DE102019134052A1

DE102019134052A1 - Verfahren und system zum bestimmen eines ungleichgewichts des luft-kraftstoff-verhältnisses eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102019134052A1
Application number: DE102019134052.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Kluzner; Robert Jentz; Kenneth John Behr; Christopher Weber; Andrew Bagnasco
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2020-06-18
Also published as: US20200191082A1; CN111305966A; US11125176B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Verfahren und System zum Bestimmen eines Ungleichgewichts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors bereit. Systeme und Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, der einen Sauerstoffsensor und eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen für jeden Verbrennungsmotorzylinder beinhaltet, werden beschrieben. In einem Beispiel handelt es sich bei Linien, die eine Beziehung zwischen einem Multiplikator der Kraftstoffmasse und einem Koeffizienten einer Funktion beschreiben, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt, um eine Grundlage zum Bestimmen eines Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichts von Verbrennungsmotorzylindern.

Description

GEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft Verfahren und ein System zum Bestimmen und Ausgleichen eines Ungleichgewichts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotorzylinders.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Verbrennungsmotor kann eine Vielzahl von Zylindern beinhalten, in denen eine Verbrennung auftritt. Jeder der Vielzahl von Zylindern kann Kraftstoff von einer dedizierten Kraftstoffeinspritzvorrichtung empfangen. Ferner kann jeder der Vielzahl von Zylindern Luft von einem dedizierten Luftansaugkanal empfangen. Herstellungsvariationen, Verschleiß und Abmessungsunterschiede von Ansaugkanälen für die Zylinder des Verbrennungsmotors können zu Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichten in den Zylindern führen. Die Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichte innerhalb der Zylinder können eine Variation von Abgasen, die aus den Verbrennungsmotorzylindern austreten und in einen Katalysator des Abgassystems des Verbrennungsmotors eintreten, verursachen. Die Variation der Abgase, die in den Katalysator eintreten, kann die Katalysatoreffizienz verringern und Abgasemissionen erhöhen. Es kann jedoch schwierig sein, individuelle Ungleichgewichte des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Zylindern für einen Verbrennungsmotor zu bestimmen, der eine Vielzahl von Zylindern und vor dem Katalysator nur einen Sauerstoffsensor für eine Zylinderreihe beinhaltet, da der einzelne Sauerstoffsensor gegenüber Abgasen von allen Zylindern der Reihe exponiert sein kann. Demnach kann es wünschenswert sein, eine Möglichkeit zum Bestimmen von Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichten von individuellen Zylindern über einen einzelnen Sauerstoffsensor selbst in Abgassystemen, in denen der Sauerstoffsensor gegenüber Abgasen von allen Zylindern einer Zylinderreihe exponiert ist, bereitzustellen.
KURZDARSTELLUNG
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die vorstehend erwähnten Probleme erkannt und ein Verbrennungsmotorbetriebsverfahren entwickelt, das Folgendes umfasst: Einstellen einer Menge an Kraftstoff, die einem Zylinder zugeführt wird, über eine Steuerung gemäß einer Lambdaabweichung der Zylinder, die über eine Linie erzeugt wird, die eine Beziehung zwischen einem Multiplikator der Kraftstoffmasse und einem Koeffizienten einer Funktion beschreibt, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt.
Durch das Einstellen einer Kraftstoffmasse gemäß einer Lambdaabweichung der Zylinder, die über eine Linie erzeugt wird, die eine Beziehung zwischen einem Multiplikator der Kraftstoffmasse und einem Koeffizienten einer Funktion beschreibt, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt, kann es ermöglicht werden, das Ungleichgewicht des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu verringern, sodass Verbrennungsmotorzylinder einheitlicher betrieben werden können. Folglich kann eine Verbesserung der Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ermöglicht werden. Die Erfinder entdeckten insbesondere, dass der Koeffizient einer Funktion einen Einblick in eine Menge von Luft und Kraftstoff, die in einen Verbrennungsmotorzylinder eingeleitet wird, bereitstellen kann, selbst wenn die Sauerstoffsensorausgabe Störungen aufweist, die auf eine Beeinträchtigung des Sauerstoffsensors oder andere Änderungen des Verbrennungsmotorsystems zuzuführen sein können. Der Koeffizient kann angewendet werden, um eine Gleichung einer geraden Linie, die eine Achse eines zweidimensionalen Verlaufs schneidet, zu bestimmen. Der Punkt, wo die gerade Linie eine der Achsen schneidet, stellt ein Lambda- oder alternativ Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht für einen Zylinder dar. Die Menge an Kraftstoff, die in den Zylinder eingespritzt wird, kann gemäß dem Lambda- oder Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht eingestellt werden, sodass der Zylinder mit einem gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, statt mit einer unbekannten Abweichung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bereitstellen. Konkret kann der Ansatz die Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Zylindern verbessern. Ferner kann der Ansatz umgesetzt werden, ohne die Kosten der Systemhardware zu erhöhen. Darüber hinaus kann der Ansatz dabei helfen, Emissionen von Verbrennungsmotoren zu verringern.
Die vorstehenden Vorteile sowie weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung erschließen sich ohne Weiteres aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn diese allein für sich oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen herangezogen wird.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beheben.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Vorteile werden durch die Lektüre eines Beispiels für eine Ausführungsform, das hier als die detaillierte Beschreibung bezeichnet wird, umfassender ersichtlich, wenn dieses alleine für sich oder unter Bezugnahme auf die Zeichnungen herangezogen wird, in denen Folgendes gilt:

1 ist eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors;
2 ist ein Verlauf einer Einheitsstufenfunktion und einer Ausgabe von mehreren Sauerstoffsensoren als Reaktion auf die Einheitsstufenfunktion;
3 zeigt einen bespielhaften Verlauf einer Beziehung zwischen einem Multiplikator der Kraftstoffmasse und einem Koeffizienten einer Funktion, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt;
4 zeigt ein grafisches Beispiel dafür, wie es sich bei der in 3 gezeigten Beziehung um die Grundlage für das Bestimmen eines Ungleichgewichts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses handeln kann, und
die 5 und 6 zeigen ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Bestimmen eines Lambda- oder Ungleichgewichts eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und Ausgleichen desselben.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Beschreibung betrifft das Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs. Der Verbrennungsmotor kann von der in 1 gezeigten Art sein. Der Verbrennungsmotor kann mit einem Lambda- oder Ungleichgewicht eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen einem oder mehreren Zylindern betrieben werden, das zu erhöhten Emissionen des Verbrennungsmotors führen kann. Das Ungleichgewicht kann über das Eingeben von Stufenänderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses an die Verbrennungsmotorzylinder erfasst werden, wie in 2 gezeigt. Die Sauerstoffsensorausgabe als Reaktion auf die Stufeneingabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder Lambda kann angewendet werden, um gerade Linien zu erzeugen, die eine Beziehung zwischen einem Koeffizienten einer Funktion und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Multiplikator zeigen, wie in 3 gezeigt. Bei einer oder mehreren Linien kann es sich um die Grundlage zum Bestimmen eines Luft-Kraftstoff-Ungleichgewichts handeln, wie in 4 dargestellt. Ein Verfahren zum Bestimmen eines Ungleichgewichts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Verbrennungsmotorzylindern und Ausgleichen desselben ist in dem Verfahren aus den 5 und 6 gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Brennkraftmaschine 10, die einen oder mehrere Zylinder umfasst, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt ist, durch eine elektronische Motorsteuerung 12 gesteuert. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren, die in 1 und 2 gezeigt sind. Die Steuerung 12 setzt die in 1 gezeigten Aktoren ein, um einen Verbrennungsmotorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und von Anweisungen, die in dem Speicher der Steuerung 12 gespeichert sind, einzustellen.
Der Verbrennungsmotor 10 besteht aus einem Zylinderkopf 35 und -block 33, die eine Brennkammer 30 und Zylinderwände 32, die einen Zylinder bilden, beinhalten. Der Kolben 36 ist darin positioniert und bewegt sich über eine Verbindung mit der Kurbelwelle 40 hin und her. Das Schwungrad 97 und das Hohlrad 99 sind an die Kurbelwelle 40 gekoppelt. Der optionale Anlasser 96 (z. B. elektrische Niederspannungsmaschine (mit weniger als 30 Volt betrieben)) beinhaltet die Ritzelwelle 98 und das Ritzel 95. Die Ritzelwelle 98 kann das Ritzel 95 selektiv vorantreiben, damit es das Hohlrad 99 in Eingriff nimmt. Der Anlasser 96 kann direkt an der Vorderseite des Motors oder an der Hinterseite des Motors montiert sein. In einigen Beispielen kann der Anlasser 96 der Kurbelwelle 40 über einen Riemen oder eine Kette selektiv Drehmoment zuführen. In einem Beispiel befindet sich der Anlasser 96 in einem Grundzustand, wenn er nicht mit der Motorkurbelwelle in Eingriff steht.
