DE102020125159A1

DE102020125159A1 - Modellierung zum kompensieren von hego-sonden-drift

Info

Publication number: DE102020125159A1
Application number: DE102020125159.9A
Authority: DE
Inventors: David Karl Bidner; Stephen William Magner; William Charles Ruona
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2021-04-01
Also published as: CN112576394A; US11035315B2; US20210095612A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung sieht eine Modellierung zum Kompensieren von HEGO-Sonden-Drift vor. Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Kompensieren von Lambdasondendrift, die durch Wasserstoffdiffusion innerhalb des Abgassystems hervorgerufen wird.In einem Beispiel beinhaltet ein Verfahren ein Einstellen einer einem Motor zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage einer geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle einer Lambdasonde. In dieser Weise können Verzerrungen der Lambdasonde, die sich auf das erfasste AFR auswirken, korrigiert werden.

Description

GEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Kompensieren von HEGO-Sonden-Drift, die durch Wasserstoffdiffusion innerhalb des Abgassystems hervorgerufen wird.
Allgemeiner Stand der Technik
Motoren verbrennen Kraftstoff mit spezifischen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen (AFRs), um eine effiziente Verbrennung und reduzierte Emissionen aufrechtzuerhalten. Fahrzeuge können eine Abgassonde wie bspw. eine beheizten Abgassonde (Heated Exhaust Gas Oxygen - HEGO), die einem Katalysators nachgelagert ist, verwenden, um das AFR nahezu auf Stöchiometrie zu steuern. Dies wird durch Regulieren des AFR auf Grundlage einer Differenz zwischen der HEGO-Ausgabe (z. B. Spannung) von einer vorgegebenen HEGO-Ausgabe (z. B. der Stöchiometrie entsprechend) erreicht. Somit stellen HEGO-Sonden eine auf Rückkopplung basierende Einstellung bereit, um ein Sollwert-AFR aufrechtzuerhalten.
Obwohl sich derartige Emissionssteuersysteme als nützlich herausgestellt haben, kann es sein, dass die Genauigkeit und Effektivität derartiger Systeme durch lange Verwendung und Beeinträchtigung von Komponenten zurückgeht. Die Verbrennung von Luft-Kraftstoff-Gemischen erzeugt einen Abgasstrom, der aus verschiedenen gasförmigen Komponenten, einschließlich Wasserstoff (H2), besteht. Wasserstoff im Abgas kann zu Problemen wie bspw. zu einer verstärkten Bildung von Ammoniak führen.US-Patent Nummer 5433071A (Willey et al., nachfolgend Willey) offenbart, dass die Entfernung von Wasserstoff aus dem Abgasstrom Verschiebungen zu mager aufhebt und dafür sorgt, dass die Lambdasonde und Mittel zur Regelung in geschlossener Schleife das AFR genauer steuern können.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben allerdings Probleme im Zusammenhang mit dem vorstehenden Ansatz erkannt. Bei dem in Willey beschriebenen Ansatz wird ein spezieller Katalysator verwendet, um bevorzugt Wasserstoff aus dem Abgasstrom zu oxidieren, was kostspielig ist und möglicherweise nicht unter allen Bedingungen den gesamten Wasserstoff entfernt. Wenn im Abgas Wasserstoff zurückbleibt, kann der Wasserstoff eine Verzerrung in der Ausgabe einer oder mehrerer Lambdasonden verursachen, was die Emissionssteuerung beeinträchtigen kann.
Kurzdarstellung
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben Verfahren und Systeme herausgearbeitet, welche die Mängel der vorbeschriebenen Ansätze überwinden. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren ein Einstellen einer einem Motor zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage einer geschätzten Wasserstoffmenge in einer Referenzzelle einer Lambdasonde, die in einem an den Motor gekoppelten Abgaskanal positioniert ist. Die Wasserstoffmenge in der Referenzzelle kann zeitgebunden bestimmt werden, indem die Diffusion von Wasserstoff in die und aus der HEGO-Referenzzelle modelliert wird, was dann verwendet werden kann, um beabsichtigte Verschiebungen zu mager auszulösen und/oder das erfasste AFR zu korrigieren, wodurch eine mögliche HEGO-Sonden-Drift ausgeglichen wird, ohne dass kostspielige, hardwarebasierte Lösungen, die zusätzliche Ausfälle innerhalb des Kraftstoffsystems hervorrufen können, erforderlich sind.
Es sollte sich verstehen, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung genauer 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 beseitigen.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Abbildung eines Motorsystems eines Fahrzeugs.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Lambdasonde.
3 bildet ein beispielhaftes physikalisches Modell des Eindringens von Wasserstoff in eine Lambdasonde ab.
4 zeigt eine Reihe von Graphen, welche den Effekt der Wasserstoffdiffusion auf das AFR darstellen.
5 stellt ein Flussdiagramm bereit, das ein Verfahren zum Verwenden einer Wasserstoffdiffusionsmodellierung zum Schätzen einer Wasserstoffmenge in der Referenzzelle einer HEGO-Sonde in zeitgebundener Weise und zum Einstellen von Kraftstoffeinspritzmengen auf Grundlage der geschätzten Wasserstoffmenge darstellt.
6A zeigt einen ersten Teil eines Steuerdiagramms, das eine Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gemäß dem Verfahren von 5 abbildet.
6B zeigt einen zweiten Teil des in 6A präsentierten Steuerdiagramms.
7 zeigt eine Reihe von Verläufen, die Fälle einer Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aufgrund von modelliertem Wasserstoff über eine Reihe von Fahrzyklen hinweg darstellen.

Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Modellieren der Wasserstoffdiffusion in eine und aus einer Referenzzelle einer Lambdasonde, wie bspw. jener einer beheizten Lambdasonde (HEGO-Sonde), um die HEGO-Sonden-Drift zu identifizieren und zu kompensieren, welche durch das Eindringen von Wasserstoff in die Referenzzelle hervorgerufen wird. Sie werden zwar zum Erfassen von Sauerstoff verwendet, doch weisen HEGO-Sonden eine Querempfindlichkeit gegenüber Wasserstoff auf. Das niedrige Molekulargewicht von Wasserstoff kann es ihm ermöglichen, bevorzugt durch Risse und/oder Dichtungen in der HEGO-Sonde zu diffundieren und in die Referenzzelle der HEGO-Sonde einzudringen. Der Wasserstoff in der Referenzzelle bewirkt, dass die HEGO-Sonde ein magereres Gemisch erfasst, als tatsächlich im Abgasstrom vorhanden ist, was zu einer ungenauen AFR-Regelung führt. Ferner kann, da Wasserstoff bei Bedingungen mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis erzeugt wird, die Tatsache, dass die HEGO-Sonde ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfasst, das magerer als das tatsächliche ist, zu noch mehr Wasserstofferzeugung führen, da die dem Motor bereitgestellte Kraftstoffmenge im Bemühen erhöht werden kann, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wieder auf die (erfasste) Stöchiometrie zu bringen, was bewirkt, dass mehr Wasserstoff erzeugt wird. Des Weiteren kann diese überschüssige Wasserstofferzeugung zur Bildung von Ammoniak führen, wodurch Emissionen erhöht werden und möglicherweise die Oberfläche der HEGO-Sonde, die dem Abgas ausgesetzt ist, verändert wird, wodurch die HEGO gegenüber dem Umfang an Reduktionsmittel im Abgas weiter desensibilisiert wird.
Gas, das in die Referenzzelle der HEGO-Sonde eindringt, durchläuft eine elektrochemische Reaktion, die eine Änderung der Ausgabe der Sonde verursacht. Die Ausgabe der HEGO-Sonde kann dann verwendet werden, um das AFR des Fahrzeugs für einen optimalen Fahrzeugbetrieb und saubere Emissionen einzustellen. Somit kann jeglicher Wasserstoff, der in die Referenzzelle der HEGO-Sonde eindringt, die Ausgabe der Sonde verzerren, was sich auf das AFR auswirkt. Wasserstoff kann relativ schnell in die Referenzzelle diffundieren, was durch die Druck- und Temperaturdifferenz zwischen dem Abgasstrom und der Referenzzelle gefördert wird. Die Diffusion von Wasserstoff aus der Referenzzelle in die Umgebungsluft kann allerdings über einen längeren Zeitraum erfolgen, wenn sich der Wasserstoff an der Länge eines an der Referenzzelle angebrachten Entlüftungsrohrs entlang bewegt, um in die Umgebungsluft zu entweichen. Durch Modellieren des Zeitpunkts der Bewegung von Wasserstoff in die und aus der Referenzzelle kann ein Zeitmodell des Effekts von Wasserstoff auf die Ansprechbarkeit der HEGO-Sonde bestimmt werden. Dieses Zeitmodell kann dann verwendet werden, um das erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu korrigieren und dadurch eine jede Verzerrung in der Ausgabe der HEGO-Sonde aufgrund einer Wasserstoffverunreinigung der Referenzzelle zu korrigieren. Im vorliegenden Zusammenhang kann der Begriff „Zeitmodell“ eine Schätzung der Wasserstoffkonzentration in der Referenzzelle einschließen, welche die Zeitspanne wiedergibt, die erforderlich ist, damit der Wasserstoff aus der Referenzzelle heraus diffundiert, was länger als die Zeitspanne sein kann, welche erforderlich ist, damit der Wasserstoff in die Referenzzelle hinein diffundiert. In dieser Weise kann selbst dann, wenn sich die Betriebsbedingungen ändern und kein Wasserstoff mehr im Abgas vorhanden ist, das sich durch den Abgaskanal und an der HEGO-Sonde vorbei bewegt, Wasserstoff in der Referenzzelle der HEGO-Sonde vorhanden sein. Durch Verwenden des Zeitmodells kann diese zusätzliche Zeit, in der Wasserstoff in der Referenzzelle, nicht jedoch im Abgas vorhanden ist, ausgeglichen werden, was die Genauigkeit der Erfassung und die Kompensation des Wasserstoffs in der Referenzzelle der HEGO-Sonde erhöhen kann.
Wie in 1 gezeigt, kann ein Motorsystem eine HEGO-Sonde stromabwärts einer Emissionssteuervorrichtung beinhalten. Ein schematischer Querschnitt einer beispielhaften Lambdasonde, bei der es sich um eine HEGO-Sonde handeln kann, der ihre Schlüsselkomponenten, einschließlich der Referenzzelle, angibt, ist in 2 bereitgestellt. Obwohl die Konstruktion der HEGO-Sonde optimiert ist, um zu verhindern, dass Abgas die Referenzzelle verunreinigt, können geringfügige Undichtigkeiten auftreten. Zwischen dem Abgasstrom und der HEGO-Referenzzelle besteht eine höhere Druck- und Temperaturdifferenz, welche die Wasserstoffdiffusion durch derartige Undichtigkeiten verstärken kann. Ein physikalisches Modell der Wasserstoffdiffusion in die und aus der HEGO-Referenzzelle ist in 3 dargestellt und weiter in 4 demonstriert. 4 zeigt den Effekt der Wasserstoffdiffusion in die HEGO-Referenzzelle auf das erfasste AFR im Vergleich zum tatsächlichen AFR. Durch Modellieren der Diffusion von Wasserstoff in die und aus der Referenzzelle in einem Steuersystem kann ein Zeitmodell des HEGO-Versatzes aufgrund von Wasserstoff bestimmt und verwendet werden, um Motorkraftstoffmengen einzustellen, wie in 5 und 6 dargelegt. Beispielhafte Verläufe von Fällen modellbasierter Kraftstoffanpassungen unter verschiedenen Fahrbedingungen sind in 7 gezeigt.
