließt die ECU 26 zusätzliche, weniger oder unterschiedliche Komponenten ein. Die ECU 26 kann in mehreren unabhängigen elektronischen Steuereinheiten implementiert sein, die jeweils dazu konfiguriert sind, bestimmte, hierin aufgeführte Funktionen auszuführen. Zusätzlich kann die ECU 26 Submodule enthalten, die bestimmte Typen von Sensordaten eingeben und entsprechende Prozesse durchführen. Beispielsweise kann ein Einlasssauerstoffkonzentrationsmodul der ECU 26 die erfassten Sauerstoffkonzentrationswerte vom Speicher 54 abrufen, einen Zusammenhang eines Pumpstroms des Einlasssauerstoffsensors 24 über einen Bereich unterschiedlicher Drücke im Einlasspfad 14 ermitteln, und den Motor 12 sowie andere ECUs steuern, oder Datenausgänge basierend auf dem Zusammenhang des Pumpstroms des Einlasssauerstoffsensors 24 senden.
  • Die ECU 26, die Submodule, zusätzliche ECUs (zum Beispiel eine Kraftstoffeinspritzsteuereinheit), zusätzliche Sensoren (zum Beispiel ein Auslasssauerstoffsensor), der Einlasssauerstoffsensor 24, das EGR-Ventil 20, die Einlassdrosselklappe 30, das Auslassventil 32, die Turboladersteuervorrichtungen 38 und 40, die Einlassventile 44 und die Auslassventile 46 können mit dem Ein-/Ausgabemodul 70 über einen Kommunikationsbus 80 verbunden werden. Bei manchen Ausführungsformen sind die Betätigungsvorrichtungen von EGR-Ventil 20, Einlassdrosselklappe 30, Auslassventil 32, Turboladersteuervorrichtungen 38 und 40, Einlassventilen 44 und Auslassventilen 46 mit dem Ein-/Ausgabemodul 70 über den Kommunikationsbus 80 verbunden.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform kommuniziert der Einlasssauerstoffsensor 24 das einen Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigende Signal mit dem Ein-/Ausgabemodul 70 über den Kommunikationsbus 80. Bei manchen Ausführungsformen handelt es sich beim Kommunikationsbus 80 um einen CAN-Bus. Bei anderen Ausführungsformen kommuniziert der Einlasssauerstoffsensor 24 mit dem Ein-/Ausgabemodul 70 nach weiteren geeigneten Protokollen, je nach Anforderungen der spezifischen Anwendung (zum Beispiel ein Protokoll wie J1939). Bei manchen Ausführungsformen gibt das Ein-/Ausgabemodul 70 unter Verwendung eigens dafür vorgesehener Signalleitungen Informationen direkt aus.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 1 unterliegt der Einlasssauerstoffsensor 24 einem Bereich von Luftdrücken im Einlasspfad 14, der größer ist als der Bereich der Luftdrücke, den ein herkömmlicher Auslasssauerstoffsensor im Auslasspfad 16 erfährt. Der Zusammenhang eines Pumpstroms (zum Beispiel eines Sensorstroms) des Einlasssauerstoffsensors 24 ändert sich mit der Luftdruckänderung. Dementsprechend bestimmt und überwacht die ECU 26 diesen Zusammenhang über verschiedene Druckbereiche während der ganzen Lebensdauer der Anwendung, um Genauigkeit des Einlasssauerstoffsensors 24 zu gewährleisten.
  • Die ECU 26 steuert das EGR-Ventil 20 zum Öffnen oder Schließen. Wenn die ECU 26 das EGR-Ventil 20 für Öffnung steuert, wird Abgas vom Motor 12 über den EGR-Kühler 22 in den Einlasspfad 14 zurückgeführt. Das heißt, dass das EGR-System 18 der Ansaugkrümmerluft Abgas vom Auslasspfad 16 zusätzlich zur Luft vom Luftkasten 42 hinzufügt. Dementsprechend führt die ECU 26 Lernen der Einlasssauerstoffkonzentration durch, wenn das EGR-Ventil 20 geschlossen ist (zum Beispiel dann, wenn der Motor 12 kein Drehmoment liefert). In manchen Fällen, wenn die ECU 26 das EGR-Ventil 20 für Schließung steuert, besteht noch eine gewisse Leckage von Abgas, vorbei am EGR-Ventil 20. 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 ECU 26 Lernen der Sauerstoffkonzentration während eines Überlaufzustands des Motors 12 durch (zum Beispiel dann, wenn der Motor 12 kein positives Drehmoment erzeugt).