Es ist gezeigt, dass die Brennkammer 30 über das Einlassventil 52 bzw. Auslassventil 54 mit dem Ansaugkrümmer 44 und Abgaskrümmer 48 kommuniziert. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betrieben werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch den Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch den Auslassnockensensor 57 bestimmt werden. Das Einlassventil 52 kann durch die Ventilanschaltvorrichtung 59 selektiv angeschaltet und abgeschaltet werden. Das Auslassventil 54 kann durch die Ventilanschaltvorrichtung 58 selektiv angeschaltet und abgeschaltet werden. Bei den Ventilanschaltvorrichtungen 58 und 59 kann es sich um elektromechanische Vorrichtungen handeln. Der Druck in der Brennkammer 30 kann über den Zylinderdrucksensor 69 erfasst werden.
Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 derart positioniert ist, dass sie Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 führt proportional zu der Impulsbreite von der Steuerung 12 flüssigen Kraftstoff zu. Der Kraftstoff wird der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler (nicht gezeigt) beinhaltet. In einem Beispiel kann ein zweistufiges Hochdruckkraftstoffsystem verwendet werden, um höhere Kraftstoffdrücke zu erzeugen.
Zusätzlich ist gezeigt, dass der Ansaugkrümmer 44 mit dem Turboladerverdichter 162 und dem Motorlufteinlass 42 kommuniziert. In anderen Beispielen kann der Verdichter 162 ein Kompressorverdichter sein. Die Welle 161 koppelt die Turboladerturbine 164 mechanisch an den Turboladerverdichter 162. Die optionale elektronische Drossel 62 stellt eine Position der Drosselklappe 64 ein, um den Luftstrom von dem Verdichter 162 zu dem Ansaugkrümmer 44 zu steuern. Der Druck in der Ladedruckkammer 45 kann als Drosseleinlassdruck bezeichnet werden, da sich der Einlass der Drossel 62 innerhalb der Ladedruckkammer 45 befindet. Der Drosselauslass befindet sich in dem Ansaugkrümmer 44. In einigen Beispielen können die Drossel 62 und die Drosselklappe 64 derart zwischen dem Einlassventil 52 und dem Ansaugkrümmer 44 positioniert sein, dass es sich bei der Drossel 62 um eine Einlasskanaldrossel handelt. Das Verdichterrückführventil 47 kann selektiv auf eine Vielzahl von Positionen zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen eingestellt werden. Das Wastegate 163 kann über die Steuerung 12 eingestellt werden, um zu ermöglichen, dass Abgase die Turbine 164 selektiv umgehen, um die Drehzahl des Verdichters 162 zu steuern. Das Luftfilter 43 reinigt Luft, die in den Motorlufteinlass 42 eintritt.
Das verteilerlose Zündsystem 88 stellt der Brennkammer 30 als Reaktion auf die Steuerung 12 über die Zündkerze 92 einen Zündfunken bereit. Die Breitbandlambdasonde (Universal Exhaust Gas Oxygen sensor - UEGO-Sonde) 126 ist stromaufwärts von dem Katalysator 70 an den Abgaskrümmer 48 gekoppelt gezeigt. Alternativ kann die UEGO-Sonde 126 durch eine binäre Lambdasonde ersetzt werden.
Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorbricks beinhalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen mit jeweils mehreren Bricks verwendet werden. Bei dem Katalysator 70 kann es sich in einem Beispiel um einen Dreiwegekatalysator handeln.
Die Steuerung 12 ist in 1 als herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes beinhaltet: Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, Festwertspeicher 106 (z. B. nichttransitorischen Speicher), Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Der Darstellung nach empfängt die Steuerung 12 zusätzlich zu den vorstehend erörterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren, wozu Folgende gehören: Motorkühlmitteltemperatur (Engine Coolant Temperature - ECT) von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; ein an ein Fahrpedal 130 gekoppelter Stellungssensor 134 zum Erfassen einer durch den menschlichen Fahrer 132 ausgeübten Kraft; ein an das Bremspedal 150 gekoppelter Stellungssensor 154 zum Erfassen einer durch den menschlichen Fahrer 132 ausgeübten Kraft, eine Messung des Motorkrümmerdrucks (Manifold Pressure - MAP) von einem Drucksensor 122, der an den Ansaugkrümmer 44 gekoppelt ist; ein Motorstellungssensor von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Stellung der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung der in den Motor eintretenden Luftmasse von dem Sensor 120; und eine Messung der Drosselstellung von dem Sensor 68. Der Barometerdruck kann zudem zur Verarbeitung durch die Steuerung 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Motorpositionssensor 118 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse, anhand derer die Motordrehzahl (U/min) bestimmt werden kann.
Die Steuerung 12 kann zudem eine Eingabe von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 empfangen. Eine Anforderung zum Starten oder Stoppen des Motors oder Fahrzeugs kann über einen Menschen erzeugt und in die Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 eingegeben werden. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle kann eine Touchscreen-Anzeige, eine Drucktaste, ein Schlüsselschalter oder eine andere bekannte Vorrichtung sein.
Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder innerhalb des Motors 10 typischerweise einen Viertaktzyklus: Der Zyklus beinhaltet den Ansaugtakt, Verdichtungstakt, Arbeitstakt und Ausstoßtakt. Während des Ansaugtakts schließt sich im Allgemeinen das Auslassventil 54 und das Einlassventil 52 öffnet sich. Luft wird über den Ansaugkrümmer 44 in die Brennkammer 30 eingebracht und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen innerhalb der Brennkammer 30 zu erhöhen. Die Position, an der sich der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Takts befindet (z. B. wenn die Brennkammer 30 ihr größtes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet.
Während des Verdichtungstakts sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfs, um die Luft innerhalb der Brennkammer 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 am Ende seines Takts und dem Zylinderkopf am nächsten befindet (z. B. wenn die Brennkammer 30 ihr geringstes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet. In einem im Folgenden als Einspritzung bezeichneten Vorgang wird Kraftstoff in die Brennkammer eingebracht. In einem im Folgenden als Zündung bezeichneten Vorgang wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel, wie etwa die Zündkerze 92, gezündet, was zur Verbrennung führt.
Während des Arbeitstakts drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zurück zum UT. Die Kurbelwelle 40 wandelt Kolbenbewegungen in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet sich das Auslassventil 54 während des Ausstoßtakts, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch an den Abgaskrümmer 48 abzugeben, und der Kolben kehrt zum OT zurück. Es ist zu beachten, dass Vorstehendes lediglich als Beispiel dient und dass die Zeitpunkte für das Öffnen und/oder Schließen des Einlass- und Auslassventils variieren können, wie etwa, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen.
Das System aus 1 stellt ein System bereit, das Folgendes umfasst: einen Verbrennungsmotor, der einen Sauerstoffsensor und eine Vielzahl von Zylindern beinhaltet; und eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, zum Bestimmen einer Gleichung einer Linie beinhaltet, die eine Beziehung zwischen einem Multiplikator der Kraftstoffmasse und einem ersten Koeffizienten einer Funktion beschreibt, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt. Das System beinhaltet, dass die Gleichung der Linie ausgehend von einem Gefälle einer Linie, das in dem Steuerungsspeicher gespeichert ist, und einem zweiten Koeffizienten der Funktion, die die Ausgabe des Sauerstoffsensors als Reaktion auf die Stufenänderung der Kraftstoffmasse, die dem Verbrennungsmotorzylinder geliefert wird, beschreibt, bestimmt wird. Das System umfasst ferner das Einstellen einer Menge an Kraftstoff, die einem Zylinder zugeführt wird, gemäß einer Lambdaabweichung des Zylinders, die auf der Gleichung der Linie basiert. Das System beinhaltet, dass die Beziehung über einen zweidimensionalen Verlauf beschrieben ist, und dass eine Achse des zweidimensionalen Verlaufs Werte des Multiplikators der Kraftstoffmasse darstellt. Das System beinhaltet, dass die Luft-Kraftstoff-Abweichung ausgehend von einem Wert an einem Punkt, wo die Linie die eine Achse schneidet, bestimmt wird. Das System umfasst zusätzliche Anweisungen zum Einstellen eines Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors als Reaktion auf eine Stelle entlang der Linie, wo der Verbrennungsmotor und der Sauerstoffsensor betrieben werden.
In 2 sind ein Prognosenverlauf einer Einheitsstufenfunktion für eine Änderung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (z. B. Luft-Kraftstoff-Verhältnis = Lambda * stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis) und Schätzungen einer Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf Grundlage einer Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf die Einheitsstufenänderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors gezeigt. Die vertikale Achse stellt eine Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotorzylinders dar. Der Verbrennungsmotorzylinder kann mit einem fetten, mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden, wenn die Stufenänderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders durchgeführt wird. Die Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erhöht sich von einem Wert von 0 auf einen Wert von 1. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. In diesem Beispiel wurden der Veranschaulichung halber Zeitverzögerungen von dem Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Sauerstoffsensor zum ersten Mal eine Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors erfasst, entfernt.