1 ist eine schematische Darstellung, die einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10 zeigt, der in einem Antriebssystem eines Automobils enthalten sein kann. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das eine Steuerung 12 beinhaltet, und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Ein Brennraum (d. h. ein Zylinder) 30 des Motors 10 kann Brennraumwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36 aufweisen. Der Kolben 36 kann an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, sodass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem an mindestens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Startvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
Der Brennraum 30 kann Ansaugluft von einem Ansaugkrümmer 44 über einen Ansaugkanal 42 aufnehmen und Verbrennungsgase über einen Abgaskanal 48 abführen. Der Druck und die Temperatur innerhalb des Abgaskanals 48 können durch einen Abgasdrucksensor 148 bzw. einen Abgastemperatursensor 150 bestimmt werden. Der Ansaugkrümmer 44 und der Abgaskanal 48 können über ein jeweiliges Einlassventil 52 und Auslassventil 54 selektiv mit dem Brennraum 30 kommunizieren. In einigen Ausführungsformen kann der Brennraum 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile aufweisen. In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und Auslassventil 54 durch Nockenbetätigung über einen oder mehrere Nocken gesteuert werden und eines oder mehrere von Systemen zur Nockenprofilverstellung (CPS), zur variablen Nockenansteuerung (VCT), zur variablen Ventilansteuerung (VVT) und/oder zum variablen Ventilhub (VVL), die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, verwenden, um den Ventilbetrieb zu variieren. Die Position des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 kann durch einen Positionssensor 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Beispielsweise kann der Zylinder 30 alternativ ein Einlassventil, das per elektrischer Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das per Nockenbetätigung gesteuert wird, einschließlich CPS- und/oder VCT-Systemen, beinhalten.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zum Bereitstellen von Kraftstoff an diesen konfiguriert sein. Als ein nicht einschränkendes Beispiel beinhaltet der Zylinder 30 der Darstellung nach eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66, der Kraftstoff von dem Kraftstoffsystem 172 zugeführt wird. Die Einspritzvorrichtung 66 ist in der Darstellung direkt mit dem Zylinder 30 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zur Pulsbreite eines Signals FPW direkt in diesen einzuspritzen, das von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 68 empfangen wird. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eine sogenannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ (direct injection) bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 30 bereit.
Es versteht sich, dass die Einspritzvorrichtung 66 in einer alternativen Ausführungsform eine Saugrohreinspritzvorrichtung sein kann, die Kraftstoff in das Saugrohr stromaufwärts von dem Zylinder 30 bereitstellt. Es versteht sich außerdem, dass der Zylinder 30 Kraftstoff von einer Vielzahl von Einspritzvorrichtungen, wie etwa einer Vielzahl von Einspritzvorrichtungen mit einer Düse pro Einlasskanal, einer Vielzahl von Direkteinspritzvorrichtungen oder einer Kombination davon, erhalten kann.
Ein Einlasskanal 42, weiter unter Bezug auf 1, kann eine Drossel 62 mit einer Drosselklappe 64 aufweisen. In diesem konkreten Beispiel kann die Position der Drosselklappe 64 durch die Steuerung 12 über ein Signal variiert werden, das einem Elektromotor oder einem Aktor bereitgestellt wird, der in der Drossel 62 enthalten ist, wobei es sich um eine Konfiguration handelt, die gewöhnlich als elektronische Drosselsteuerung (ETC) bezeichnet wird. In dieser Weise kann die Drossel 62 dazu betrieben werden, die Ansaugluft zu variieren, die dem Brennraum 30 neben anderen Motorzylindern bereitgestellt wird. Die Position der Drosselklappe 64 kann der Steuerung 12 durch das Drosselpositionssignal TP bereitgestellt werden. Der Ansaugkanal 42 kann einen Luftmassensensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 zum Bereitstellen der jeweiligen Signale MAF und MAP an die Steuerung 12 beinhalten.
Ein Zündsystem 88 kann dem Brennraum 30 unter ausgewählten Betriebsmodi als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von der Steuerung 12 über die Zündkerze 92 einen Zündfunken bereitstellen. Obwohl Fremdzündungskomponenten gezeigt sind, können der Brennraum 30 oder ein oder mehrere andere Brennräume des Motors 10 in einigen Ausführungsformen in einem Kompressionszündungsmodus mit oder ohne Zündfunken betrieben werden.
Der Darstellung nach ist eine stromaufwärtige Abgassonde 126 stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 an den Abgaskanal 48 gekoppelt. Der stromaufwärts gelegene Sensor 126 kann ein beliebiger geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Angabe eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases sein, wie etwa eine lineare Breitbandlambdasonde oder UEGO-Sonde (Breitband- oder Weitbereichslambdasonde), eine binäre Schmalbandlambdasonde oder EGO-Sonde, eine HEGO-Sonde (beheizte EGO-Sonde), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. In einer Ausführungsform ist die stromaufwärtige Abgassonde 126 eine UEGO, die zum Bereitstellen einer Ausgabe ausgelegt ist, wie etwa eines Spannungssignals, das zu der im Abgas vorhandenen Sauerstoffmenge proportional ist. Die Steuerung 12 verwendet die Ausgabe dazu, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) des Abgases zu bestimmen.
In der Darstellung ist die Emissionssteuervorrichtung 70 entlang des Abgaskanals 48 stromabwärts der Abgassonde 126 angeordnet. Die Vorrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC) sein, der dazu ausgelegt ist, NOx zu reduzieren und CO und unverbrannte Kohlenwasserstoffe zu oxidieren. In manchen Ausführungsformen kann es sich bei der Vorrichtung 70 um eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen daraus handeln. Stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 befindet sich eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) 152. Die SCR-Vorrichtung 152 kann eine passive SCR-Vorrichtung sein, die Ammoniak speichert, das in einem TWC (z. B. in der Emissionssteuervorrichtung 70) unter leicht fetten Bedingungen erzeugt wird, und das gespeicherte Ammoniak kann dann verwendet werden, um NOx-Emissionen zu reduzieren, wenn der Motor in den Magerbetrieb wechselt. In einigen Beispielen kann die SCR-Vorrichtung 152 die einzige NOx-Steuervorrichtung in dem Abgassystem sein; bspw. liegt im Abgassystem keine NOx-Falle vor. In einigen Beispielen kann die Emissionssteuervorrichtung 70 eine TWC sein, und die TWC und die SCR-Vorrichtung können die einzigen in dem Abgassystem vorhandenen Emissionssteuervorrichtungen sein. In anderen Beispielen kann das Abgassystem einen TWC, eine SCR-Vorrichtung und einen Partikelfilter und keine anderen Emissionssteuervorrichtungen beinhalten.
Es ist gezeigt, dass eine zweite, stromabwärtige Abgassonde 128 stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 an den Abgaskanal 48 gekoppelt ist. Bei der stromabwärtigen Sonde 128 kann es sich um jeden beliebigen geeigneten Sensor zum Bereitstellen einer Angabe eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases handeln, wie etwa eine UEGO, EGO, HEGO usw. Die stromabwärtige Sonde 128 kann ein Entlüftungsrohr 146 aufweisen, das an einer inneren Referenzzelle angebracht ist. Das Entlüftungsrohr 146 mündet in die Umgebungsluft. Das Entlüftungsrohr 146 kann die innere Referenzzelle in der stromabwärtigen Sonde 128 mit der Umgebungsluft verbinden. In einer Ausführungsform ist die stromabwärtige Sonde 128 eine HEGO, die dazu ausgelegt ist, die relative Anreicherung oder Abmagerung des Abgases anzugeben, nachdem es den Katalysator passiert hat. Demnach kann die HEGO-Sonde eine Ausgabe in Form eines Schaltpunkts oder des Spannungssignals an dem Punkt, an dem das Abgas von mager auf fett wechselt, bereitstellen.
Ferner kann in den offenbarten Ausführungsformen ein System zur Abgasrückführung (AGR) einen gewünschten Teil des Abgases über den AGR-Kanal 140 vom Abgaskanal 48 zum Einlasskanal 42 leiten. Der an dem Einlasskanal 42 bereitgestellte Umfang der AGR kann durch die Steuerung 12 über das AGR-Ventil 142 variiert werden. Ferner kann ein AGR-Sensor 144 innerhalb des AGR-Kanals angeordnet sein und eine Angabe von einem oder mehreren von Druck, Temperatur und Konzentration des Abgases bereitstellen. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System dazu verwendet werden, die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs im Inneren des Brennraums zu regulieren.
Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes beinhaltet: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Festwertspeicherchip 106 gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen Datenbus. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erläuterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassenstroms (MAF) von dem Luftmassenstromsensor 120; der Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von dem Temperatursensor 112, der an die Kühlhülse 114 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (PIP) von dem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; einer Drosselposition (TP) von einem Drosselpositionssensor und eines Absolutkrümmerdruck(MAP)-Signal von dem Sensor 122. Das Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden.
Auf den Festwertspeicher 106 eines Speichermediums können computerlesbare Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die von dem Prozessor 102 zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die vorweggenommen, jedoch nicht ausdrücklich aufgeführt werden, ausgeführt werden können.
Wie vorbeschrieben, zeigt 1 lediglich einen Zylinder eines Mehrzylindermotors, und jeder Zylinder kann gleichermaßen einen eigenen Satz Einlass-/Auslassventile, Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Zündkerzen usw. beinhalten. Lambdasonden werden häufig in Verbrennungsmotoren (1) verwendet, um Angaben zu verschiedenen Bestandteilen in Gasen bereitzustellen.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer luftbasierten Lambdasonde 200, die dazu ausgelegt ist, eine Konzentration an Sauerstoff (O₂) in einem Ansaugluftstrom in einem Ansaugkanal oder einem Abgasstrom in einem Abgaskanal zu messen. In einigen Beispielen kann die Sonde 200 eine HEGO-Sonde sein, wie in 1 gezeigt, wie beispielsweise die stromabwärtige Sonde 128. Im Folgenden kann die Lambdasonde 200 als HEGO-Sonde 200 bezeichnet werden.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die HEGO-Sonde 200 eine Vielzahl von Schichten aus einem oder mehreren Materialien, die in einer gestapelten Konfiguration angeordnet sind. Diese Vielzahl von Schichten ist in der Ansicht 202, die einen vergrößerten Querschnitt der Sondenspitze der HEGO-Sonde 200 mit entfernter Kappe 216 abbildet, ausführlicher gezeigt. In der Ausführungsform von 2 sind drei Schichten abgebildet, wozu die Elektrodenschicht 204 und die Elektrodenschicht 208 zählen, die durch eine Festelektrolytschicht 206 getrennt sind, welche in der Lage ist, ionischen Sauerstoff zu leiten. Die Elektrodenschichten 204 und 208 können aus verschiedenen geeigneten Materialien bestehen. In einigen Ausführungsformen können die Elektrodenschichten 204 und 208 zumindest teilweise aus einem Material bestehen, das die Spaltung von molekularem Sauerstoff katalysiert. Zu Beispielen für solche Materialien zählen unter anderem Elektroden, die Platin und/oder Silber enthalten. Zu Beispielen für geeignete Festelektrolyte, welche die Elektrolytschicht 206 umfassen können, gehören unter anderem Materialien auf Zirconiumoxidbasis.
