DE102023102369A1

DE102023102369A1 - Systeme und verfahren zum betreiben eines motors, einschliesslich eines sekundärluftsystems

Info

Publication number: DE102023102369A1
Application number: DE102023102369.1A
Authority: DE
Inventors: Joshua Schumaker; Andrew Bagnasco; Adam Joseph KRACH
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2022-02-04
Filing date: 2023-01-31
Publication date: 2023-08-10
Also published as: CN116591812A; US11591947B1

Abstract

Ein Verfahren zum Überwachen eines Sekundärluftstrom-(SAIR-)Systems in einem Motor beinhaltet Bestimmen einer Beeinträchtigung des SAIR-Systems, wobei ein SAIR nach stromabwärts eines Motorzylinderauslasses auf Grundlage eines Vergleichs des SAIR vor und nach einer Abschaltung einer SAIR-Pumpe hinzugefügt wird, wobei der SAIR anhand einer Kraftstoffeinspritzmenge, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas und eines Motoransaugluftstroms berechnet wird. Auf diese Weise kann SAIR an dem Abgaskrümmer unter Verwendung vorhandener bordeigener Sensoren und Technologie überwacht werden, wodurch die OBD- und Emissionsüberwachung aufrechterhalten wird, die Motoremissionen reduziert und die Kosten beibehalten werden.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Sekundärluftsystems in einem Motor.
Allgemeiner Stand der Technik
Die Einspritzung von Sekundärluftstrom (secondary airflow - SAIR) ist eine Fahrzeugemissionsreduzierungsstrategie, bei der Luft in den Abgasstrom eines Fahrzeugmotors abgegeben wird, um die Verbrennung von Kohlenwasserstoffkraftstoff in dem Motorabgas zu erhöhen. Wenn SAIR reduziert wird, zum Beispiel aufgrund von Problemen mit dem SAIR-System, kann sich die Verbrennung von Abgaskohlenwasserstoffen verringern, was zu erhöhten Fahrzeugemissionen führt. Herkömmliche OBD-Motorsysteme überwachen SAIR, indem sie SAIR direkt innerhalb des SAIR-Systems messen. Zum Beispiel kann SAIR durch einen Luftmassenstromsensor (mass air flow sensor - MAF-Sensor) und/oder einen Drucksensor, der innerhalb des SAIR-Systems positioniert ist, gemessen werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Insbesondere beinhalten diese herkömmlichen Motorsysteme keine Bestätigung, dass der SAIR an den Motorabgasstrom abgegeben wird, wo der SAIR den unverbrannten Kohlenwasserstoffkraftstoff fluidisch berührt und mit diesem reagiert. Darüber hinaus können in Fällen, in denen die Motorzylinder in Zylinderbänken angeordnet sind, SAIR-Abgabeprobleme und daraus resultierende Emissionserhöhungen nicht durch herkömmliche Motorsysteme auf Zylinderbankbasis bestimmt werden. Als ein Beispiel kann in Fällen, in denen Probleme mit der Abgabe von SAIR stromabwärts des SAIR-MAF- oder SAIR-Drucksensors auftreten, eine Verringerung von SAIR an den Motorabgasstrom nicht detektiert werden, was zu erhöhten Motoremissionen führt.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren zum Überwachen eines Sekundärluftstrom-(SAIR-)Systems in einem Motor gelöst werden, das Bestimmen einer Beeinträchtigung des SAIR-Systems, das SAIR nach stromabwärts eines Motorzylinderauslasses hinzufügt, auf Grundlage eines Vergleichs des SAIR vor und nach einer Abschaltung einer SAIR-Pumpe, beinhaltet, wobei der SAIR anhand einer Kraftstoffeinspritzmenge, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas und eines Motoransaugluftstroms berechnet wird. Auf diese Weise kann SAIR an dem Abgaskrümmer unter Verwendung vorhandener bordeigener Sensoren und Technologie überwacht werden, wodurch die OBD- und Emissionsüberwachung aufrechterhalten wird, die Motoremissionen reduziert und die Kosten beibehalten werden.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben wird. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder maßgebliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands festzustellen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche definiert ist, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. 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 Darstellung eines Motorsystems eines Fahrzeugs, das ein Sekundärluft-(SAIR-)System beinhaltet.