Die durchgehende Linie 202 stellt eine Einheitsstufenänderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotorzylinders dar. Die Einheitsstufenänderung beginnt bei Zeitpunkt null und sie erreicht beinahe sofort einen Wert eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von eins.
Die Kurve 204 stellt einen Änderungswert eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotorzylinders dar, der als Reaktion auf die Einheitsstufenänderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotorzylinders erfolgt. Die Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotorzylinders wird ausgehend von einer Ausgabe eines Sauerstoffsensors bestimmt, der sich in einem Abgassystem stromabwärts des Zylinders befindet, der die Erhöhung der Kraftstoffmenge empfängt. Der Sauerstoffsensor mit einer Ausgabe, bei der es sich um die Grundlage zum Bestimmen der Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aus Kurve 204 handelt, weist eine Zeitkonstante von etwa 0,01 Sekunde auf. Die Zeitkonstante kann durch ein Bestimmen des Zeitraums geschätzt werden, den die Ausgabe des Sauerstoffs benötigt, um 63,2 % ihres finalen Werts zu erreichen, nachdem die Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders beginnt.
Die Kurve 206 stellt ebenfalls einen Änderungswert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotorzylinders dar, der als Reaktion auf die Einheitsstufenänderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotorzylinders erfolgt. Die Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotorzylinders wird ausgehend von einer Ausgabe eines Sauerstoffsensors bestimmt, der sich in einem Abgassystem stromabwärts des Zylinders befindet, der die Erhöhung der Kraftstoffmenge empfängt. Der Sauerstoffsensor mit der Ausgabe, bei der es sich um die Grundlage zum Bestimmen der Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aus Kurve 206 handelt, weist eine Zeitkonstante von etwa 0,05 Sekunden auf.
Die Kurve 208 stellt ebenfalls einen Änderungswert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotorzylinders dar, der als Reaktion auf die Einheitsstufenänderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotorzylinders erfolgt. Die Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotorzylinders wird ausgehend von einer Ausgabe eines Sauerstoffsensors bestimmt, der sich in einem Abgassystem stromabwärts des Zylinders befindet, der die Erhöhung der Kraftstoffmenge empfängt. Der Sauerstoffsensor mit der Ausgabe, bei der es sich um die Grundlage zum Bestimmen der Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aus Kurve 208 handelt, weist eine Zeitkonstante von etwa 0,1 Sekunde auf.
Die Kurve 210 stellt ebenfalls einen Änderungswert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotorzylinders dar, der als Reaktion auf die Einheitsstufenänderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotorzylinders erfolgt. Die Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotorzylinders wird ausgehend von einer Ausgabe eines Sauerstoffsensors bestimmt, der sich in einem Abgassystem stromabwärts des Zylinders befindet, der die Erhöhung der Kraftstoffmenge empfängt. Der Sauerstoffsensor mit der Ausgabe, bei der es sich um die Grundlage zum Bestimmen der Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aus Kurve 210 handelt, weist eine Zeitkonstante von etwa 0,3 Sekunden auf. Die Linie 250 stellt ein Niveau dar, bei dem 63,2 % des finalen Einheitsstufenwerts von 1 erreicht sind. Die Kurve 210 schneidet die Linie 250 an einem Zeitpunkt, wo die Linie 252 die Linie 250 und die Kurve 210 schneidet, oder bei etwa 0,3 Sekunden. Somit handelt es sich bei der Zeitkonstanten für die Kurve 210 um einen Zeitzeitpunkt ausgehend von dem Zeitpunkt null (z. B. die vertikale Achse) bis zu einem Zeitpunkt, wo die Kurve, die analysiert wird (Kurve 210), 63,2 % ihres finalen Werts erreicht.
Es ist zu beachten, dass in diesem Beispiel die Ausgabe von jedem der Sauerstoffsensoren einen selben finalen Wert erreicht wie die Einheitsstufenänderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors. Die Ausgabe des Sauerstoffsensors kann jedoch aufgrund einer falsch interpretierten Strömung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, von Kraftstoffeinspritzungszeitfehlern und anderen Störungsquellen niedriger oder höher als der finale Wert der Einheitsstufeneingabe sein. Zum Beispiel kann der Sauerstoffsensor für eine befohlene Einheitsstufenerhöhung von 1 Luft-Kraftstoff-Verhältnis, eine Erhöhung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von 0,76 oder 1,03 anzeigen. Der Pfeil 255 stellt einen maximalen Wert des finalen Werts des Sauerstoffsensors auf Grundlage einer Luft-Kraftstoff-Messung des Verbrennungsmotors dar. Der Pfeil 255 stellt einen Wert eines Koeffizienten einer Funktion, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt, grafisch dar.
Unter Bezugnahme auf 3 ist ein Verlauf gezeigt, der Linien veranschaulicht, die eine Beziehung zwischen einem Multiplikator der Kraftstoffmasse und einen Koeffizienten einer Funktion beschreiben, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt. Die in 3 gezeigten Linien können durch einen Betrieb eines Verbrennungsmotors auf einem Dynamometer oder das Durchführen von Stufenänderungen auf ein gewünschtes oder angefordertes Verbrennungsmotorlambda (z. B. über den Multiplikator der Kraftstoffmasse), die in die Verbrennungsmotorzylinder eingeleitet werden, erzeugt werden.
Die vertikale Achse stellt Werte von Koeffizienten einer Funktion dar, die eine Sauerstoffsensorreaktion auf eine Stufenänderung der Zylinderkraftstoffmasse beschreibt. Es ist zu beachten, dass, wenn der Multiplikator der Kraftstoffmasse verringert wird, der Koeffizient durch ein Verwenden des Absolutwerts der Sauerstoffsensorausgabenänderung als ein positiver Wert ausgedrückt wird, sodass der Koeffizient K immer positiv ist, obwohl der Lambdawert oder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wie durch den Sauerstoffsensor bestimmt, abnimmt. Diese Funktion kann durch die Gleichung eins beschrieben werden: ${UEGO}_{response} = K \cdot (1 - e^{- \frac{t}{τ}})$
wobei es sich bei UEGO_Reaktion um die Ausgabereaktion des UEGO auf ein Stufen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder eine Lambdaänderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder Lambdawerts eines Zylinders handelt, es sich bei K um den Koeffizienten der Funktion handelt, die die Ausgabe des Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt (die Zylinderluftmasse wird während der Stufenänderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei einem konstanten Wert gehalten), handelt, es sich bei e um die Eulersche Zahl handelt, es sich bei t um den Zeitpunkt handelt und es sich bei τ um eine Zeitkonstante tau handelt. Der Wert der vertikalen Achse, bei dem die vertikale Achse die horizontale Achse kreuzt, beträgt null.
Die horizontale Achse stellt den Wert eines Multiplikators der Kraftstoffmasse dar. Der Wert des Multiplikators der Kraftstoffmasse weist einen Wert von eins auf, wenn der Verbrennungsmotor und der Sauerstoffsensor nicht betrieben werden, um ein Ungleichgewicht des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Zylindern zu erfassen oder zu bestimmen. Der Lambdawert des Verbrennungsmotors ist ein gewünschter Lambdawert des Verbrennungsmotors (z. B. 1 für stöchiometrischen Betrieb) auf Grundlage von Motordrehzahl, Motorlast und Motortemperatur, wenn der Multiplikator der Kraftstoffmasse einen Wert von eins aufweist. Mit anderen Worten, ein Wert des Multiplikators der Kraftstoffmasse von eins ändert eine Grundkraftstoffmasse, die in einen Verbrennungsmotorzylinder eingespritzt wird, nicht. Ein Wert des Multiplikators der Kraftstoffmasse von 0,9 verringert die Grundkraftstoffmasse, die in einen Verbrennungsmotorzylinder eingespritzt wird, um 10 %. Somit beträgt der befohlene Lambdawert des Verbrennungsmotors 0,9=1*0,9, wenn das gewünschte oder angeforderte Lambda des Verbrennungsmotors 1 beträgt. Ein Multiplikator der Kraftstoffmasse von 1,1 erhöht die Grundkraftstoffmasse, die in einen Verbrennungsmotorzylinder eingespritzt wird, um 10 %.
Die geraden Linien 302, 304, 308, 312, 314 und 318 werden bei einer konstanten Motordrehzahl bestimmt. Die Linien 302 und 312 werden bei einer konstanten Motorlast von 0,7 bestimmt. Die Linien 304 und 314 werden bei einer konstanten Motorlast von 0,9 bestimmt. Die Linien 308 und 318 werden bei einer konstanten Motorlast von 1,2 bestimmt. Bei den Linien 306 und 316 handelt es sich um idealisierte Linien, die ausgehend von einer 1: 1-Beziehung zwischen dem Wert des Multiplikators der Kraftstoffmasse und einer gleichen Reaktion des Sauerstoffsensors bestimmt werden. Zum Beispiel wird für eine Änderung von 10 % des Kraftstoffmassemultiplikators eine Änderung von 10 % des von dem Sauerstoffsensor angezeigten Lambda erzeugt.