In einigen Ausführungsformen kann außerdem eine Heizvorrichtung 210 in thermischer Kommunikation mit den Schichten angeordnet sein, um die Ionenleitfähigkeit der Schichten zu erhöhen. Die abgebildete Lambdasonde ist zwar aus drei Schichten ausgebildet, doch versteht es sich, dass die Lambdasonde eine andere geeignete Anzahl an Schichten für zusätzliche Verbesserungen (z. B. spezifische Katalyse, zusätzliche Diffusion, modifizierte Adsorption) aufweisen kann. Innerhalb der in Ansicht 202 gezeigten Sondenspitze befindet sich eine Referenzzelle 212, die einen kleinen Einlass für Umgebungsluft aufweist, die außerhalb des Abgassystems durch einen Körper 218 der HEGO-Sonde 200 entnommen wird.
Das Paar erfassender Elektrodenschichten 204 und 208 erfasst einen Konzentrationsgradienten, der sich aufgrund dessen, dass eine Sauerstoffkonzentration im Abgas über oder unter dem stöchiometrischen Niveau liegt, in der Elektrolytschicht 206 entwickeln kann. Eine hohe Sauerstoffkonzentration kann durch ein mageres Abgasgemisch entstehen, wohingegen eine niedrige Sauerstoffkonzentration durch ein fettes Gemisch entstehen kann. Die Elektrodenschicht 208 ist zudem Umgebungsluft ausgesetzt, die in der Referenzzelle 212 vorhanden ist. Die Umgebungsluft wird durch die HEGO-Sonde 200 ausreichend erwärmt, wobei der Unterschied in der Konzentration von Sauerstoffmolekülen zwischen dem Abgas und der Umgebungsluft Sauerstoffionen von einer höheren auf eine niedrigere Konzentration bringt, wodurch eine Spannungsdifferenz an den Elektrodenschichten 204 und 208 erzeugt wird. Je weiter das fette Abgas im Vergleich zur Umgebungsluft ohne Reduktionsmittel hinsichtlich des AFR entfernt ist, desto höher ist das Spannungspotential. Wenn die Umgebungsluft ein gewisses Maß an Reduktionsmitteln enthält, wie etwa vereinzelten Wasserstoff, ist die Spannung niedriger.
Während des Motorbetriebs strömt der Abgasstrom 214 an der HEGO-Sonde 200 entlang und diffundiert durch die Elektrolytschicht 206. Da der Druck und die Temperatur innerhalb des Abgasrohrs eines Fahrzeugs in Bezug auf jene in der HEGO-Referenzzelle 212 während des Motorbetriebs höher sind, kann ein gewisses Eindringen von Wasserstoff in die Referenzzelle 212 an Dichtungen, Schnittstellen usw. der HEGO-Sonde 200 zwischen der Referenzzelle 212 und dem Abgaskanal auftreten. Wasserstoff ist das kleinste Molekül, das im Abgasstrom erzeugt wird, wodurch es eher als andere erzeugte Moleküle in der Lage ist, in die Referenzzelle 212 zu diffundieren. Ferner kann sich die Konzentration von Wasserstoff innerhalb des Abgasstroms während eines anhaltendem fetten oder stöchiometrischen Betriebs aufbauen. Wasserstoff in der Referenzzelle 212 kann über ein Entlüftungsrohr 220, das die Referenzzelle 212 mit der Umgebungsluft verbindet, in die Umgebungsluft diffundieren. Diese Diffusion benötigt jedoch Zeit, da der Wasserstoff von der Referenzzelle 212 in das Entlüftungsrohr 220, an der Länge des Entlüftungsrohrs 220 entlang und in die Umgebungsluft wandern muss. Somit kann die Querempfindlichkeit der HEGO-Referenzzelle 212 gegenüber Wasserstoff die Ausgabe des HEGO-Sonde 200 verzerren und magerere Verhältnisse als die tatsächlichen melden, da Wasserstoff die Referenzzelle 212 dahingehend verändert, dass sie tatsächlich fetter als die angenommene magere Umgebungsluft ohne Reduktionsmittel ist, wodurch über die Schichten 208 und 206 eine geringere Spannung erzeugt wird. Ferner kann eine durch Wasserstoffverunreinigung in der Referenzzelle 212 verursachte Verzerrung nicht behoben werden, bis die Konzentration von Wasserstoff in der Referenzzelle 212 in die Umgebungsluft diffundiert ist. Dementsprechend kann die Wasserstoffdiffusion in die HEGO-Referenzzelle 212 dazu führen, dass das Kraftstoffsystem das Abgas weiter anreichert, was das Problem der Wasserstofferzeugung noch verschärft.
Somit kann gemäß hier offenbarten Ausführungsformen die Diffusion von Wasserstoff in die und aus der Referenzzelle 212 modelliert werden, was anschließend verwendet werden kann, um eine mögliche Drift der HEGO-Sonde auszugleichen. Ein Echtzeitmodell der Ansprechbarkeit der HEGO-Sonde auf Wasserstoff im Abgas kann verwendet werden, um die Wasserstoffdiffusion in die Referenzzelle 212 zu kompensieren und die Kraftstoffregelung in einer offenen oder geschlossenen Schleife während des Fahrzeugbetriebs zu korrigieren.
3 bildet ein physikalisches Modell 300 zum Eindringen von Wasserstoff in eine HEGO-Referenzzelle 302 ab. Die HEGO-Referenzzelle 302 ist ein nicht einschränkendes Beispiel für die Referenzzelle 212 der HEGO-Sonde 200; sie ist mit einem Kanal 304 verbunden. Der Kanal 304 trägt ein Entlüftungsrohr, das an der HEGO-Referenzzelle 302 angebracht ist und sich über die Länge des Kanals 304 erstreckt, um in die Umgebungsluft 306 zu münden. Das Entlüftungsrohr kann Wasserstoff aus der Referenzzelle 302 abführen, wie im physikalischen Modell 300 gezeigt. Während des Motorbetriebs kann der Abgasstrom (z. B. Abgabe vom Motor und an einem oder mehreren Katalysatoren vorbei) die Referenzzelle 302 passieren, wenn er aus dem Abgasrohr austritt.
Der Druck und die Temperatur des Abgases im Abgasrohr können in Bezug auf den Druck und die Temperatur in der HEGO-Referenzzelle 302 höher sein. Diese Druck- und Temperaturdifferenz kann die Wasserstoffdiffusion über Risse und Dichtungen an der Schnittstelle zwischen der Referenzzelle 302 und dem Abgasstrom in die Referenzzelle 302 fördern. Außerdem kann ein Druck- und Temperaturunterschied zwischen der Referenzzelle 302 und dem Gas im Kanal 304 und der Umgebungsluft bestehen, was die Wasserstoffdiffusion aus der Referenzzelle 302 in den Kanal 304 fördern kann. Diese Diffusion von Wasserstoff ist bei Verlauf 308 des physikalischen Modells 300 abgebildet.
Verlauf 308 bildet die Diffusion von Wasserstoff aus dem Abgasstrom in die Referenzzelle 302 und aus dem Kanal 304 in die Umgebungsluft 306 ab. Die Wasserstoffkonzentration (ppm), auf der y-Achse, ist im Verhältnis zum Abstand auf der x-Achse gezeigt. Die x-Achse beginnt bei Abstandspunkt 0 oder d0, der ein Punkt innerhalb des Abgasstroms 214 unmittelbar vor der Referenzzelle 302 ist. Ein erster Abstand d1 des Verlaufs 308 gibt die Schnittstelle zwischen dem Abgasstrom und der Referenzzelle 302 an. Ein zweiter Abstand d2 des Verlaufs 308 gibt den Übergangspunkt von der Referenzzelle 302 zum Kanal 304 an. Ein dritter Abstand d3 des Verlaufs 308 gibt an, wo der Kanal 304 in die Umgebungsluft 306 mündet.
Wie in dem beispielhaften Verlauf 308 gezeigt, kann die Wasserstoffkonzentration 310 im Abgasstrom (z. B. von d0 bis d1) relativ hoch sein. Die Wasserstoffkonzentration 310 von d1 bis d2 ist zwar niedriger als die Konzentration im Abgasstrom, aber sie ist erfassbar, da Wasserstoff in die Referenzzelle 302 diffundiert. Die Wasserstoffkonzentration 310 kann von d1 zu d2 relativ stabil bleiben und eine allmähliche Abnahme zeigen, wenn Wasserstoff bei d2 aus der Referenzzelle 302 in den Kanal 304 diffundiert. Die Wasserstoffkonzentration 310 setzt diesen abnehmenden Trend fort, wenn Wasserstoff bei d3 durch den Kanal 304 und in die Umgebungsluft 306 hinaus diffundiert. Vor dem Hintergrund dieser Erkenntnisse können durch Modellieren der Diffusion von Wasserstoff in die HEGO-Referenzzelle 302 und der Diffusion aus dem Kanal 304 heraus die zeitbezogenen Reaktionen des HEGO-Sonden-Versatzes aufgrund von Wasserstoff modelliert und verwendet werden, um Motorkraftstoffmengen anzupassen, wie etwa das Auslösen von absichtlichen Verschiebungen hin zu mager. Das physikalische Modell 300 des Eindringens von Wasserstoff in die HEGO-Referenzzelle ist ferner in 4 demonstriert.
4 zeigt eine Reihe von Verläufen 400, die den Effekt der Wasserstoffdiffusion in eine Lambdasonden-Referenzzelle, etwa die Referenzzelle 302 von 3, auf das AFR während des Fahrzeugbetriebs darstellen. Ein erster Verlauf 402 bildet die Fahrzeuggeschwindigkeit (mph) 410 im Zeitverlauf ab. Ein zweiter Verlauf 404 bildet den Fahrzeugabgasdruck (inHg) 412 im Zeitverlauf ab. Ein dritter Verlauf 406 bildet die Fahrzeugabgastemperatur (°C) 414 im Zeitverlauf ab. Ein vierter Verlauf 408 bildet das erfasste AFR 416, das tatsächliche AFR 420 und den Effekt von Wasserstoff auf Lambda 418 im Zeitverlauf ab. Alle Verläufe sind auf die Zeit bezogen, was an der x-Achse erkennbar ist, die in Sekunden eingeteilt ist.