2 zeigt eine schematische Teildarstellung des Motorsystems aus 1, einschließlich des Motors und des SAIR-Systems aus 1.
3 zeigt Datenverläufe, die beispielhafte SAIR-Strömungsdaten vergleichen, die dem Motorsystem aus den 1 und 2 entsprechen.
4 und 5 zeigen beispielhafte Ablaufdiagramme, die ein Verfahren zum Betreiben des Motorsystems, das das SAIR-System beinhaltet, aus den 1 und 2 veranschaulichen.
6 zeigt eine beispielhafte Zeitachse, die dem Betreiben des Motorsystems, das das SAIR-System beinhaltet, aus den 1 und 2 entspricht.
7 zeigt Datenverläufe, die beispielhafte SAIR-Strömungsdaten vergleichen, die dem Motorsystem aus den 1 und 2 entsprechen.

Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Betreiben eines Motorsystems, das ein Sekundärluftstrom-(SAIR-)System beinhaltet. In einem Beispiel ist das SAIR-System fluidisch zwischen einem Lufteinlass und einem Abgaskrümmer eines Motors eines Fahrzeugs gekoppelt, wie in den 1 und 2 veranschaulicht. Eine Menge des SAIR an dem Abgaskrümmer kann anhand von Messungen des Ansaugluft- und Kraftstoffstroms, der an den Motor abgegeben wird, und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (air-to-fuel ratio - AFR) am Motorauslass vor und nach der Abschaltung des SAIR-Systems geschätzt, wie durch die Verfahren aus den 4 und 5 veranschaulicht. Die 3 und 7 zeigen Verläufe, die den gemessenen SAIR stromaufwärts des Auslasses mit dem berechneten SAIR am Motorauslass vergleichen. Eine Zeitachse zum Betreiben des Motorsystems aus den 1 und 2 gemäß den Verfahren aus den 4 und 5 ist in 6 veranschaulicht.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die Figuren zeigt 1 ein Motorsystem 100, das in einem Fahrzeug 5 beinhaltet sein kann, wobei das Motorsystem 100 eine Teilansicht eines einzelnen Zylinders 130 einer Brennkraftmaschine 10 beinhaltet. Die Brennkraftmaschine 10 kann ein Mehrzylindermotor sein. Der Zylinder (z. B. die Brennkammer) 130 beinhaltet eine Kühlmittelhülse 114 und Zylinderwände 132, wobei ein Kolben 136 darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 140 verbunden ist. Es ist gezeigt, dass der Zylinder 130 über ein Einlassventil 4 und eine Einlasskanalöffnung 22 mit einem Ansaugkrümmer 44 und über ein Auslassventil 8 und eine Auslasskanalöffnung 86 mit einem Abgaskrümmer 48 kommuniziert. Der Ansaugkanal 42 kann ein Luftfilter 191 zum Filtern von Ansaugluft beinhalten, die durch den Ansaugkanal strömt. Eine Drossel 62, die eine Drosselklappe 64 beinhaltet, kann in einem Ansaugkanal stromabwärts des Luftfilters 191 und stromaufwärts des Ansaugkrümmers 44 zum Variieren einer Strömungsgeschwindigkeit und/oder eines Drucks von Ansaugluft, die den Motorzylindern 130 bereitgestellt wird, bereitgestellt sein. Ein MAF-Sensor 120 kann an den Ansaugkanal 42 zwischen dem Luftfilter 191 und der Drossel 62 gekoppelt sein, um der Steuerung 12 ein MAF-Signal bereitzustellen. Ein MAP-Sensor 122 kann stromabwärts der Drossel 62 an den Ansaugkrümmer 44 gekoppelt sein, um der Steuerung 12 ein entsprechendes MAP-Signal bereitzustellen.