Jede der Linien 302, 304, 308, 312, 314 und 318 kann über ein Betrieben des Verbrennungsmotors auf einem Dynamometer und ein Durchführen von Stufenänderungen an dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder dem Lambdawert des Verbrennungsmotors bestimmt werden. Die Linie 312 kann zum Beispiel aus einer Regression der kleinsten Quadrate der Datenpunkte 350-356 bestimmt werden. Die Gleichung der Linie 308 kann aus einer Regression der kleinsten Quadrate der Datenpunkte 360-365 bestimmt werden. Alternativ kann die Gleichung der Linie, wenn nur zwei Punkte bekannt sind, durch das Bestimmen des Gefälles der Linie und des Versatzes der Linie über die folgenden Gleichungen bestimmt werden: $Slope = \frac{Y2 - Y1}{X2 - X1}$
$offset = Y1 - Slope (X1)$
wobei es sich bei dem Gefälle um das Gefälle der Linie handelt, es sich bei dem Versatz um dem Versatz der Linie handelt, es sich bei Y2 um den Wert auf der vertikalen Achse, wo sich der zweite Datenpunkt befindet (z. B. den Koeffizienten einer Funktion, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt), handelt, es sich bei Y1 um den Wert auf der vertikalen Achse, wo sich der erste Datenpunkt befindet, handelt es sich bei X2 um den Wert auf der horizontalen Achse handelt, wo sich der zweite Datenpunkt befindet (z. B. den Luft-Kraftstoff- oder Lambdawert, auf den der Luft-Kraftstoff- oder Lambdawert des Verbrennungsmotors eingestellt wird), handelt und es sich bei X1 um den Wert auf der horizontalen Achse handelt, wo sich der erste Datenpunkt befindet.
Die Datenpunkte 350 können über ein Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einer vorbestimmten Drehzahl (z. B 2000 U/min.) bei einer Last von 0,7 bestimmt werden. Jeder der Datenpunkte 350-356 stellt Daten von einem neuen (z. B. schnell reagierenden) Sauerstoffsensor dar, und die Datenpunkte 350-356 werden über das Bereitstellen von Stufenänderungen an dem Multiplikator der Kraftstoffmasse, wie sie entlang der horizontalen Achse angezeigt sind, bereitgestellt. Bei der vertikalen Komponente der Datenpunkte 350-356 handelt es sich um die Koeffizienten der Funktion (z. B. Gleichung eins), die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf die Stufenänderungen der Kraftstoffmasse beschreibt, die entlang der horizontalen Achse, wie ausgehend von der Sauerstoffsensorausgabe bestimmt, bei der es sich um eine Reaktion auf die Stufenänderungen des Kraftstoffmassemultiplikators handelt, angezeigt sind. Die Linien 302, 304, 308, 314 und 318 können auf eine ähnliche Weise erzeugt werden. Die Gleichungen (z. B. Gefälle und Versätze) der Linien können in dem Steuerungsspeicher als Referenzbeziehungen zwischen einem Multiplikator der Kraftstoffmasse und einem Koeffizienten einer Funktion, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt, gespeichert sein.
Unter Bezugnahme auf 4 ist ein grafisches Beispiel, das zeigt, wie die in 3 gezeigten Beziehungen angewendet werden können, um ein Ungleichgewicht des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Zylindern zu bestimmen, gezeigt. Die vertikale Achse 470 ist entlang der horizontalen Achse 472 da positioniert, wo der Wert entlang der horizontalen Achse eins beträgt. Der Wert der vertikalen Achse, bei dem die vertikale Achse die horizontale Achse kreuzt, beträgt null. Die vertikale Achse 470 stellt Werte von Koeffizienten einer Funktion dar, die eine Sauerstoffsensorreaktion auf eine Stufenänderung der Zylinderkraftstoffmasse beschreibt, und die Werte erhöhen sich in die Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die Linien 402, 404, 406, 408, 410 und 412 stellen Beziehungen zwischen Multiplikatoren der Kraftstoffmasse und Koeffizienten einer Funktion dar, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf Stufenänderungen der Kraftstoffmasse beschreibt. Ferner stellen die Linien 404 und 410 Referenzlinien für die Beziehungen zwischen Multiplikatoren der Kraftstoffmasse und Koeffizienten einer Funktion dar, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf Stufenänderungen der Kraftstoffmasse beschreibt. Bei den Linien 402, 408, 406 und 412 handelt es sich um Linien, die während des Betriebs des Verbrennungsmotors bestimmt werden können, wenn ein Fahrzeug auf der Straße betrieben wird. Die Gleichungen der Linien 404 und 410 werden, wie in der Beschreibung von 3 erörtert, empirisch bestimmt und ihre jeweiligen Gefälle- und Versatzwerte können in dem nichtflüchtigen Speicher der Steuerung gespeichert sein. Die Gleichungen der Linien 402, 406, 408 und 412 können, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben, bestimmt werden.
Die horizontale Achse 472 stellt einen Wert eines Multiplikators der Kraftstoffmasse dar. Der Wert des Multiplikators der Kraftstoffmasse beträgt an der Stelle der vertikalen Achse 470 eins. Der Wert des Multiplikators der Kraftstoffmasse wird links der vertikalen Achse 470 verringert und der Wert des Multiplikators der Kraftstoffmasse wird rechts der vertikalen Achse 470 erhöht.
Die Datenpunkte 455 und 457 befinden sich auf der Linie 404. Der Datenpunkt 455 befindet sich bei (X2, Y2) und die Linie 490 stellt eine Entfernung von der horizontalen Achse zu dem Datenpunkt 455 dar. Die Linie 492 stellt eine Entfernung von der vertikalen Achse, wo der Datenpunkt 455 liegt, dar. Der Datenpunkt 457 befindet sich bei (XI, Y1). Der X1-Wert beträgt 1 und der Y1-Wert beträgt null. X2, X1, Y2 und Y1, die in 4 gezeigt sind, veranschaulichen X2, X1, Y2 und Y1, die in den Gleichungen 2 und 3 erwähnt werden, grafisch.
Die Gleichungen der Linien 402, 406, 408 und 412 können ausgehend von den Datenpunkten 450, 452, 460 und 462 zusammen mit dem Gefälle der Linien 404 und 410 bestimmt werden. Zum Beispiel kann die Gleichung der Linie 402 über die Gleichung drei, den Datenpunkt 450 und das Gefälle der Linie 404, das über einen Betrieb des Verbrennungsmotors auf einem Dynamometer bestimmt werden kann, wie in der Beschreibung von 3 erwähnt, bestimmt werden. Das Gefälle der Linie 404 kann für das Gefälle der Linie 402 repräsentativ sein, denn die Linien werden unter ähnlichen Verbrennungsmotor- und Sauerstoffsensorbetriebsbedingungen (z. B. derselben Motordrehzahl und Motorlast) erzeugt. Darum kann das Gefälle der Linie 404, bei der es sich um eine Referenzlinie handelt, angewendet werden, um die Gleichung der Linie 402 zu bestimmen. Zum Beispiel kann, falls das Gefälle der Linie 404 -0,76 beträgt, der Versatz für die Linie 402 ausgehend von der folgenden Gleichung bestimmt werden: 0,2=-0,76(0,7)+Versatz (z. B. Y2=(Gefälle*X1)+Versatz), wenn Y2 0,2 beträgt und X2 0,7 beträgt. Somit beträgt in diesem Beispiel der Versatzwert 0,732. Der Versatzwert kann dann angewendet werden, um zu bestimmen, wo die Linie 402 die horizontale Achse schneidet (z. B. wo Y=0 gilt). Bei dem Wert entlang der horizontalen Achse, wo die Linie 450 die horizontale Achse schneidet, handelt es sich um das Kraftstoffungleichgewicht für den Zylinder. Somit ergibt sich aus dem Lösen der Gleichung 3, wobei der Y-Wert null beträgt, Folgendes: (-0,732/-0,76)= X1 oder 0,963. Der Wert von 0,963 entsprich einem Kraftstoffungleichgewicht für den bewerteten Zylinder von 3,68 % (z. B. 1-0,963). Somit kann, wenn die Betriebsbedingung 450 über das Betrieben des Motors und des Sauerstoffsensors gemäß dem Verfahren aus den 5 und 6 bestimmt ist, die Gleichung der Linie 402 durch das Anwenden eines Referenzgefälles und der Betriebsbedingung zum Bestimmen des Versatzwerts in der Gleichung der Linie, die die Linie 402 beschreibt, bestimmt werden. Sobald der Versatzwert bestimmt ist, kann anschließend das Kraftstoffungleichgewicht über ein Lösen der Gleichung der Linie bestimmt werden, bei der der Y-Wert (z. B. vertikal) gleich null ist. Die Gleichungen der Linien 406, 408 und 412 können wie ausgehend von den Betriebsbedingungen 452, 460 und 462 bestimmt werden. Für die Gleichungen der Linien 408 und 412 wird das Gefälle der Linie 410 aus dem Steuerungsspeicher abgerufen und angewendet, um die Gleichungen dieser Linien zu bestimmen. Die Linien 408, 410 und 412 können als gebildet als Reaktion auf Werte des Multiplikators der Kraftstoffmasse, die größer als ein Wert von eins sind, charakterisiert werden. Die Linien 402, 404 und 406 können als gebildet als Reaktion auf Werte des Multiplikators der Kraftstoffmasse, die kleiner als ein Wert von eins sind, charakterisiert werden.