Nach einer Pedalbetätigung zeigt der Verlauf 402 einen Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit 410 kurz nach Zeitpunkt 1 oder t1. Infolgedessen nehmen der Abgasdruck 412 und die Abgastemperatur 414 zu, wie durch Spitzen bei t1 in den Verläufen 404 bzw. 406 angegeben. Das erfasste AFR 416, wie durch die Steuerung 12 auf Grundlage der Ausgabe von einer Lambdasonde wie bspw. der HEGO-Sonde 200 bestimmt, zeigt bei t1 keine Schwankung und bleibt konstant nahe Stöchiometrie. Das tatsächliche AFR 420, wie mittels Chemie bestimmt, zeigt hingegen, dass das AFR kurz nach der Pedalbetätigung bei t1 fett angestiegen ist. Das gleiche Muster lässt sich bei t2 beobachten. Bei t2 erfolgt eine Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit 410, der Abgasdruck 412 steigt, die Abgastemperatur 414 steigt, das erfasste AFR 416 bleibt stabil und das tatsächliche AFR 420 steigt fett an. Somit kann infolge des erhöhten Abgasdrucks 412 und der erhöhten Abgastemperatur 414 und aufgrund der fetten Spitzen, bei denen Wasserstoff durch den Motor erzeugt wird und im Abgas vorhanden ist, Wasserstoff in die HEGO-Referenzzelle diffundieren, was zu einer Verzerrung bei der Lambdasonde aufgrund von deren Querempfindlichkeit gegenüber Wasserstoff führt. Diese Verzerrung wird durch die Differenzen zwischen dem erfassten AFR 416 und dem tatsächlichen AFR 420, die nach t2 beobachtet werden, offensichtlich.
Ferner ist das befohlene/Sollwert-Luft-Kraftstoff-Verhältnis während des bei den Verläufen 400 gezeigten Motorbetriebs im Allgemeinen ein langer, anhaltender stöchiometrischer Dauerbetrieb. Unter diesen Bedingungen wird Wasserstoff nicht absichtlich erzeugt, aber aufgrund einer geringfügigen fetten Verzerrung, die es dem Katalysator ermöglicht, Motor-NOx zu verbrauchen, kann so viel Wasserstoff erzeugt werden, dass er sich im Abgas ansammelt und in die Referenzzelle der HEGO-Sonde diffundiert. Dieser Wasserstoffeffekt tritt am deutlichsten bei Fahrbedingungen im stationären Zustand mit minimalen fetten Spitzen, wie in Bezug auf 7 weitergehend beschrieben, hervor. Wie bei t1 in Verlauf 408 gezeigt, verzerrt die Wasserstoffdiffusion in die Referenzzelle die Ausgabe der HEGO-Sonde, sodass diese ein magereres als das tatsächliche Abgas und ein weniger fettes AFR als das Soll-AFR der Steuerung 12 (1) angibt, was zu einer geringfügigen Korrektur, welche die Kraftstoffzufuhr zum Motor ansteigen lässt, und zu einer erhöhten Differenz zwischen dem erfassten AFR 416 und dem tatsächlichen AFR 420 führt. Wenn der Betrieb bei Annäherung von t2 und t3 fortgesetzt wird, wird weiterhin Wasserstoff innerhalb des Abgasstroms erzeugt und der Wasserstoff diffundiert weiterhin in die Referenzzelle der HEGO-Sonde. Der Wasserstoff in der Referenzzelle der HEGO-Sonde führt zu einer ungenauen Sauerstoffreferenzkonzentration, was dazu führt, dass die HEGO-Sonde ein magereres als das tatsächliche AFR ausgibt. Um das AFR auf den Sollwert zurückzubringen, kann die Steuerung 12 befehlen, dass dem Motor zusätzlicher Kraftstoff zugeführt wird. Im Laufe der Zeit, wie zwischen t2 und t3 gezeigt, kann die Ausgabe der HEGO-Sonde ein nahezu stöchiometrisches AFR anzeigen (wie durch das erfasste AFR 416 gezeigt), dennoch kann das tatsächliche AFR fett sein (wie durch das tatsächliche AFR 420 gezeigt). Bei t3 zeigt das erfasste AFR 416 als Reaktion auf eine Pedalfreigabe eine magere Spitze, wohingegen das tatsächliche AFR 420 fett ansteigt und dann mager wird, wenn aufgrund einer Kraftstoff-Schubabschaltung (DFSO) Frischluft durch den Motor strömt, um dann erneut auf fett anzusteigen, wenn die Verbrennung erneut gestartet wird und ein überschüssiges Kohlenmonoxid verwendet wird, um den Katalysator zu reaktivieren. Die HEGO-Sonde scheint sich vorübergehend wieder auf den korrekten Betrieb einzustellen, ein stetiger Abgasmassenstrom bewirkt jedoch, dass sich erneut Wasserstoff in der HEGO-Sonde aufbaut, was dazu führt, dass die HEGO-Sonde erneut gegenüber dem tatsächlichen fetten AFR desensibilisiert wird.
Zu einem vierten Zeitpunkt, t4, tritt ein weiteres DFSO-Ereignis ein, wodurch der Abgasmassenstrom geringer sein wird, wenn der Motor die Verbrennung wiederaufnimmt (um das Fahrzeug mit einer geringeren Geschwindigkeit zu betreiben). Bei t4 tritt ein geringfügiger anfänglicher fetter Anstieg auf, wie durch das tatsächliche AFR 420 gezeigt, und bei Wiederanschaltung des Katalysators nimmt die HEGO-Sonde den erwarteten Betrieb wieder auf. Dem Aufbau von Wasserstoff in der Referenzzelle scheint das Ausmaß der Entlüftungsrohrdiffusion bei diesem anhaltenden, aber geringeren Abgasmassenstrom zu entsprechen. Sobald die Wasserstoffdiffusion in die Referenzzelle die Ausgabe der HEGO-Sonde verzerrt, führt die fortgesetzte Wasserstofferzeugung während des stationären Betriebs demzufolge zu einer weiteren Verzerrung aufgrund der Rückkopplungssteuerung und/oder einer erhöhten Diffusion von Wasserstoff in die HEGO-Referenzzelle. Ferner kann es zu einer Verzögerung zwischen dem Moment, in dem Wasserstoff im Abgas abnimmt und/oder nicht mehr erzeugt wird, und dem Moment, in dem der Wasserstoff in der Referenzzelle und dem Entlüftungsrohr in die Umgebung hinaus diffundiert, kommen, weshalb es sein kann, dass die HEGO-Sonde selbst dann weiterhin eine Verzerrung aufweist, nachdem kein Wasserstoff mehr erzeugt wird, bis sich der Wasserstoff in der Referenzzelle verflüchtigt hat. Sobald der Effekt von Wasserstoff eingesetzt hat und sich fettere Bedingungen entwickeln, können sich des Weiteren andere Reduktionsmittel (wie Ammoniak) auf Oberflächen der HEGO-Sonde legen, wodurch die Sonde weiter desensibilisiert wird. Somit müssen die desensibilisierenden Effekte anderer Reduktionsmittel verschwinden, bevor die HEGO-Sonde ihre Funktionsfähigkeit ohne Verzerrung wiedererlangen kann.
Somit kann Wasserstoff während fetter AFR-Bedingungen erzeugt werden, und wenn das Kraftstoffversorgungssystem nie mager wird, ermöglicht das Fehlen von Sauerstoff, der über die chemischen Schichten auf dem Katalysatorträger gespült wird, dass sich die Wasserstoffkonzentration im Abgassystem aufbaut. Der Motor kann beispielsweise periodisch fett betrieben werden, um Ammoniak für eine nachgelagerte, passive SCR-Vorrichtung (z. B. die SCR-Vorrichtung 152) zu erzeugen. Wenn der Motor über einen längeren Zeitraum nach dem fetten Betrieb ohne mageren Ausschlag betrieben wird, kann der Wasserstoff im Abgas beginnen, in die HEGO-Sonde einzudringen. Die Temperatur und der Druck im Abgas fördern eine Diffusion von Wasserstoff in die Referenzzelle, was eine weitere Verzerrung hin zu fett und noch höhere Wasserstoffniveaus verursacht. Dies sind die gleichen Bedingungen, unter denen ungewollte Reaktionen stattfinden können, wie die Reduktion von Wasserstoff mit Stickstoff, durch die Ammoniak gebildet wird. (Es sei darauf hingewiesen, dass durch Reaktion mit Wasserstoff zwar Ammoniak durch den TWC erzeugt und dann unter bestimmten Bedingungen in der SCR-Vorrichtung gespeichert werden kann, um die Reduktion von NOx zu erleichtern, weshalb es unter manchen Bedingungen wünschenswert sein kann, dass Wasserstoff erzeugt wird, dahingegen jedoch eine Erzeugung von Wasserstoff und damit Ammoniak über das Maß hinaus, das durch die SCR-Vorrichtung verwendet werden kann, eventuell nicht erwünscht ist, und wenn die SCR-Vorrichtung nicht zum Speichern/Nutzen des Ammoniaks ausgestattet ist, kann die Erzeugung von Wasserstoff vermieden werden).
Wenn das Abgas eine hohe, stets positive Wasserstoffkonzentration aufweist, führt jegliche Diffusion von Wasserstoff in die HEGO-Referenzzelle dazu, dass das Kraftstoffsystem das Abgas weiter anreichert, was das Problem verstärkt. Normalerweise wird der Wasserstoff durch periodische magere Ausschläge aufgrund der Affinität von Wasserstoff für Sauerstoff, insbesondere im Katalysator, aus dem System gespült. Bei sehr gleichmäßigen Beladungsbedingungen kann die Reaktion des Wasserstoff- und Kraftstoffsystems jedoch allmählich driften. Schlimmer noch werden unter diesen fetten Bedingungen, wenn Ammoniak erzeugt wird, viel größere Mengen an Wasserstoff erzeugt, was das Problem verschärft.
Wie nachstehend ausführlicher erläutert, kann bei Vorliegen bestimmter Bedingungen, bei denen prognostiziert wird, dass sich Wasserstoff im Abgas befindet, die Diffusion von Wasserstoff in die Referenzzelle der HEGO-Sonde modelliert werden, um eine Wasserstoffmenge in der Referenzzelle und einen Effekt dieses Wasserstoffs auf die Ausgabe der HEGO-Sonde zu schätzen. Wie vorstehend in Bezug auf 3 erläutert, kann die Referenzzelle allerdings ein relativ großes Volumen (bspw. in Bezug auf das Entlüftungsrohr) umfassen, weshalb der Wasserstoff schneller in die Referenzzelle eintreten kann, als der Wasserstoff aus der Referenzzelle austreten kann, wodurch sich Wasserstoff in der Referenzzelle aufbauen kann. Somit kann das vorliegend beschriebene Modell auch die Diffusionsrate von Wasserstoff aus der Referenzzelle modellieren, was die Bestimmung einer sofortigen Schätzung der Wasserstoffkonzentration in der Referenzzelle ermöglichen kann, in welcher die Menge an Wasserstoff Berücksichtigung findet, die eventuell bereits in die Referenzzelle hinein, aber noch nicht aus der Referenzzelle heraus diffundiert ist.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 500 zum Verwenden einer Wasserstoffdiffusionsmodellierung zum Erstellen eines Zeitmodells zu HEGO-Sonden-Reaktionen zum Generieren von Verzerrungskorrekturen des AFR in geschlossener oder offener Schleife gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 500 und der übrigen hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung (z. B. die Steuerung 12 von 1) auf Grundlage in einem Speicher der Steuerung gespeicherter Anweisungen und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Motorsystems wie den vorstehend in Bezug auf 1 beschriebenen Sonden (z. B. der Sonde 128 von 1 und/oder der HEGO-Sonde 200 von 2), empfangen werden, ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems zum Einstellen des Motorbetriebs (z. B. Einstellen von Motorkraftstoffmengen durch Einstellen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 von 1) gemäß den nachbeschriebenen Verfahren einsetzen.