Wie in dieser Schrift unter Bezugnahme auf die 2-6 beschrieben, kann der Motor dazu konfiguriert sein, den Sekundärluftstrom (SAIR) in den Abgaskrümmer 48 einzuspritzen, um die Umwandlung bestimmter Emissionen während verschiedener Motorbetriebsbedingungen zu erhöhen. Wie in 1 dargestellt, kann das SAIR-System 220 stromabwärts des Luftfilters 191 und stromaufwärts der Drossel 62 über den SAIR-Ansaugkanal 90 fluidisch an den Ansaugkanal 42 gekoppelt sein. Das SAIR-System 220 kann SAIR über den SAIR-Abgaskanal 92 an den Abgaskrümmer 48 abgeben. Der SAIR-Abgaskanal 92 ist stromabwärts der Auslasskanalöffnung 86 und stromaufwärts des Abgassensors 128 und der Emissionssteuervorrichtung 178 fluidisch an den Abgaskrümmer 48 gekoppelt. Das SAIR-System 220 kann zusätzlich oder alternativ andere Konfigurationen zum Abgeben von SAIR an den Abgaskrümmer 48 beinhalten. In einem Beispiel kann das SAIR-System 220 über einen SAIR-Ansaugkanal 90 fluidisch an den Ansaugkrümmer 44 stromabwärts der Drossel 62 gekoppelt sein, wodurch das SAIR-System 220 verdichtete Luft an den Abgaskrümmer 48 abgeben kann. In einem anderen Beispiel kann das SAIR-System 220 eine externe Luftpumpe beinhalten, die Luft direkt aus der Atmosphäre an den Abgaskrümmer 48 abgibt. In einem anderen Beispiel kann das SAIR-System 220 Mittel zum Abgeben von Luft an den Abgaskrümmer 48 über den AGR-Kanal 81 beinhalten, wenn das AGR-Ventil 80 geschlossen ist.
In der abgebildeten Ansicht liegen das Einlassventil 4 und das Auslassventil 8 in einer oberen Region des Zylinders 130 und können an einen Zylinderkopf 18 gekoppelt sein. Das Einlassventil 4 und das Auslassventil 8 können durch eine Steuerung 12 unter Verwendung jeweiliger Nockenbetätigungssysteme gesteuert werden, die einen oder mehrere Nocken beinhalten. Die Nockenbetätigungssysteme können eines oder mehrere von Systemen eines Motors mit variablem Hubraum (variable displacement engine - VDE), zur Nockenprofilverstellung (cam profile switching - CPS), für variable Nockensteuerzeit (variable cam timing - VCT), für variable Ventilsteuerzeit (variable valve timing - VVT) und/oder zum variablen Ventilhub (variable valve lift - VVL) nutzen, um den Ventilbetrieb zu variieren. In dem abgebildeten Beispiel wird das Einlassventil 4 durch einen Einlassnocken 151 gesteuert und wird das Auslassventil 8 durch einen Auslassnocken 153 gesteuert. Gemäß festgelegten Einlass- bzw. Auslassventilsteuerzeiten kann der Einlassnocken 151 über einen Einlassventilsteuerzeitaktor 101 betätigt werden und kann der Auslassnocken 153 über einen Auslassventilsteuerzeitaktor 103 betätigt werden. In einigen Beispielen können das Einlassventil und das Auslassventil über den Einlassventilsteuerzeitaktor 101 bzw. den Auslassventilsteuerzeitaktor 103 abgeschaltet werden. Die Position des Einlassnockens 151 und des Auslassnockens 153 kann durch einen Nockenwellenpositionssensor 155 bzw. 157 bestimmt werden.
In einigen Beispielen können das Einlass- und/oder das Auslassventil durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 130 alternativ ein Einlassventil, das über elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung gesteuert wird, beinhalten, was CPS- und/oder VCT-Systeme beinhaltet. In noch anderen Beispielen können das Einlass- und das Auslassventil durch einen gemeinsamen Ventilaktor oder ein gemeinsames Betätigungssystem oder einen Aktor oder ein Betätigungssystem für variable Ventilsteuerzeit gesteuert werden. Die verschiedenen Ventilsteuersysteme können verwendet werden, um eine Steuerzeit, eine Öffnungsdauer und einen Hub des Einlassventils 4 und des Auslassventils 8 zu variieren.