Nun ist unter Bezugnahme auf die 5 und 6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Zylinderkraftstoffungleichgewichts und Ausgleichen desselben gezeigt. Das Verfahren aus den 5 und 6 kann in das System aus 1 integriert sein oder mit diesem zusammenwirken. Ferner können mindestens Abschnitte des Verfahrens aus den 5 und 6 als ausführbare Anweisungen integriert sein, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, während andere Abschnitte des Verfahrens über eine Steuerung durchgeführt werden können, die Betriebszustände von Vorrichtungen und Aktoren in der physischen Welt umwandelt. Die Schritte 502-512 und 550 können mit einem Verbrennungsmotor durchgeführt werden, der auf einem Dynamometer betrieben wird. Die Schritte 514-528 und 552 können mit einem Verbrennungsmotor durchgeführt werden, der in einem Fahrzeug betrieben wird, das auf einer Straße fährt.
Bei 502, betriebt das Verfahren den Verbrennungsmotor mit vorbestimmten Motordrehzahlen und einer vorbestimmten -last (z.B. Motordrehzahlen zwischen 1000 U/min und 3500 U/min, Motorlasten zwischen 0,2 und 1,2). In einem Beispiel wird der Verbrennungsmotor mit der niedrigsten Motordrehzahl und -last betrieben, wobei die Motordrehzahl und -last schrittweise erhöht werden, bis der Verbrennungsmotor mit allen gewünschten Motordrehzahlen und -lasten betrieben werden kann. Der Verbrennungsmotor rotiert und verbrennt Kraftstoff mit den vorbestimmten Drehzahlen und der vorbestimmten Last. Das Verfahren 500 geht zu 504 über.
Bei 504 führt das Verfahren 500 eine Vielzahl von Stufenänderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von stöchiometrisch zu mager und mager zu stöchiometrisch für jeden Verbrennungsmotorzylinder durch. Ferner kann das Verfahren 500 Stufenänderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von stöchiometrisch zu fett und fett zu stöchiometrisch für jeden Zylinder durchführen. Ferner kann der maximale Wert der Stufenänderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von stöchiometrisch zu mager und mager zu stöchiometrisch variiert werden. Zum Beispiel kann, wenn der Verbrennungsmotor mit 1000 U/min und einer Last von 0,2 betrieben wird, der konstante gewünschte Lambdawert des Verbrennungsmotors mit einem Kraftstoffmultiplikatorwert, der von einem Wert von 1 in einen Wert von 0,75 geändert wird, multipliziert werden, um die Stufenänderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders zu initiieren. Der Kraftstoffmultiplikatorwert wird in einer schrittweisen Art geändert, sodass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der Lambdawert des Verbrennungsmotor sich ebenfalls in einer schrittweisen Art ändern. In einem Beispiel weist der Kraftstoffmultiplikator einen Wert von eins auf und wird dann in einen Wert von 0,75 von einem Zeitpunkt in einen Wert von 1 zu einem nächsten Zeitpunkt geändert, wobei der Kraftstoffmultiplikator keine anderen Werte zwischen 0,75 und 1 annimmt. Nachdem dem Verbrennungsmotor und dem Sauerstoffsensor Zeit gegeben wird, um auf die Änderung des Kraftstoffmultiplikatorwerts zu reagieren, wird der Kraftstoffmultiplikatorwert von dem Wert 0,75 in den Wert 1 geändert. Dieser Prozess kann eine vorbestimmen Anzahl von Malen bei jeder Motordrehzahl und -last wiederholt werden, während die Ausgabe des Sauerstoffsensors überwacht und/oder in dem Direktzugriffsspeicher der Steuerung gespeichert wird. Und, wie vorstehend erwähnt, kann der Kraftstoffmultiplikatorwert bei jeder Motordrehzahl und -last in verschiedene vorbestimmte Werte geändert werden, sodass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der Lambdawert des Verbrennungsmotors zwischen mehreren gewünschten Lambdawerten des Verbrennungsmotors wechseln, sodass Linien, die den in 3 gezeigten Linien gleichen, erzeugt werden können. Das Verfahren 500 geht zu 506 über.
Bei 506 bestimmt das Verfahren 500 Koeffizienten für jeden Zylinder, die eine Ausgabe aus Gleichung 1 ermöglichen, um der Ausgabenreaktion des Sauerstoffsensors zu folgen, wie anhand des Durchführens der Stufenänderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und Lambda des Verbrennungsmotors, das bei 504 beschrieben ist, bestimmt. Der Koeffizient K kann über das Überwachen der Ausgabe des Sauerstoffsensors nach dem Durchführen einer stufenweisen Änderung des Kraftstoffmultiplikators eines Zylinders bestimmt werden, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und den Lambdawert des Zylinders zu ändern. Insbesondere können das Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder der Lambdawert des Zylinders, wie über die Ausgabe des Sauerstoffsensors zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor der stufenweisen Änderung des Kraftstoffmultiplikators bestimmt, überwacht und in dem Steuerungsspeicher gespeichert werden. Ferner kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder der Lambdawert des Zylinders, wie über die Ausgabe des Sauerstoffsensors bestimmt, für einen vorbestimmten Zeitraum (z. B. 3-4 Zeitkonstanten) nachdem die stufenweise Änderung des Kraftstoffmultiplikators geändert worden ist, bestimmt werden, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder den Lambdawert zu ändern. Der Wert von K wird ausgehend von der Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders oder einer Änderung des Lambdas des Zylinders gemäß Werten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders oder dem Lambda des Zylinders vor der Änderung des Kraftstoffmultiplikators, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Zylinders ändert, und den Werten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders oder dem Lambdawert des Zylinders, die/der über den Sauerstoffsensor nach einem vorbestimmten Zeitraum beobachtet werden/wird, bestimmt. Wenn zum Beispiel der Kraftstoffmultiplikator geändert wird, um eine stufenweise Änderung von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erzeugen und die Ausgabe des Sauerstoffsensors eine Lambdaänderung von 0,2 als Reaktion auf den Befehl zur stufenweisen Änderung von 0,2 Lambda anzeigt, dann ist der Wert von K für den Zylinder, der zur Bestimmung eines Luft-Kraft-Ungleichgewichts überwacht wird, auf 0,2 eingestellt. Der Pfeil 255 aus 2 zeigt ein Beispiel eines maximalen Werts des Koeffizienten K an. In diesem Beispiel ist die finale Ausgabe als Reaktion auf den maximalen Wert (z. B. durch die Länge des Pfeils 255 dargestellt) äquivalent zu dem maximalen Wert der Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors. Für eine spezielle Motordrehzahl, Motorlast und Kraftstoffmultiplikatoreinstellung können als Reaktion auf die Vielzahl von stufenweisen Änderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders mehrere Werte von K bestimmt werden. Die mehreren Werte von K können gemittelt werden, um einen Wert von K zu bestimmen, der die Grundlage zum Bestimmen einer Gleichung einer Linie, wie in 4 beschrieben, sein kann. Der Wert von K stellt einen Koeffizienten einer Funktion dar, die die Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt (z. B. den Y- oder vertikalen Wert des Betriebspunkts 450, der in 4 gezeigt ist). Das Verfahren 500 geht zu 508 über.
Bei 508 beurteilt das Verfahren 500, ob Koeffizienten für alle Verbrennungsmotorzylinder bei gewünschten Motordrehzahlen und -lasten bestimmt worden sind oder nicht. Falls ja, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 500 geht zu 510 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 500 geht zu 550 über.
Bei 550 stellt das Verfahren 500 den Verbrennungsmotor auf eine neue Motordrehzahl und/oder -last ein, für die stufenweise Änderungen von einem fetten zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht durchgeführt worden sind. Die Motordrehzahl und -last können über das Einstellen des Drosselöffnungsausmaßes des Verbrennungsmotors eingestellt werden. Zum Beispiel kann das Verfahren 500 die Motorlast um 0,2 erhöhen, bevor weitere Stufenänderungen auf den Lambdawert des Zylinders angewendet werden. Das Verfahren 500 kehrt zu 504 zurück.