Das Verfahren 500 kann bei 502 beginnen. Bei 502 kann das Verfahren 500 ein Evaluieren von aktuellen Betriebsbedingungen beinhalten. Als nicht einschränkende Beispiele können die Betriebsbedingungen den Motorbetriebsstatus, die Motordrehzahl, die Motorlast, die Motortemperatur, das Verbrennungs-AFR, den Luftmassenstrom (z. B. wie von dem MAF-Sensor 120 bestimmt), HEGO-Sonden-Daten (z. B. die Ausgabe von der HEGO-Sonde 200), die Motorkühlmitteltemperatur, Katalysatortemperatur, Kraftstoffregelung usw. umfangen.
Bei 504 bestimmt das Verfahren 500 auf Grundlage der evaluierten Betriebsbedingungen, ob der Motor in einem ersten Modus arbeitet, in dem die Korrektur der Ausgabe von der HEGO-Sonde aufgrund von Wasserstoff aktiviert werden muss. Der erste Modus kann stationäre Betriebsbedingungen beinhalten, unter denen Wasserstoff erzeugt wird. Wasserstoff kann während anhaltender fetter Betriebsbedingungen erzeugt werden, die auftreten können, wenn der Motor kalt ist, beschleunigt oder unter einer Last steht und/oder wenn eine Ammoniakbildung über einen TWC gewünscht ist. Alternativ kann ein fetter Betrieb auch aus verschmutzten Luftfiltern, in einer offenen Position festsitzenden Einspritzvorrichtungen oder fehlerhaften Sensoren resultieren. In einigen Beispielen kann Wasserstoff unter anhaltenden stöchiometrischen Bedingungen oder Bedingungen erzeugt werden, bei denen der Motor für eine Schwellenzeitspanne nicht mager gelaufen ist. In einigen Beispielen kann der Betrieb im ersten Modus beinhalten, dass sich das AFR über einen vorgegebenen Zeitraum hinweg um weniger als einen Schwellenbetrag ändert, wobei die Motorkraftstoffmengen in einer Rückkopplungsregelung in geschlossener Schleife gesteuert werden und ein befohlenes oder Sollwert-AFR unter einem minimalen AFR liegt, wie etwa bei unter 0,999 LAM Lambda. Wenn ein Betrieb im ersten Modus erkannt wird, kann das Verfahren 500 zu 508 übergehen, was nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Wird kein Betrieb im ersten Modus erkannt, kann das Verfahren 500 zu 506 übergehen.
Bei 506 kann der Motor in einem zweiten Modus laufen, in dem die Korrektur der Ausgabe von der HEGO-Sonde aufgrund von Wasserstoff nicht aktiviert wird und somit die momentanen Fahrzeugbetriebsbedingungen beibehalten werden und das Verfahren 500 zu 502 zurückkehren kann. Das Aufrechterhalten der momentanen Fahrzeugbetriebsbedingungen kann ein Empfangen von Spannungssignalen von der HEGO-Sonde und ein entsprechendes Einstellen des AFR beinhalten, ohne dass das von der HEGO-Sonde erfasste AFR mithilfe eines modellierten Wasserstoffeffekts korrigiert wird. In einigen Beispielen, wenn etwa der Motorkraftstoff nicht in geschlossener Schleife geregelt wird, kann die Ausgabe von der HEGO-Sonde ignoriert werden, was jegliche Korrektur der Ausgabe irrelevant machen kann.
Bei 508 kann ein Modell zu den zeitgebundenen Reaktionen der HEGO-Sonde auf Wasserstoff bestimmt werden, indem die Wasserstoffdiffusion in die und aus der HEGO-Referenzzelle modelliert wird. Das Bestimmen des Modells kann bei 510 ein Modellieren der Masse und Konzentration von Wasserstoff in das Volumen der HEGO-Referenzzelle beinhalten. In einem Beispiel kann das Modellieren der Masse und Konzentration von Wasserstoff in das Volumen der HEGO-Referenzzelle ein empirisches Bestimmen der Zusammensetzung des Gasgemischs in der Referenzzelle und ein Bestimmen des proportionalen prozentualen Anteils des Gemischs, der bei verschiedener Betriebsbedingungen durch Wasserstoff belegt ist, im Vergleich zu jenem eines Referenzstandards, und ein Speichern der Wasserstoffmasse und/oder -konzentration in einer Lookup-Tabelle, die mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, dem Abgasdruck und/oder der Abgastemperatur indiziert ist, beinhalten. Daraufhin können beim Ausführen des Verfahrens 500 der momentane Abgasdruck und die momentane Abgastemperatur bestimmt werden (bspw. auf Grundlage der Ausgabe von dem Sensor 148 bzw. dem Sensor 150 von 1), und eine Druckdifferenz (dP) zwischen dem Abgasdruck und dem Umgebungsdruck und eine Temperaturdifferenz (dT) zwischen der Abgastemperatur und der Umgebungstemperatur können kalkuliert werden. Der Umgebungsdruck und die Umgebungstemperatur können auf fahrzeugeigenen Sensoren (z. B. auf Grundlage der Ausgabe der Sensoren 148 und 150 von 1), GPS, Wetterdienstinformationen oder einer anderen geeigneten Quelle beruhen. Die dP und dT können in die Lookup-Tabelle eingegeben werden, um den Massenstrom von Wasserstoff in die Referenzzelle zu bestimmen. Die Konzentration von Wasserstoff in der Referenzzelle kann durch Subtrahieren des Massenstroms von Wasserstoff aus der Referenzzelle (nachstehend ausführlicher erläutert) vom Massenstrom von Wasserstoff in die Referenzzelle und Dividieren durch das Volumen der Referenzzelle bestimmt werden.
Ferner kann das Bestimmen des Modells bei 512 ein Modellieren und Identifizieren von Bedingungen für die Wasserstoffdiffusion aus der HEGO-Referenzzelle und der Konzentration an der Referenzzelle beinhalten. Die Rate der Wasserstoffdiffusion kann durch Bestimmen der Rate der Wasserstoffdiffusion aus der Referenzzelle im Verhältnis zum Volumen und den Maßen der Referenzzelle und des Entlüftungsrohrs in Abhängigkeit von variierenden Temperaturen und Drücken entlang des Diffusionswegs modelliert werden. Beispielsweise kann der Massenstrom von Wasserstoff aus der Referenzzelle bestimmt werden, indem die Wasserstoffkonzentration in der Referenzzelle (wie vorstehend erläutert bestimmt) in eine Lookup-Tabelle eingegeben wird, in welcher der Wasserstoffmassenstrom aus der Referenzzelle in Abhängigkeit von der Wasserstoffkonzentration und einer Länge der Referenzzelle und/oder des Entlüftungsrohrs gespeichert wird.
Das Bestimmen des Modells kann bei 514 zudem ein Modellieren des Effekts der Wasserstoffkonzentration in der Referenzzelle auf das tatsächliche AFR beinhalten. Der Effekt der Wasserstoffkonzentration in der Referenzzelle kann bestimmt werden, indem der prozentuale Anteil von Wasserstoff, der in der Referenzzelle vorhanden ist, in eine Lookup-Tabelle eingegeben wird, in der ein prognostizierter Effekt auf die Ausgabe der Lambdasonde und/oder das AFR in Abhängigkeit von der Wasserstoffkonzentration gespeichert werden kann. Die Lookup-Tabelle kann während der Fahrzeugherstellung oder anderweitig prozessentkoppelt auf Grundlage von beobachteten Effekten der Referenzzellenwasserstoffkonzentration und des momentanen AFR über einen Zeitraum während eines bestimmten Fahrzyklus befüllt werden. Der Effekt des Wasserstoffs auf das erfasste AFR kann als Wasserstoffeffektkorrekturfaktor quantifiziert werden, der auch als Wasserstoffeffekt bezeichnet wird und auf das durch die HEGO-Sonde erfasste AFR angewendet werden kann.
Bei 516 kann das Verfahren 500 ein Einstellen der Betriebsparameter auf Grundlage des bei 508 bestimmten Modells der zeitgebundenen Reaktionen der HEGO-Sonde (z. B. auf Grundlage des Wasserstoffeffekts) beinhalten. Das Einstellen der Betriebsparameter kann bei 518 ein Umsetzen des Wasserstoffeffekts auf das tatsächliche AFR beinhalten, um die Kraftstoffregelung zu korrigieren, was ein Auslösen einer Reaktion in offener Schleife beinhalten kann, welche die Kraftstoffregelung auf Grundlage des bestimmten Wasserstoffeffekts einstellt. Bei einer Reaktion in offener Schleife gibt es keine Rückkopplungsregelung und Lambdasondendaten werden ignoriert, sodass der Motor derart gesteuert werden kann, dass er mit von der Stöchiometrie abweichenden AFRs läuft. So kann die Steuerung zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen steuern, um Motorkraftstoffmengen einzustellen, ohne auf Rückkopplungen von der HEGO-Sonde angewiesen zu sein. Die Regelung im offenem Regelkreis kann dabei aber auf einen Versatz zurückgreifen, der während der Regelung in geschlossener Schleife erlernt wird, weshalb dieser Versatz in einigen Beispielen auf Grundlage des Wasserstoffeffekts eingestellt werden kann. In weiteren Beispielen kann der Wasserstoffeffekt verwendet werden, um das durch die HEGO-Sonde während einer Regelung in geschlossener Schleife erfasste AFR direkt einzustellen. Während diese Ansätze proaktiv auf den Wasserstoff reagieren und eine genaue AFR-Steuerung ergeben können, gehen diese Ansätze auch davon aus, dass sich die Wasserstoffeffekte mit geringer Variabilität auf das System auswirken. Somit kann in einigen Beispielen das Anpassen der Betriebsparameter auf Grundlage des Modells bei 520 ein Auslösen eines mageren Ausschlags beinhalten, um Wasserstoff aus der HEGO-Referenzzelle und dem Katalysator zu spülen. Dieser Ansatz kann konservativer sein und ein Auslösen einer kurzen Verschiebung in einem geplanten fetten AFR auf einen Wert beinhalten, der näher an der Stöchiometrie liegt, um dem Wasserstoffeffekt entgegenzuwirken, falls eine derartige Verschiebung (einschließlich eines DFSO-Ereignisses) nicht durch AFR-Planungsänderungen, die durch aktives Fahren bewirkt werden, eingetreten ist. Dies kann sowohl dem Kraftstoffbetrieb in offener Schleife (der einen Versatz verwendet, welcher während des stationären Betriebs in geschlossener Schleife adaptiv erlernt wird) als auch der Regelung in geschlossener Schleife (die eine Rückkopplung der HEGO-Sonde nach dem Katalysator verwendet) zugute kommen. Dieser konservative Ansatz ändert die AFR-Planung nur kurzzeitig auf einen Sollwert, der näher an der Stöchiometrie liegt, was für den Betrieb im stationären Zustand ausreichend sein kann, wenngleich der kurze Ausschlag hin zu einem AFR, das näher an der Stöchiometrie liegt, in Bezug auf die Begrenzung der NOx-Erzeugung/- Emissionen kalibriert werden kann.