  • Zusätzlich steuert die ECU 26 bei manchen Ausführungsformen die Einlassventile 44 und die Auslassventile 46 für Öffnung und Schließung mittels variabler Ventilbetätigung. Mit variabler Ventilbetätigung kann die ECU 26 die Auslassventile 46 so steuern, dass sie verspätet schließen, und/oder die Einlassventile 44 so steuern, dass sie verspätet öffnen, wodurch die Luftdrücke im Einlasspfad 14 zum Überstreichen über eine Mehrzahl von Luftdrücken gebracht werden. Bei anderen Ausführungsformen steuert die ECU 26 eine Vorrichtung für variable Ventilbetätigung zur Steuerung des Öffnens oder Schließens der Einlassventile 44 und der Auslassventile 46.
  • In 3 ist ein Motorkennfeld 100 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 Chart 200, 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 Kurve 202. 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 Kurve 202.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Lernen einer Einlasssauerstoffkonzentration eines Motors. 5 wird unter Bezug auf das System 10 von 1 beschrieben. Die ECU 26 nutzt das Verfahren 300, um die Einlasssauerstoffkonzentration über eine Lebensdauer des Motors 12 und während eines Überlaufzustands des Motors 12 zu lernen. Der Überlaufzustand ist definiert als Drehen des Motors 12, ohne dass Kraftstoff in den Motor 12 eingespritzt wird. Nach einer Zeitdauer werden alle im System 10 vorhandenen verbrannten Gase am EGR-Ventil 20 vorbei herausgepumpt. Bei manchen Ausführungsformen umfasst die Zeitdauer wenigstens zwei Umdrehungen des Motors 12, nachdem kein Kraftstoff mehr in den Motor 12 eingespritzt wird.
  • Während des Überlaufzustands wird der Motor 12 zu einer Luftpumpe und pumpt Luft ohne Abgas durch den Einlasspfad 14. Bei manchen Ausführungsformen kann ein Überlaufzustand des Motors 12 auftreten, wenn ein Fahrzeug, das den Motor 12 einschließt, mit keiner Kraftstoffanforderung bergab fährt und ausrollt.
  • Der Einlasssauerstoffsensor 24 misst eine Sauerstoffkonzentration von Einlassluft (Block 302). Der Einlasssauerstoffsensor 24 gibt ein Signal aus, das einen Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigt (Block 304). Die ECU 26 empfängt das Signal, das den Einlasssauerstoffkonzentrationswert anzeigt (Block 306) .
  • Die ECU 26 stellt fest, ob Kraftstoff in den Motor 12 eingespritzt wird (Block 308). Bei manchen Ausführungsformen kann die ECU 26 zum Beispiel basierend auf einer Ausgabe von einer Kraftstoffeinspritzsteuereinheit oder eines Auslasssauerstoffsensors feststellen, ob Kraftstoff in den Motor 12 eingespritzt wird. Bei weiteren Ausführungsformen kann die ECU 26 basierend auf einem Signal von einem Kraftstoffinjektor feststellen, ob Kraftstoff in den Motor 12 eingespritzt wird. Bei noch weiteren Ausführungsformen stellt die ECU 26 ein Ausbleiben eines positiven Kraftstoff-Sollwerts fest, der von einem von der ECU 26 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 ECU 26 Antriebssystemdrehmoment und -verluste.
  • Die ECU 26 stellt auch fest, ob der Motor 12 in einem Überlaufzustand arbeitet, basierend wenigstens teilweise auf einer Feststellung, dass kein Kraftstoff in den Motor 12 eingespritzt wird (Block 310). Als Reaktion auf die Feststellung, dass kein Kraftstoff in den Motor 12 eingespritzt wird, steuert die ECU 26 ein Ventil zum Überstreichen eines Luftdrucks des Einlasspfades 14 des Motors 12 über eine Mehrzahl von Luftdrücken (Block 312). Als Reaktion auf die Steuerung des Ventils zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades 14 des Motors 12 über die Mehrzahl von Luftdrücken speichert die ECU 26 Informationen, die die Einlasssauerstoffkonzentrationswerte über die Mehrzahl von Luftdrücken anzeigen, um eine Einlasssauerstoffkonzentration des Motors 12 zu lernen (Block 314).
  • Wenn die ECU 26 das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades 14 über die Mehrzahl von Luftdrücken steuert, lernt die ECU 26 Sensoreigenschaften des Einlasssauerstoffsensors 24 zu verschiedenen Einlassdrücken mittels des Verfahrens 300. Dieses Lernen durch die ECU 26 gewährleistet Genauigkeit über den gesamten Betriebsbereich des Motors 12. Bei manchen Ausführungsformen kann die ECU 26 die Sensoreigenschaften durch Ableiten oder Extrapolieren einer Kurve (zum Beispiel einer der oben beschriebenen Kurve 202 ähnlichen Kurve) aus zwei oder mehr Einlasssauerstoffkonzentrationswerten zu verschiedenen Drücken lernen. Die ECU 26 kann die extrapolierte Kurve als eine Referenz für Sauerstoffkonzentrationswerte der Einlassluft über die Mehrzahl von Luftdrücken am Einlasssauerstoffsensor 24 verwenden.
  • Zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades 14 über die Mehrzahl von Luftdrücken kann die ECU 26 die Betätigung der Einlassdrosselklappe 30, einer oder beider Turboladersteuervorrichtungen 38 und 40, eines Abgasbremsmechanismus, des EGR-Ventils 20, der Einlassventile 44 und/oder der Auslassventile 46 steuern, um den Luftdruck im Einlasspfad 14 zu ändern. Um beispielsweise bei manchen Ausführungsformen das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades 14 des Motors 12 über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern (Block 312), steuert die ECU 26 die Betätigung der Einlassdrosselklappe 30.
  • Um bei manchen Ausführungsformen das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades 14 des Motors 12 über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern (Block 312), steuert die ECU 26 die Betätigung einer Turboladersteuervorrichtung. Bei der Turboladersteuervorrichtung kann es sich zum Beispiel um eine der Turboladersteuervorrichtungen 38 und 40 (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 Motors 12 über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern (Block 312), steuert die ECU 26 die Betätigung eines Abgasbremsmechanismus. Der Abgasbremsmechanismus ist zum Beispiel eine beliebige Vorrichtung, die zum Betätigen der Position eines Ventils dient, das im Auslasspfad 16 zum Steuern eines Abgasstroms vom Motor 12 platziert ist (zum Beispiel das Auslassventil 32).
  • Um bei manchen Ausführungsformen das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades 14 des Motors 12 über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern (Block 312), steuert die ECU 26 die Betätigung des EGR-Ventils 20. Um bei weiteren Ausführungsformen das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades 14 des Motors 12 über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern (Block 312), steuert die ECU 26 die Einlassventile 44 oder die Auslassventile 46 (die ECU 26 steuert beispielsweise eines oder mehrere der Auslassventile 46 als ein Auslassdruckventil an).
  • Um bei manchen Ausführungsformen das Ventil zum Überstreichen des Luftdrucks des Einlasspfades 14 des Motors 12 über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern (Block 312), steuert die ECU 26 die Betätigung von mehr als einem aus einer Gruppe bestehend aus der Einlassdrosselklappe 30, einer oder beiden der Turboladersteuervorrichtungen 38 und 40, dem Abgasbremsmechanismus, dem EGR-Ventil 20, den Einlassventilen 44 oder den Auslassventilen 46. 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 Motors 12 über die Mehrzahl von Luftdrücken zu steuern (Block 312), steuert die ECU 26 zusätzlich eine Vorrichtung für variable Ventilbetätigung zur Steuerung der Einlassventile 44 oder der Auslassventile 46. Die Vorrichtung für variable Ventilbetätigung ist zum Beispiel eine beliebige Vorrichtung, die zur Positionierung der Einlassventile 44 und/oder der Auslassventile 46 dient.
  • Die ECU 26 kann die verschiedenen Stellantriebe und Ventile des Systems 10 während Betriebs des Motors 12 steuern und während Überlaufbetriebs des Motors 12 die Einlasssauerstoffkonzentration des Einlasspfades 14 anhand der Ausgabe des Einlasssauerstoffsensors 24 ermitteln. Die ECU 26 kann auch Faktoren (beispielsweise durch Lernen der Sensoreigenschaften bestimmte Faktoren) über die Lebensdauer des Einlasssauerstoffsensors 24 anwenden. Außerdem kann die ECU 26 die verschiedenen Stellantriebe und Ventile des Systems 10 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 Verfahrens 300 steuern. Bei manchen Ausführungsformen gestattet dies der ECU, 26 die druckbasierten Eigenschaften des Einlasssauerstoffsensors 24 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 Systems 10, die zum Überstreichen mehrerer Drucksollwerte mittels des Verfahrens 300 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 Einlasspfad 14 direkt oder indirekt steuert.
  • Verschiedene Merkmale und Vorteile der Ausführungsformen sind in den folgenden Ansprüchen dargelegt.

Claims (16)

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. System nach Anspruch 3, wobei die Turboladersteuervorrichtung eine von einem Wastegate oder variabler Schaufelgeometrie ist.
  5. 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.
  6. System nach Anspruch 5, wobei der Abgasbremsmechanismus ein Auslassventil ist, das in einem Auslasspfad des Motors zum Steuern des Abgasstroms positioniert ist.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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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