Bei 510 bestimmt das Verfahren 500 Gleichungen von geraden Linien für die Zylinder, denen stufenweise Änderungen ihres Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder ihrer Lambdawerte befohlen worden sind. In einem Beispiel ruft das Verfahren 500 Werte der Koeffizienten ab, die die Ausgabe aus Gleichung 1 ermöglichen, um der Ausgabenreaktion des Sauerstoffsensors, wie anhand des Durchführens der Stufenänderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und/oder Lambdas des Zylinders, wie bei 504 beschrieben, bestimmt, zu folgen (z. B. Koeffizienten einer Funktion, die Ausgaben eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf Stufenänderungen der Kraftstoffmasse beschreibt). Das Verfahren 500 ruft ebenfalls die Kraftstoffmassenänderung ab, von der ausgehend der Wert des Koeffizienten bestimmt wird, der eine Ausgabe aus Gleichung 1 ermöglicht, um der Ausgabe des Sauerstoffsensors nach der Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder Lambda des Zylinders zu folgen. Für jeden Koeffizienten, der die Ausgabe aus Gleichung 1 ermöglicht, um der Ausgabenreaktion des Sauerstoffsensors zu folgen, liegt ein entsprechendes Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder einen Lambdawert des Zylinders vor, in das/den der Zylinder geändert worden ist, um seinen sich darauf beziehenden Koeffizienten zu erzeugen, der die Ausgabe aus Gleichung 1 ermöglicht, um der Ausgabe des Sauerstoffsensors zu folgen. Eine Gleichung einer Linie, die am besten zu Daten bei einer speziellen Motordrehzahl und -last passt, kann über ein Verfahren der kleinsten Quadrate und die folgenden Gleichungen bestimmt werden: $Slope = \frac{N \sum x \cdot y - \sum x \sum y}{(N \sum x^{2}) - {(\sum x)}^{2}}$
$Offset = \frac{\sum y - Slope (\sum x)}{N}$
wobei es sich bei dem Gefälle um das Gefälle der Linie handelt, es sich bei N um die Anzahl von Datenpunkten (x, y) handelt, es sich bei x um den Wert handelt, zu dem das Lambda des Verbrennungsmotors von einem Wert von 1 ausgehend geändert wird (z. B. 0,75), es sich bei y um den Wert des Koeffizienten handelt, der die Ausgabe aus Gleichung 1 ermöglicht, um der Ausgabenreaktion des Sauerstoffsensors, wie sie anhand des Durchführens der Stufenänderungen des Luft-Kraftstoffverhältnisses und/oder Zylinderlambdas, wie bei 504 beschrieben, bestimmt ist, zu folgen und es sich bei dem Versatz um den Versatzwert der Linie handelt. Alternativ kann die Gleichung der Linie über nur zwei der Datenpunkte und die Gleichungen 2 und 3 bestimmt werden. Das Verfahren 500 kann Gleichungen von Linien für jedes Paar von Motordrehzahl und -last bestimmen, für das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder der Lambdawert des Zylinders in einer stufenweisen Art geändert worden ist. 3 veranschaulicht die Linien 302, 304, 308, 312, 314 und 318, die gemäß einer Methode der kleinsten Quadrate zu den veranschaulichten Datenpunkten passen. Das Verfahren 500 geht zu 512 über.
Bei 512 speichert das Verfahren 500 die bei 510 bestimmten Gleichungen der geraden Linien in dem Steuerungsspeicher. Die Gleichungen werden in der Form von Gefälle- und Versatzwerten gespeichert. Das Verfahren 500 geht zu 514 über.
Bei 514 beurteilt das Verfahren 500, ob eine Anforderung zum Bewerten eines Ungleichgewichts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Zylindern vorliegt. Die Anforderung kann erzeugt werden, nachdem der Verbrennungsmotor eine vorbestimmte Entfernung zurückgelegt hat oder falls der Verbrennungsmotor für einen vorbestimmten Zeitraum betrieben worden ist. Wenn die Anforderung zum Bewerten eines Ungleichgewichts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Zylindern erfolgt ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 500 geht zu 518 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 500 geht zu 552 über.
Bei 552 stellt das Verfahren 500 Zylinderkraftstoffmengen und -zündzeitpunkte gemäß vorher bestimmten Ungleichgewichten von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen von Zylindern ein (z. B. Ungleichgewichte von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen von Zylindern, die bei 524 bestimmt wurden). Zum Beispiel kann, wenn bestimmt wird, dass ein spezieller Verbrennungsmotorzylinder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, das um 0,25 Luft-Kraftstoff-Verhältnisse magerer ist als befohlen, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Zylinders auf 0,25 Luft-Kraftstoff-Verhältnisse fetter befohlen werden, sodass er mit einem angeforderten oder gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden kann. Ferner kann der Zündzeitpunkt des Zylinders verzögert werden, sodass eine Temperatur des Sauerstoffsensors erhöht werden kann, um den Sauerstoffsensor zu reinigen, im Bestreben, die Luft-Kraftstoff-Abweichung des Zylinders, die mindestens teilweise auf Sauerstoffsensorablagerungen zurückgehen kann, zu eliminieren. Die Kraftstoffmenge und Zündzeitpunkte des Verbrennungsmotors werden ebenfalls als Reaktion auf eine Motordrehzahl, Motorlast, Motortemperatur und Motorumgebungsbetriebsbedingungen eingestellt. Das Verfahren 500 geht zum Ende über.
Bei 518 beurteilt das Verfahren 500, ob der Verbrennungsmotor mit einer vorbestimmten Motordrehzahl und -last betrieben wird. In einem Beispiel, können die Bestimmung und Einstellungen für ein Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht des Zylinders nur bei vorgeschriebenen Motordrehzahlen und -lasten bestimmt werden. Urteilt das Verfahren 500, dass der Verbrennungsmotor mit der vorgeschriebenen Motordrehzahl und -last betrieben wird, wobei es wünschenswert ist, ein Ungleichgewicht des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors zu bestimmen, dann lautet die Antwort Ja und das Verfahren 500 geht zu 520 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 500 kehrt zu 514 zurück. Auf diese Weise kann das Verfahren 500 mit dem Bestimmen und Ausgleichen von Ungleichgewichten von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen zwischen den Verbrennungsmotorzylindern warten, bis der Verbrennungsmotor unter ausgewählten Bedingungen betrieben wird. Das Fahrzeug und der Verbrennungsmotor können auf einer Straße betrieben werden, wenn bestimmt wird, ob der Verbrennungsmotor mit einer vorgeschriebenen Motordrehzahl und -last betrieben wird oder nicht.
Bei 520 führt das Verfahren 500 eine Vielzahl von Stufenänderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder Lambdawerts von stöchiometrisch zu mager und mager zu stöchiometrisch für jeden Zylinder durch. Ferner kann das Verfahren 500 Stufenänderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder von Lambda von stöchiometrisch zu fett und fett zu stöchiometrisch für jeden Zylinder durchführen. Mit anderen Worten, das Verfahren 500 wechselt zwischen stöchiometrischen, fetten und mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnissen für jeden Verbrennungsmotorzylinder, um ein Luft-Kraftstoff-Ungleichgewicht innerhalb der Zylinder zu bestimmen. Ferner kann der maximale Wert der Stufenänderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder Lambda von stöchiometrisch zu mager und mager zu stöchiometrisch variiert werden. Zum Beispiel kann, wenn der Motor mit 1500 U/min und einer Last von 0,4 betrieben wird, der gewünschte Lambdawert des Verbrennungsmotors mit einem Kraftstoffmultiplikatorwert multipliziert werden, der von einem Wert von 1 in einen Wert von 0.85 geändert wird. Der Kraftstoffmultiplikatorwert wird in einer stufenweisen Art geändert, sodass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und/oder der Lambdawert des Verbrennungsmotors sich ebenfalls in einer stufenweisen Art ändern. In einem Beispiel, handelt es sich bei dem Kraftstoffmultiplikator um einen Wert von eins, der dann in einen Wert von 0,85 von einem Zeitpunkt in einen Wert von 1 zu einem nächsten Zeitpunkt geändert wird, wobei der Kraftstoffmultiplikator keine anderen Werte zwischen 0,85 und 1 annimmt. Nachdem dem Verbrennungsmotor und dem Sauerstoffsensor Zeit gegeben wird, um auf die Änderung des Kraftstoffmultiplikatorwerts zu reagieren, wird der Kraftstoffmultiplikatorwert von dem Wert 0,85 in den Wert 1 geändert. Dieser Prozess kann eine vorbestimmen Anzahl von Malen bei jeder Motordrehzahl und -last wiederholt werden, während die Ausgabe des Sauerstoffsensors überwacht und/oder in dem Direktzugriffsspeicher der Steuerung gespeichert wird. Zusätzlich kann der Kraftstoffmultiplikatorwert bei jeder Motordrehzahl und -last in verschiedene vorbestimmte Werte geändert werden, sodass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der Lambdawert des Verbrennungsmotors zwischen verschiedenen gewünschten Lambdawerten des Verbrennungsmotors wechseln. Das Verfahren 500 geht zu 522 über.