Der magere Ausschlag zum Spülen von Wasserstoff aus der HEGO-Referenzzelle und dem Katalysator kann eine Reduktion des Sauerstoffs im Abgas durch den Wasserstoff über einen Katalysator (z. B. die Vorrichtung 70 in 1) bewirken, wodurch Wasser gebildet wird, das sicher durch das Abgasrohr in die Atmosphäre strömen kann. Die bei 520 ausgelösten mageren (relativ gesehen weniger fetten) Kraftstoffverschiebungen können kalibrierbar und drehmomentkompensiert sein, wodurch ermöglicht wird, dass der Wasserstoff aus der HEGO-Sonde diffundiert, ohne den Fahrzeugbetrieb zu beeinflussen. Beispielsweise kann der magere Ausschlag für die minimale Zeitspanne eingestellt werden, die erforderlich ist, damit Wasserstoff aus der Referenzzelle diffundieren kann, während die NOx-Emissionen unter einem festgelegten Zielwert gehalten werden und das angeforderte Drehmoment dennoch abgegeben wird. In einigen Beispielen kann die Dauer des mageren Ausschlags und/oder des AFR während des mageren Ausschlags (z. B. der Umfang des Luftüberschusses des Abgases) auf Grundlage der momentanen Wasserstoffkonzentration in der Referenzzelle und/oder auf Grundlage des momentanen Massenstroms von Wasserstoff aus der Referenzzelle ausgewählt werden. In einigen Beispielen kann der magere Ausschlag als Reaktion darauf ausgelöst werden, dass der Wasserstoffeffekt, der anhand des Modells bestimmt wird, einen absoluten Wert aufweist, der über einem Schwellenwert liegt, was angeben kann, dass eine große Menge Wasserstoff im Abgas, im Katalysator und/oder in der Referenzzelle vorhanden ist und möglicherweise zusätzlicher Sauerstoff notwendig ist, um den Wasserstoff aus dem System zu spülen. Das Verfahren 500 kann daraufhin zu 502 zurückspringen.
6A und 6B zeigen ein Steuerdiagramm 600, das ein detailliertes Beispiel für das in 5 dargestellte Verfahren 500 bildlich darstellt. Das Steuerdiagramm 600 wird vorliegend in Bezug auf die Komponenten und Systeme beschrieben, die in den 1 und 2 abgebildet werden, wobei es sich jedoch versteht, dass das Steuerdiagramm auch auf andere Systeme angewendet werden kann, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen. Das Steuerdiagramm 600 kann durch eine Steuerung 12 ausgeführt und als ausführbare Anweisungen in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert werden.
Das Steuerdiagramm 600 beinhaltet einen ersten Abschnitt 602, in dem das Steuerdiagramm 600 bestimmt, ob die Ausgabe der HEGO-Sonde um den Effekt der Wasserstoffdiffusion in die Referenzzelle 212 korrigiert werden sollte, was auf Grundlage der Änderung des Abgas-AFR im Zeitverlauf und eines Sollwert-AFR (z. B. geplanten AFR) erfolgt. In dem gezeigten Beispiel bestimmt das Steuerdiagramm 600 die Ableitung des Abgas-AFR (die auf Grundlage einer Ausgabe von einer stromaufwärtigen Lambdasonde bestimmt werden kann, die stromaufwärts des Katalysators und stromaufwärts der HEGO-Sonde positioniert ist, wie etwa der Sonde 126 in 1) und bestimmt, ob die Ableitung zwischen einer Obergrenze (OG) und einer Untergrenze (UG) liegt; dies erfolgt bei Block 601. Wenn die Ableitung zwischen der OG und der UG liegt (z. B. „richtig“ in 6A), wird ein Zwischengrenzen-Zeitgeber auf ZG_Tmr + dt eingestellt (wobei ZG_Tmr ein Zwischengrenzen-Zeitgeber ist und dt die Zeit zwischen den Aktualisierungen des Verfahrens 600 ist), und wenn die Ableitung nicht zwischen der OG und der UG liegt (z. B. „falsch“ in 6A), wird der Zwischengrenzen-Zeitgeber auf null gesetzt. Bei Block 603 wird der Zwischengrenzen-Zeitgeber mit einem stabilen Zeitschwellenwert verglichen. Wenn der Zwischengrenzen-Zeitgeber über dem stabilen Zeitschwellenwert ist, wird die HEGO-Sonden-Korrektur aktiviert und bei 605 eine Bestimmung vorgenommen, ob die Kraftstoffregelung in geschlossener äußerer Schleife aktiviert ist und das Sollwert-Lambda über einem Mindest-Lambda liegt. Das Mindest-Lambda kann ein experimentell bestimmter Wert sein, bei dem die HEGO-Sonde bei längerem stationären Betrieb für den fetten Betrieb desensibilisiert wird, was bei fetten Werten wie bspw. 0,999 LAM beginnen kann. Ist dies nicht der Fall, wird der Lambda-Effekt bei 614 auf null gesetzt und das erfasste AFR von der HEGO-Sonde nicht korrigiert.
Wenn die HEGO-Sonden-Korrektur nicht aktiviert ist (weil z. B. der Zwischengrenzen-Zeitgeber nicht über dem stabilen Zeitschwellenwert liegt), muss die HEGO-Ausgabe nicht korrigiert werden (bspw. verschiebt sich das AFR kontinuierlich, weshalb nicht erwartet wird, dass im Auspuff Wasserstoff erzeugt wird, das geplante AFR zu hoch ist usw.); daher wird der Wasserstoffeffekt auf das erfasste Lambda (wobei das erfasste Lambda als LAMBERF bezeichnet werden kann) bei 614 auf null gesetzt. Nach 614 wird das LAMBERF bei Korrekturblock 612 auf Grundlage des bestimmten Wasserstoffeffekts korrigiert. Wenn der bestimmte Wasserstoffeffekt wie vorbeschrieben auf null gesetzt ist, wird das LAMBERF nicht korrigiert.
Wenn die Kraftstoffregelung in geschlossener äußerer Schleife aktiviert ist und das Sollwert-Lambda über einem Mindest-Lambda liegt, fährt das Steuerdiagramm 600 mit 604 fort. Bei 604 wird der Massenstrom (m) von Wasserstoff in die Referenzzelle unter Verwendung einer Lookup-Tabelle bestimmt, die mit Referenzwerten für den Wasserstoffmassenstrom programmiert ist und in Abhängigkeit von Temperatur und Druck im Abgasrohr im Verhältnis zu Umgebungstemperatur und -druck (z. B. einer Temperaturdifferenz (dT) und einer Druckdifferenz (dP)) indiziert ist. Anschließend, bei Block 606 (in 6B gezeigt), werden die Masse von Wasserstoff in der Referenzzelle (H2_Ref.zelle_m) und der prozentuale Anteil des von Wasserstoff in der Referenzzelle belegten Gesamtvolumens (auch als Wasserstoffkonzentration bezeichnet) bei Block 607 bestimmt. Die Masse von Wasserstoff in der Referenzzelle kann durch Subtrahieren des Massenstroms von Wasserstoff aus der Referenzzelle (bei Block 608 bestimmt und nachstehend ausführlicher beschrieben) vom Massenstrom von Wasserstoff in die Referenzzelle bestimmt werden.
In einigen Beispielen kann die Wasserstoffmasse, die von Block 606 ausgegeben wird, an Block 606 zurückgemeldet werden (nachdem sie auf das Minimum einer Wasserstoffkonzentration begrenzt worden ist) und auf die Wasserstoffmasse addiert werden, die in einer darauffolgenden Iteration des Steuerdiagramms (bspw. ab einem unmittelbar nachfolgenden Zeitpunkt) bestimmt wird. Das Steuerdiagramm kann beispielsweise bei einer vorgegebenen Frequenz (z. B. 10 Hz) ausgeführt werden, und die Ausgabe von Block 606 zu einem ersten Zeitpunkt kann auf die Ausgabe von Block 606 zu einem zweiten Zeitpunkt (z. B. eine Zehntelsekunde später) addiert werden. Dadurch kann bereitgestellt werden, dass die Wasserstoffmasse, die aktuell als in der Referenzzelle befindlich bestimmt wird, mit der Wasserstoffmasse kombiniert wird, welche zuvor als in der Referenzzelle befindlich bestimmt wurde, was die Ansammlung von Wasserstoff, die aufgrund dessen auftreten kann, dass die Diffusionsrate aus der Referenzzelle niedriger als die Diffusionsrate in die Referenzzelle ist, zumindest teilweise ausgleichen kann.
In derartigen Beispielen kann die Rückkopplung der vorherigen Wasserstoffmasse mit einem DFSO-Rücksetzwert multipliziert werden, der entweder auf eins oder null gesetzt wird, und zwar je nach Zeitdauer seit dem letzten DFSO-Ereignis. Während des DFSO wird kein Kraftstoff eingespritzt, während der Motor Luft durch den Katalysator pumpt. Nach einem DFSO-Ereignis kann die HEGO-Sonde zum normalen Betrieb zurückkehren, und es gibt einen vorhersehbaren Zeitraum, bevor sich der Wasserstoffeffekt erneut durchsetzen kann, wenn die als Voraussetzung geltenden Bedingungen nach wie vor vorliegen (z. B. stationärer Betrieb mit Soll-AFR auf oder unter dem Schwellenwert-AFR). Wie zuvor erwähnt, kann ein Betrieb des Kraftstoffsystems nach DFSO, der als Katalysatorwiederanschaltung bezeichnet wird, die Wiederkehr des Wasserstoffeffekts beschleunigen, ohne dass dies beabsichtigt wird; dies wird jedoch in der DFSO-Rücksetzzeit berücksichtigt, die verstreichen kann, damit das Verfahren 600 zu 606 zurückspringt. Zu diesem Zweck kann ein inkrementierender Zeitgeber ausgelöst werden, wenn ein DFSO-Ereignis endet, und bei Beginn des nächsten DFSO-Ereignisses zurückgesetzt werden. Wenn der Zeitgeber eine Schwellenzeit nicht überschritten hat, kann der DFSO-Rücksetzwert auf null gesetzt werden; wenn der Zeitgeber die Schwellenzeit überschritten hat, kann der DFSO-Rücksetzwert dagegen auf eins gesetzt werden, was angibt, dass seit dem letzten DFSO-Ereignis genug Zeit verstrichen ist, um zu ermöglichen, dass der Wasserstoffeffekt erneut einsetzt. Die Ausgabe von Block 606 bei der DFSO-Rücksetzung wird von der vorherigen Schleifeniteration zurückgemeldet. Die nächste Iteration läuft durch, und die Gesamtmasse von Wasserstoff in der Referenzzelle wird dann auf Grundlage des m von Wasserstoff in die Referenzzelle für die momentane Iteration und die Wasserstoffmasse in der Referenzzelle von der vorherigen Iteration bestimmt.