Bei 522 bestimmt das Verfahren 500 Koeffizienten für jeden Zylinder, die eine Ausgabe aus Gleichung 1 ermöglichen, um der Ausgabenreaktion des Sauerstoffsensors, wie anhand des Durchführens der Stufenänderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und Lambda des Verbrennungsmotors, das bei 520 beschrieben ist, bestimmt, zu folgen. Der Koeffizient K kann über das Überwachen der Ausgabe des Sauerstoffsensors nach dem Durchführen einer stufenweisen Änderung des Kraftstoffmultiplikators der Zylinder bestimmt werden, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und den Lambdawert der Zylinder zu ändern. Insbesondere können für jeden Zylinder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder der Lambdawert des Zylinders, wie über die Ausgabe des Sauerstoffsensors zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor der stufenweisen Änderung des Kraftstoffmultiplikators bestimmt, überwacht und in dem Steuerungsspeicher gespeichert werden. Ferner kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder der Lambdawert des Zylinders, wie über die Ausgabe des Sauerstoffsensors bestimmt, für einen vorbestimmten Zeitraum (z. B. 3-4 Zeitkonstanten) nachdem die stufenweise Änderung des Kraftstoffmultiplikators geändert worden ist, bestimmt werden, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder den Lambdawert zu ändern. Der Wert von K wird ausgehend von der Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders oder einer Änderung des Lambdas des Zylinders gemäß Werten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders oder dem Lambda des Zylinders vor der Änderung des Kraftstoffmultiplikators, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Zylinders ändert, und den Werten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders oder dem Lambdawert des Zylinders, die/der über den Sauerstoffsensor nach einem vorbestimmten Zeitraum beobachtet werden/wird, bestimmt. Wenn zum Beispiel der Kraftstoffmultiplikator geändert wird, um eine stufenweise Änderung von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder Lambda zu erzeugen und die Ausgabe des Sauerstoffsensors eine Lambdaänderung von 0,2 als Reaktion auf den Befehlt zur stufenweisen Änderung von Lambda von 0,2 anzeigt, dann ist der Wert von K für den Zylinder, der zur Bestimmung eines Luft-Kraft-Ungleichgewichts überwacht wird, auf 0,2 eingestellt. Bei einer speziellen Motordrehzahl, Motorlast und Kraftstoffmultiplikatoreinstellung können als Reaktion auf die Vielzahl von stufenweisen Änderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders mehrere Werte von K bestimmt werden. Das Verfahren 500 geht zu 524 über.
Bei 524 wendet das Verfahren 500 die Gleichungen von geraden Linien, die bei 510 bestimmt wurden, an, um die Abweichungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Verbrennungsmotorzylinder zu bestimmen. Das Verfahren 500 bestimmt ebenfalls Gefälle von Linien, die eine Systemreaktion auf die Stufenänderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder der Lambdas des Zylinders, die bei 520 vorgestellt wurden, beschreiben. Zum Beispiel kann eine Gleichung einer geraden Linie, die eine Beziehung zwischen einem Kraftstoffmassemultiplikator und einem Koeffizienten einer Funktion beschreibt, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse für eine spezielle Motordrehzahl und -last beschreibt, aus einem Speicher abgerufen werden und bei einem Datenpunkt (z. B. x (Kraftstoffmultiplikatorwert), y (Koeffizient einer Funktion, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt)) kann es sich um die Grundlage zum Bestimmen eines Versatzes eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für einen Zylinder handeln. Insbesondere können das für die Linie bei 510 bestimmte Gefälle und der Datenpunkt die Grundlage zum Bestimmen sein, wo eine Linie, die auf dem Datenpunkt und dem Gefälle basiert, die x-Achse (z. B. Kraftstoffmultiplikatorvariable) schneidet, um das Ungleichgewicht des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für den Zylinder zu bestimmen, der auf ein Ungleichgewicht des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses überprüft wird.
Zum Beispiel kann, wenn das bei 510 bestimme Liniengefälle für die aktuelle Drehzahl und Last -0,56 beträgt und der Datenpunkt aus einem Kraftstoffmultiplikatorwert (z. B. 0,8) und einem Koeffizienten einer Funktion, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse (z. B. 0,3) beschreibt, besteht, von der folgenden Gleichung ausgehend bestimmt werden: 0,3=-0,56(,.8)+Versatz (z. B. Y1=(Gefälle*X1)+Versatz), wenn Y1 0,3 ist und X1 0,8 ist. Somit beträgt in diesem Beispiel der Versatzwert 0,748. Der Versatzwert kann dann angewendet werden, um zu bestimmen, wo die Linie, die auf dem ausgehend von dem Koeffizienten und dem Kraftstoffmultiplikator bestimmten Punkt basiert, die horizontale Achse schneidet (z. B. wo Y=0 gilt). Bei dem Wert entlang der horizontalen Achse, wo die Linie die horizontale Achse schneidet, handelt es sich um das Kraftstoffungleichgewicht für den Zylinder. Ein Beispiel dieser Prozedur wird im Hinblick auf 3 erörtert. Das Kraftstoffungleichgewicht für den Zylinder kann über das Lösen von Gleichung 3 bestimmt werden, woraus sich, wenn der Y-Wert null beträgt, folgendes ergibt: (0,748-0,3)/0,56)= X1 oder 0,8. Der Wert von 0,8 entspricht einem Kraftstoffungleichgewicht für den überprüften Zylinder von 20 % (z. B. 1-0,8). Somit kann, wenn die Betriebsbedingung (x (z. B. Kraftstoffmultiplikator), y (z. B. Koeffizient der Gleichung)) über das Betrieben des Verbrennungsmotors und Sauerstoffsensors wie bei 520 bestimmt wird, das bei 510 für gleiche Betriebsbedingungen bestimmte Gefälle der Linie angewendet werden, um den Versatzwert in der Gleichung der Linie, die aktuelle Betriebsbedingungen beschreibt, zu bestimmen. Sobald der Versatzwert bestimmt ist, kann anschließend das Kraftstoffungleichgewicht über ein Lösen der Gleichung der Linie bestimmt werden, bei der der Y-Wert (z. B. vertikal) gleich null ist. Ebenso kann das Ungleichgewicht von Zylindern für andere Verbrennungsmotorzylinder bestimmt werden. Das Verfahren 500 geht zu 526 über.
Bei 526 speichert das Verfahren 500 Ungleichgewichtswerte des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Zylindern für jeden Zylinder in dem Steuerungsspeicher. Das Verfahren 500 geht zu 528 über.
Bei 528 stellt das Verfahren 500 Zylinderkraftstoffmengen und -zündzeitpunkte gemäß vorher bestimmten Ungleichgewichten eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Zylindern ein (z. B. Ungleichgewichte eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Zylindern, die bei 524 bestimmt wurden). Zum Beispiel kann, wenn bestimmt wird, dass ein spezieller Verbrennungsmotorzylinder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, das um 0,25 Luft-Kraftstoff-Verhältnisse magerer ist als befohlen, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Zylinders auf 0,25 Luft-Kraftstoff-Verhältnisse fetter befohlen werden, sodass er mit einem angeforderten oder gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden kann. Ferner kann der Zündzeitpunkt des Zylinders verzögert werden, sodass eine Temperatur des Sauerstoffsensors erhöht werden kann, um den Sauerstoffsensor zu reinigen, im Bestreben, die Luft-Kraftstoff-Abweichung des Zylinders, die mindestens teilweise auf Sauerstoffsensorablagerungen zurückgehen kann, zu eliminieren. Die Kraftstoffmenge und Zündzeitpunkte des Verbrennungsmotors werden ebenfalls als Reaktion auf eine Motordrehzahl, Motorlast, Motortemperatur und Motorumgebungsbetriebsbedingungen eingestellt. Das Verfahren 500 geht zum Ende über.
Das Verfahren aus den 5 und 6 stellt ein Verbrennungsmotorbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst: Einstellen einer Menge an Kraftstoff, die einem Zylinder zugeführt wird, über eine Steuerung gemäß einer Lambdaabweichung des Zylinders, die über eine Linie erzeugt wird, die eine Beziehung zwischen einem Multiplikator der Kraftstoffmasse und einem Koeffizienten einer Funktion beschreibt, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt. Das Verfahren beinhaltet, dass die Funktion eine Zeitkonstante beinhaltet. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen einer Gleichung der Linie ausgehend von einem Punkt, der auf der Linie liegt. Das Verfahren beinhaltet, dass es sich bei einem Gefälle der Linie um einen vorbestimmten Wert handelt, der in einem Steuerungsspeicher gespeichert ist. Das Verfahren beinhaltet, dass die Beziehung über einen zweidimensionalen Verlauf beschrieben ist und dass eine Achse des zweidimensionalen Verlaufs Werte des Multiplikators der Kraftstoffmasse darstellt. Das Verfahren beinhaltet, dass die Lambdaabweichung der Zylinder ausgehend von einem Wert an einem Punkt, wo die Linie die eine Achse schneidet, bestimmt wird. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen des Koeffizienten über das Einstellen einer Masse von Kraftstoff, die dem Zylinder zugeführt wird.
Das Verfahren aus den 5 und 6 stellt ein Verbrennungsmotorbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst: Einstellen einer Menge an Kraftstoff, die einem Zylinder zugeführt wird, über eine Steuerung gemäß einem Gefälle einer Linie, die eine Beziehung zwischen einem Multiplikator der Kraftstoffmasse und einen Koeffizienten einer Funktion beschreibt, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt. Das Verfahren umfasst ferner ein Einstellen eines Zündzeitpunkts des Zylinders gemäß der Linie, die die Beziehung zwischen dem Multiplikator der Kraftstoffmasse und dem Reibungskoeffizienten beschreibt, der eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf die Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen einer Gleichung der Linie ausgehend von einem Punkt, der auf der Linie liegt. Das Verfahren beinhaltet, dass es sich bei dem Gefälle der Linie um einen vorbestimmten Wert handelt, der in einem Steuerungsspeicher gespeichert ist. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen der Beziehung über das Einstellen eines Werts des Multiplikators der Kraftstoffmasse. Das Verfahren beinhaltet, dass die Funktion eine Reaktion erster Ordnung des Sauerstoffsensors auf die Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen eines Punkts auf der Linie über das Betrieben eines Verbrennungsmotors innerhalb eines vorbestimmten Drehzahl-Last-Bereichs.
Es ist anzumerken, dass die hier beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Betätigungselemente und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die in dieser Schrift beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner kann mindestens ein Teil der beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nichttransitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Steuersystem zu programmieren ist. Die Steuerhandlungen können zudem den Betriebszustand von einem oder mehreren Sensoren oder Aktoren in der physischen Welt umwandeln, wenn die beschriebenen Handlungen ausgeführt werden, indem die Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit einer oder mehreren Steuerungen beinhaltet.
Damit ist die Beschreibung abgeschlossen. Bei ihrer Lektüre durch den Fachmann würden viele Änderungen und Modifikationen in den Sinn kommen, ohne vom Geist und Umfang der Beschreibung abzuweichen. Beispielsweise könnte die vorliegende Beschreibung bei Einzylinder-, I3-, I4-, I5-, V6-, V8-, V10- und V12-Motoren, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder alternativen Kraftstoffkonfigurationen betrieben werden, vorteilhaft genutzt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verbrennungsmotorbetriebsverfahren Folgendes: Einstellen einer Menge an Kraftstoff, die einem Zylinder zugeführt wird, über eine Steuerung gemäß einer Lambdaabweichung des Zylinders, die über eine Linie erzeugt wird, die eine Beziehung zwischen einem Multiplikator der Kraftstoffmasse und einem Koeffizienten einer Funktion beschreibt, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet die Funktion eine Zeitkonstante.
In einem Aspekt der Erfindung ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Bestimmen einer Gleichung der Linie ausgehend von einem Punkt, der auf der Linie liegt.
In einem Aspekt der Erfindung handelt es sich bei einem Gefälle der Linie um einen vorbestimmten Wert, der in einem Steuerungsspeicher gespeichert ist.
In einem Aspekt der Erfindung ist die Beziehung über einen zweidimensionalen Verlauf beschrieben und eine Achse des zweidimensionalen Verlaufs stellt Werte eines Multiplikators der Kraftstoffmasse dar.
In einem Aspekt der Erfindung wird die Lambdaabweichung der Zylinder ausgehend von einem Wert an einem Punkt, wo die Linie die eine Achse schneidet, bestimmt.
In einem Aspekt der Erfindung ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Bestimmen des Koeffizienten über das Einstellen einer Masse von Kraftstoff, die dem Zylinder zugeführt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verbrennungsmotorbetriebsverfahren Folgendes: Einstellen einer Menge an Kraftstoff, die einem Zylinder zugeführt wird, über eine Steuerung gemäß einem Gefälle einer Linie, die eine Beziehung zwischen einem Multiplikator der Kraftstoffmasse und einen Koeffizienten einer Funktion beschreibt, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt.
In einem Aspekt der Erfindung ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Einstellen eines Zündzeitpunkts des Zylinders gemäß der Linie, die die Beziehung zwischen dem Multiplikator der Kraftstoffmasse und dem Reibungskoeffizienten beschreibt, der eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf die Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt.
In einem Aspekt der Erfindung ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Bestimmen einer Gleichung der Linie ausgehend von einem Punkt, der auf der Linie liegt.
In einem Aspekt der Erfindung handelt es sich bei dem Gefälle der Linie um einen vorbestimmten Wert, der in einem Steuerungsspeicher gespeichert ist.
In einem Aspekt der Erfindung, ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Bestimmen der Beziehung über das Einstellen eines Werts des Multiplikators der Kraftstoffmasse.
In einem Aspekt der Erfindung beschreibt die Funktion eine Reaktion erster Ordnung des Sauerstoffsensors auf die Stufenänderung der Kraftstoffmasse.
In einem Aspekt der Erfindung ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Bestimmen eines Punkts auf der Linie über das Betrieben eines Verbrennungsmotors innerhalb eines vorbestimmten Drehzahl-Last-Bereichs.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Verbrennungsmotor, der einen Sauerstoffsensor und eine Vielzahl von Zylindern beinhaltet; und eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, zum Bestimmen einer Gleichung einer Linie beinhaltet, die eine Beziehung zwischen einem Multiplikator der Kraftstoffmasse und einem ersten Koeffizienten einer Funktion beschreibt, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Gleichung der Linie ausgehend von einem Gefälle einer Linie, das in einem Steuerungsspeicher gespeichert ist und einem zweiten Koeffizienten der Funktion bestimmt, die eine Ausgabe des Sauerstoffsensors als Reaktion auf die Stufenänderung der Kraftstoffmasse, die an einen Verbrennungsmotorzylinder geliefert wird, beschreibt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Einstellen einer Menge an Kraftstoff, die einem Zylinder zugeführt wird, gemäß einer Lambdaabweichung des Zylinders, die auf der Gleichung der Linie basiert.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Beziehung über einen zweidimensionalen Verlauf beschrieben und dass eine Achse des zweidimensionalen Verlaufs Werte des Multiplikators der Kraftstoffmasse darstellt.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Luft-Kraftstoff-Abweichung ausgehend von einem Wert an einem Punkt, wo die Linie die eine Achse schneidet, bestimmt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch zusätzliche Anweisungen zum Einstellen des Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors als Reaktion auf eine Stelle entlang der Linie, wo der Verbrennungsmotor und der Sauerstoffsensor betrieben werden.

Claims

Verbrennungsmotorbetriebsverfahren, das Folgendes umfasst: Einstellen einer Menge an Kraftstoff, die einem Zylinder zugeführt wird, über eine Steuerung gemäß einer Lambdaabweichung eines Zylinders, die über eine Linie erzeugt wird, die eine Beziehung zwischen einem Multiplikator der Kraftstoffmasse und einem Koeffizienten einer Funktion beschreibt, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Funktion eine Zeitkonstante beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bestimmen einer Gleichung der Linie ausgehend von einem Punkt, der auf der Linie liegt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei es sich bei einem Gefälle der Linie um einen vorbestimmten Wert handelt, der in einem Steuerungsspeicher gespeichert ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Beziehung über einen zweidimensionalen Verlauf beschrieben ist, und wobei eine Achse des zweidimensionalen Verlaufs Werte des Multiplikators der Kraftstoffmasse darstellt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Lambdaabweichung der Zylinder ausgehend von einem Wert an einem Punkt, an dem die Linie die eine Achse schneidet, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bestimmen des Koeffizienten über das Einstellen einer Masse an Kraftstoff, die dem Zylinder zugeführt wird.
System, das Folgendes umfasst: einen Verbrennungsmotor, der einen Sauerstoffsensor und eine Vielzahl von Zylindern beinhaltet; und eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, zum Bestimmen einer Gleichung einer Linie beinhaltet, die eine Beziehung zwischen einem Multiplikator der Kraftstoffmasse und einem ersten Koeffizienten einer Funktion beschreibt, die eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors als Reaktion auf eine Stufenänderung der Kraftstoffmasse beschreibt.
System nach Anspruch 8, wobei die Gleichung der Linie ausgehend von einem Gefälle einer Linie, das in dem Steuerungsspeicher gespeichert ist, und einem zweiten Koeffizienten der Funktion bestimmt wird, die die Ausgabe des Sauerstoffsensors als Reaktion auf die Stufenänderung der Kraftstoffmasse, die einem Verbrennungsmotorzylinder geliefert wird, beschreibt.
System nach Anspruch 8, ferner umfassend das Einstellen einer Menge an Kraftstoff, die einem Zylinder zugeführt wird, gemäß einer Lambdaabweichung des Zylinders, die auf der Gleichung der Linie basiert.
System nach Anspruch 8, wobei die Beziehung über einen zweidimensionalen Verlauf beschrieben ist, und wobei eine Achse des zweidimensionalen Verlaufs Werte des Multiplikators der Kraftstoffmasse darstellt.
System nach Anspruch 8, wobei die Luft-Kraftstoff-Abweichung ausgehend von einem Wert an einem Punkt, an dem die Linie die eine Achse schneidet, bestimmt wird.
System nach Anspruch 8, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Einstellen eines Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors als Reaktion auf eine Stelle entlang der Linie, an der der Verbrennungsmotor und der Sauerstoffsensor betrieben werden.