Die Masse von Wasserstoff in der Referenzzelle, die von Block 606 ausgegeben wird, kann bei 607 in eine Wasserstoffkonzentration (oder ein prozentuales Volumen der Referenzzelle, die durch Wasserstoff belegt ist, Vol_Ref.Zelle_Pzt) umgewandelt werden. Die Wasserstoffmasse in der Referenzzelle wird durch das Volumen der Referenzzelle dividiert, um die Wasserstoffkonzentration (oder Masse pro Volumen des Wasserstoffs) in der Referenzzelle zu bestimmen. In dem in der vorliegenden Offenbarung gezeigten Beispiel wird ein prozentuales Volumen der Referenzzelle verwendet; in anderen Beispielen kann jedoch die Wasserstoffmasse in der Referenzzelle in die Lookup-Tabelle eingegeben werden, anstatt zuerst die Masse in eine Konzentration umzuwandeln.
Bei Block 608 wird der m von Wasserstoff aus der Referenzzelle unter Verwendung einer Lookup-Tabelle bestimmt, die mit Referenzwerten für Wasserstoff m programmiert ist, indiziert als Funktion des prozentualen Anteils am Gesamtvolumen innerhalb der Referenzzelle, das durch Wasserstoff belegt wird, und für die gesamte Länge der Referenzzelle und des Entlüftungsrohrs kalibriert. Die Ausgabe von Block 608 wird, wie vorbeschrieben, an Block 606 zurückgemeldet.
Bei Block 610 beinhaltet das Steuerdiagramm 600 ein Bestimmen eines prognostizierten Effekts der Wasserstoffdiffusion in die und aus der Referenzzelle auf das LAMBERF (z. B. das erfasste AFR im Verhältnis zum stöchiometrischen AFR), was im Steuerdiagramm als H2_Lamberf_ Effekt gekennzeichnet ist. Dieser Effekt kann unter Verwendung einer Lookup-Tabelle bestimmt werden, die mit Werten für H2_Lamberf_ Effekt in Abhängigkeit vom prozentualen Anteil am Volumens der Referenzzelle, das durch Wasserstoff belegt ist, programmiert ist. Sobald der Effekt der Wasserstoffdiffusion in die Referenzzelle auf das LAMBERF bestimmt worden ist, kann das Steuerdiagramm 600 mit 612 fortfahren. Bei 612 kann das LAMBERF korrigiert werden, sodass das befohlene AFR auf einer akkuraten Bestimmung des Abgas-AFR beruht. Das erfasste Lambda (wie z. B. ausgehend von der Ausgabe der HEGO-Sonde erfasst) kann mit dem bei Block 610 bestimmten Lamberf-Effekt von Wasserstoff korrigiert werden, indem der Lamberf-Effekt von Wasserstoff vom LAMBERF subtrahiert wird.
Ein beispielhafter Wasserstoff-Lamberf-Effekt 418 ist bei Verlauf 408 von 4 gezeigt. In 4 wird der kalkulierte Wasserstoff-Lamberf-Effekt 418 auf eins addiert, sodass der Effekt auf der Skala des Verlaufs 408 dargestellt werden kann. Wenn der Wasserstoff-Lamberf-Effekt 418 den LAMBERF korrigiert (gezeigt anhand des erfassten AFR 416 in 4), wäre von Zeitpunkt t1 zu t2 in 4 keine Drift zwischen dem erfassten AFR 416 und dem tatsächlichen AFR 420 zu beobachten. Da das erfasste Lambda von der HEGO-Sonde stöchiometrisch ist, zeigt der in 4 dargestellte Effekt des Weiteren auch, wie das erfasste Lambda korrigiert werden würde. Wenn zum Beispiel das Lambda wie gezeigt korrigiert werden würde, würde das fette AFR behoben oder reduziert werden, da die Steuerung wissen würde, dass dem Motor kein zusätzlicher Kraftstoff zuzuführen ist. Wie zuvor in Bezug auf 4 beschrieben, stellt Frischluft, die während eines DFSO (z. B. bei Zeitpunkt t3) durch den Motor strömt, die HEGO-Funktion wieder her. Nach dem DFSO kann sich der Wasserstoffeffekt jedoch nach wie vor bilden, was nach t3 eintritt. Bei t4 ist der Wasserstoffeffekt beendet, da der Abgasmassenstrom/-druck niedrig genug ist, damit der Normalbetrieb wiederhergestellt wird.
7 zeigt eine Reihe von Verläufen 700, die beispielhafte Fälle darstellen, in denen das vorstehend in Bezug auf 5, 6A und 6B beschriebene Verfahren die Verzerrung der HEGO-Sonde korrigiert hätte, die aus der Wasserstoffdiffusion in eine Referenzzelle der HEGO-Sonde resultiert. Die Verläufe 700 bilden die Fahrzeuggeschwindigkeit im Verhältnis zur Zeit unter drei verschiedenen Arten von Fahrzyklen ab, wie auch Fälle, in denen das Wasserstoffdiffusionsmodell einen Wasserstoffeffektkorrekturfaktor ungleich null ausgegeben hätte (auch als Wasserstoff-Lamberf-Effekt bezeichnet). Ein erster Verlauf 702 bildet die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Kurve 708 und eine Modellkorrektur für HEGO-Sonden-Verzerrungen bei Kurve 710 im Verhältnis zur Zeit unter einem Fahrzyklus gemäß Federal Test Procedure (FTP) ab. Ein zweiter Verlauf 704 bildet die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Kurve 712 und die Modellkorrektur für HEGO-Sonden-Verzerrungen bei Kurve 714 im Verhältnis zur Zeit unter den Emissionstestbedingungen gemäß Highway Fuel Economy ab. Ein dritter Verlauf 706 bildet die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Kurve 716 und die Modellkorrektur für HEGO-Sonden-Verzerrungen bei Kurve 718 im Verhältnis zur Zeit bei einem Emissionstest im stationären Fahrzeugbetrieb ab.
Die bei Verlauf 702 abgebildete FTP ist ein Fahrzyklus, der das Fahren in der Stadt oder Stop-and-Go-Verkehr nachahmt, wie durch wiederkehrende Zunahmen und Abnahmen der Fahrzeuggeschwindigkeit gezeigt. Unter den Fahrbedingungen bei Verlauf 702 lief die Modellkorrektur für HEGO-Sonden-Verzerrungen (hauptsächlich aufgrund von Motorleerlauf) im Laufe von 1400 Sekunden vierzehn Mal ab. Die bei den Verläufen 700 gezeigte Modellkorrektur gibt lediglich an, ob die Modellkorrektur umgesetzt worden wäre, um die Ausgabe der HEGO-Sonde zu korrigieren, und gibt keinen relativen Wert der Korrektur an, der im Falle geringerer Massenströme/Drücke gleich null sein kann.
Der Emissionstest gemäß Highway Fuel Economy bei Verlauf 704 ist ein Fahrzyklus, der Autobahnfahrbedingungen unter sechzig Meilen pro Stunde nachahmt, wie anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit, dargestellt mit Kurve 712, gezeigt. Unter den Fahrbedingungen bei Verlauf 704 lief die Modellkorrektur für HEGO-Sonden-Verzerrungen im Laufe von 3200 Sekunden, wie anhand der Kurve 714 gezeigt, fünf Mal ab.
Der Emissionstest im stationären Fahrzeugbetrieb bei Verlauf 706 ist ein Fahrzyklus, der eine hohe Motorlast bei einer Steigung von 0 % nachahmt, wie anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit, dargestellt mit Kurve 716, gezeigt. Unter den Fahrbedingungen bei Verlauf 706 lief die Modellkorrektur für HEGO-Sonden-Verzerrungen im Laufe von 2000 Sekunden sechs Mal ab, wie anhand der Kurve 718 gezeigt. Während des Emissionstests im stationären Fahrzeugbetrieb arbeitet der Motor in einem stationären Zustand, der eine Wasserstofferzeugung über relativ lange Zeiträume hinweg ermöglicht, weshalb die anhand der Kurve 718 dargestellte Modellkorrektur für HEGO-Sonden-Verzerrungen im Vergleich zu Fahrzyklen, die magere Ausschläge beinhalten, wie etwa bei Verlauf 702 gezeigt, über längere Zeiträume hinweg erfolgt.
1-2 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten. Falls sie als einander direkt in Kontakt stehend oder direkt aneinandergekoppelt gezeigt sind, können derartige Elemente in mindestens einem Beispiel als direkt miteinander in Kontakt stehend bzw. direkt aneinandergekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander anliegend oder zueinander benachbart gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel aneinander anliegend bzw. zueinander benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die in flächenteilendem Kontakt zueinander liegen, als in flächenteilendem Kontakt stehend bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich dazwischen nur ein Zwischenraum befindet und keine anderen Komponenten, in mindestens einem Beispiel derart bezeichnet werden. Als noch ein anderes Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an gegenüberliegenden Seiten zueinander oder an der linken/rechten Seite voneinander gezeigt werden, in Bezug aufeinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, in mindestens einem Beispiel ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Wie hierin verwendet, kann sich Oberteil/Unterteil, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und verwendet werden, um die Positionierung von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Demnach sind in einem Beispiel Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, vertikal über den anderen Elementen positioniert. In einem anderen Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren abgebildet sind, als diese Formen (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen) aufweisend bezeichnet werden. Ferner können Elemente, die einander schneidend gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel als einander schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Noch ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden.
In dieser Weise können Verzerrungen von Ausgaben der HEGO-Sonde, die durch Wasserstoffdiffusion in die Referenzzelle der HEGO-Sonde hervorgerufen werden, gemäß den vorliegend beschriebenen Systemen und Verfahren überwunden werden. Die vorliegend offenbarten Ausführungsformen ermöglichen es, den Effekt des Wasserstoffs auf das erfasste AFR als Wasserstoffeffektkorrekturfaktor zu quantifizieren, der auf das durch die HEGO-Sonde erfasste AFR angewendet werden kann, und das AFR anschließend nahezu auf Stöchiometrie einzustellen. Durch Anwenden des Wasserstoffkorrekturfaktors können eventuelle HEGO-Sonden-Verzerrungen des erfassten AFR, die durch Wasserstoffdiffusion in die Referenzzelle der HEGO-Sonde hervorgerufen werden, korrigiert werden, ohne einen kostspieligen, speziellen Katalysator zum Entfernen von Wasserstoff aus dem Abgasstrom einbauen zu müssen. Ferner ermöglicht das vorliegend präsentierte Verfahren, dass das erfasste AFR in Echtzeit korrigiert wird, was die allgemeine Kraftstoffeffizienz verbessert. Der technische Effekt des Identifizierens und Kompensierens der HEGO-Sonden-Drift durch Modellieren der Wasserstoffdiffusion in die und aus der Referenzzelle der Sonde besteht darin, dass das erfasste AFR in Echtzeit korrigiert werden kann, wodurch eine effiziente Verbrennung und reduzierte Emissionen aufrechterhalten werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass die in dieser Schrift enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht transitorischem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware ausgeführt werden. Die vorliegend 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 zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können in Abhängigkeit der konkret verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nicht transitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einzuprogrammieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Arten von Verbrennungsmotoren angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in dieser Schrift offenbart sind.
Im vorliegend verwendeten Sinne wird der Ausdruck „ungefähr“ so ausgelegt, dass er plus oder minus fünf Prozent des jeweiligen Bereichs bedeutet, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren ein Einstellen einer einem Motor zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage einer geschätzten Wasserstoffmenge in einer Referenzzelle einer Lambdasonde, die in einem an den Motor gekoppelten Abgaskanal positioniert ist.
In einem Aspekt der Erfindung umfasst das Einstellen der Kraftstoffmenge auf Grundlage der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle ein Schätzen der Wasserstoffmenge in der Referenzzelle auf Grundlage eines Massenstroms von Wasserstoff in die Referenzzelle und eines Massenstroms von Wasserstoff aus der Referenzzelle.
In einem Aspekt der Erfindung wird der Massenstrom von Wasserstoff in die Referenzzelle auf Grundlage einer Druckdifferenz zwischen einem Druck im Abgaskanal und dem Umgebungsdruck und einer Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur im Abgaskanal und der Umgebungstemperatur bestimmt, und wobei die Referenzzelle über ein Entlüftungsrohr mit der Umgebung verbunden ist.
In einem Aspekt der Erfindung wird der Massenstrom von Wasserstoff aus der Referenzzelle auf Grundlage einer vorherigen geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle und einer Länge des Entlüftungsrohrs bestimmt.
In einem Aspekt der Erfindung umfasst das Einstellen der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle ein Einstellen eines erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das von der Lambdasonde erfasst wird, auf Grundlage der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle und ein Einstellen der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage des eingestellten erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, um ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrechtzuerhalten.
In einem Aspekt der Erfindung umfasst das Einstellen der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle ein Verringern der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge um eine festgelegte Menge und/oder für eine festgelegte Dauer, wenn die geschätzte Wasserstoffmenge eine Schwellenmenge überschreitet.
In einem Aspekt der Erfindung werden die festgelegte Menge und/oder festgelegte Dauer auf Grundlage einer Motordrehmomentanforderung und/oder der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle ausgewählt.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren ein Reduzieren von NOx im Abgas, die durch den Motor erzeugt werden, über eine passive SCR-Vorrichtung, die stromabwärts der Lambdasonde positioniert ist, einschließlich eines Reduzierens von NOx mit Ammoniak, das durch einen Dreiwegekatalysator erzeugt wird, der stromaufwärts der Lambdasonde positioniert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System bereitgestellt, aufweisend: einen Motor, der einen Zylinder und eine an den Zylinder gekoppelte Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhaltet; einen Abgaskanal, der an den Motor gekoppelt ist; eine Lambdasonde, die in dem Abgaskanal positioniert ist, wobei die Lambdasonde eine Referenzzelle, die über ein Entlüftungsrohr mit der Umgebung verbunden ist, aufweist; und eine Steuerung, die Anweisungen in einem nicht transitorischen Speicher speichert, welche durch einen oder mehrere Prozessoren ausführbar sind, um eine von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführte Kraftstoffmenge auf Grundlage einer geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle der Lambdasonde einzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Anweisungen dazu ausführbar, die Wasserstoffmenge in der Referenzzelle auf Grundlage eines geschätzten Massenstroms von Wasserstoff in die Referenzzelle und eines geschätzten Massenstroms von Wasserstoff aus der Referenzzelle zu schätzen.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Massenstrom von Wasserstoff in die Referenzzelle auf Grundlage einer Druckdifferenz zwischen einem Druck im Abgaskanal und dem Umgebungsdruck und einer Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur im Abgaskanal und der Umgebungstemperatur bestimmt.
In einer Ausführungsform wird der Massenstrom von Wasserstoff aus der Referenzzelle auf Grundlage einer vorherigen geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle und einer Länge des Entlüftungsrohrs bestimmt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Einstellen der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle ein Einstellen eines erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das von der Lambdasonde erfasst wird, auf Grundlage der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle und ein Einstellen der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage des eingestellten erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Einstellen der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle ein Verringern der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführten Kraftstoffmenge um eine festgelegte Menge und/oder für eine festgelegte Dauer, wenn die geschätzte Wasserstoffmenge eine Schwellenmenge überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Dreiwegekatalysator, der stromaufwärts der Lambdasonde positioniert ist, und eine passive SCR-Vorrichtung, die stromabwärts der Lambdasonde positioniert ist, und wobei Abgas aus dem Motor eine NOx-Falle nicht durchströmt, bevor es in die Atmosphäre freigesetzt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren ein Bestimmen, dass ein Motor in einem ersten Modus arbeitet, und als Reaktion darauf ein Zuführen von Kraftstoff zu dem Motor auf Grundlage eines korrigierten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wobei das korrigierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis beinhaltet, das durch eine Lambdasonde, die in einem Abgaskanal stromabwärts des Motors positioniert ist, gemessen wird, und um eine geschätzte Wasserstoffmenge in einer Referenzzelle der Lambdasonde korrigiert wird; und ein Bestimmen, dass ein Motor in einem zweiten Modus arbeitet, und als Reaktion darauf ein Zuführen von Kraftstoff zu dem Motor auf Grundlage des durch die Lambdasonde gemessenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, ohne dass eine Korrektur bezüglich der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle vorgenommen wird.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet der erste Modus, dass der Motor zumindest einen Schwellenzeitraum lang mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis arbeitet, und wobei der zweite Modus beinhaltet, dass der Motor mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis arbeitet.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren ein Bestimmen der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle auf Grundlage einer Differenz zwischen einem Massenstrom von Wasserstoff in die Referenzzelle und einem Massenstrom von Wasserstoff aus der Referenzzelle.
In einem Aspekt der Erfindung ist der Massenstrom von Wasserstoff in die Referenzzelle vom Abgasdruck und der Abgastemperatur abhängig.
In einem Aspekt der Erfindung ist der Massenstrom von Wasserstoff aus der Referenzzelle von einer Länge eines Entlüftungsrohrs abhängig, das die Referenzzelle mit der Atmosphäre verbindet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5433071 A [0003]

Claims

Verfahren, umfassend: Einstellen einer einem Motor zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage einer geschätzten Wasserstoffmenge in einer Referenzzelle einer Lambdasonde, die in einem an den Motor gekoppelten Abgaskanal positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen der Kraftstoffmenge auf Grundlage der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle ein Schätzen der Wasserstoffmenge in der Referenzzelle auf Grundlage eines Massenstroms von Wasserstoff in die Referenzzelle und eines Massenstroms von Wasserstoff aus der Referenzzelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Massenstrom von Wasserstoff in die Referenzzelle auf Grundlage einer Druckdifferenz zwischen einem Druck im Abgaskanal und dem Umgebungsdruck und einer Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur im Abgaskanal und der Umgebungstemperatur bestimmt wird, und wobei die Referenzzelle über ein Entlüftungsrohr mit der Umgebung verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Massenstrom von Wasserstoff aus der Referenzzelle auf Grundlage einer vorherigen geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle und einer Länge des Entlüftungsrohrs bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle ein Einstellen eines erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das von der Lambdasonde erfasst wird, auf Grundlage der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle und ein Einstellen der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage des eingestellten erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, um ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrechtzuerhalten, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle ein Verringern der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge um eine festgelegte Menge und/oder für eine festgelegte Dauer, wenn die geschätzte Wasserstoffmenge eine Schwellenmenge überschreitet, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die festgelegte Menge und/oder festgelegte Dauer auf Grundlage einer Motordrehmomentanforderung und/oder der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle ausgewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Reduzieren von NOx im Abgas, die durch den Motor erzeugt werden, über eine passive SCR-Vorrichtung, die stromabwärts der Lambdasonde positioniert ist, einschließlich eines Reduzierens von NOx mit Ammoniak, das durch einen Dreiwegekatalysator erzeugt wird, der stromaufwärts der Lambdasonde positioniert ist.
System, umfassend: einen Motor, der einen Zylinder und eine an den Zylinder gekoppelte Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhaltet; einen Abgaskanal, der an den Motor gekoppelt ist; eine Lambdasonde, die in dem Abgaskanal positioniert ist, wobei die Lambdasonde eine Referenzzelle aufweist, die über ein Entlüftungsrohr mit der Umgebung verbunden ist; und eine Steuerung, die Anweisungen in einem nicht transitorischen Speicher speichert, welche durch einen oder mehrere Prozessoren ausführbar sind, um eine durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführte Kraftstoffmenge auf Grundlage einer geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle der Lambdasonde einzustellen.
System nach Anspruch 9, wobei die Anweisungen dazu ausführbar sind, die Wasserstoffmenge in der Referenzzelle auf Grundlage eines geschätzten Massenstroms von Wasserstoff in die Referenzzelle und eines geschätzten Massenstroms von Wasserstoff aus der Referenzzelle zu schätzen.
System nach Anspruch 10, wobei der Massenstrom von Wasserstoff in die Referenzzelle auf Grundlage einer Druckdifferenz zwischen einem Druck im Abgaskanal und dem Umgebungsdruck und einer Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur im Abgaskanal und der Umgebungstemperatur bestimmt wird.
System nach Anspruch 11, wobei der Massenstrom von Wasserstoff aus der Referenzzelle auf Grundlage einer vorherigen geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle und einer Länge des Entlüftungsrohrs bestimmt wird.
System nach Anspruch 9, wobei das Einstellen der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle ein Einstellen eines erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das von der Lambdasonde erfasst wird, auf Grundlage der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle und ein Einstellen der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage des eingestellten erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses umfasst.
System nach Anspruch 9, wobei das Einstellen der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführten Kraftstoffmenge auf Grundlage der geschätzten Wasserstoffmenge in der Referenzzelle ein Verringern der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführten Kraftstoffmenge um eine festgelegte Menge und/oder für eine festgelegte Dauer, wenn die geschätzte Wasserstoffmenge eine Schwellenmenge überschreitet, umfasst.
System nach Anspruch 9, ferner umfassend einen Dreiwegekatalysator, der stromaufwärts der Lambdasonde positioniert ist, und eine passive SCR-Vorrichtung, die stromabwärts der Lambdasonde positioniert ist, und wobei Abgas aus dem Motor eine NOx-Falle nicht durchströmt, bevor es in die Atmosphäre freigesetzt wird.