Ein Abgaskanal 135 kann zusätzlich zu dem Zylinder 130 Abgase von anderen Zylindern des Motors 10 aufnehmen. Es ist gezeigt, dass ein Abgassensor 128 stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung 178 an den Abgaskanal 135 gekoppelt ist. Der Abgassensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Angabe eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (air-fuel ratio - AFR) im Abgas ausgewählt sein, wie zum Beispiel einer linearen Lambdasonde oder UEGO-Sonde (universal or wide-range exhaust gas oxygen - Weitbereichs- oder Breitbandlambdasonde), einer binären Lambdasonde oder EGO-Sonde, einer HEGO-Sonde (beheizten EGO-Sonde), einem NOx-Sensor, einem HC-Sensor oder einem CO-Sensor. Bei der Emissionssteuervorrichtung 178 kann es sich um einen Dreiwegekatalysator, eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen daraus handeln.
Eine externe Abgasrückführung (AGR) kann dem Motor über ein Hochdruck-AGR-System 83 bereitgestellt werden, das Abgas aus einer Zone mit höherem Druck in dem Abgaskanal 135 an eine Zone mit niedrigerem Druck in dem Ansaugkrümmer 44, stromabwärts der Drossel 62, über einen AGR-Kanal 81 abgibt. Eine Menge an AGR, die dem Ansaugkrümmer 44 bereitgestellt wird, kann durch die Steuerung 12 über ein AGR-Ventil 80 variiert werden. Die Steuerung 12 kann zum Beispiel dazu konfiguriert sein, das AGR-Ventil 80 zu betätigen und eine Position davon einzustellen, um die Abgasmenge, die durch den AGR-Kanal 81 strömt, einzustellen. Das AGR-Ventil 80 kann zwischen einer vollständig geschlossenen Position, in der die Abgasströmung durch den AGR-Kanal 81 blockiert wird, und einer vollständig offenen Position, in der die Abgasströmung durch den AGR-Kanal ermöglicht wird, eingestellt werden. Als ein Beispiel kann das AGR-Ventil 80 zwischen der vollständig geschlossenen Position und der vollständig offenen Position kontinuierlich variabel sein. Demnach kann die Steuerung einen Öffnungsgrad der AGR-Ventils 80 erhöhen, um eine Menge an AGR, die dem Ansaugkrümmer 44 bereitgestellt wird, zu erhöhen, und den Öffnungsgrad der AGR-Ventils 80 verringern, um die Menge an AGR, die dem Ansaugkrümmer 44 bereitgestellt wird, zu verringern. Als ein Beispiel kann das AGR-Ventil 80 ein elektronisch betätigtes Magnetventil sein. In anderen Beispielen kann das AGR-Ventil 80 durch einen einbezogenen Schrittmotor positioniert werden, der durch die Steuerung 12 betätigt werden kann, um die Position des AGR-Ventils 80 über einen Bereich von diskreten Schritten (z. B. 52 Schritten) hinweg einzustellen, oder das AGR-Ventil 80 kann eine andere Art von Strömungssteuerventil sein. Ferner kann AGR gekühlt werden, indem sie einen AGR-Kühler 85 innerhalb der AGR-Kanals 81 durchströmt. Der AGR-Kühler 85 kann Wärme von den AGR-Gasen zum Beispiel an Motorkühlmittel abführen.
Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System verwendet werden, um eine Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemisches innerhalb der Brennkammer zu regeln. Ferner kann AGR erwünscht sein, um eine erwünschte Motorverdünnung zu erzielen, wodurch der Kraftstoffwirkungsgrad und die Emissionsqualität, wie etwa die Emissionen von Stickstoffoxiden, erhöht werden. Als ein Beispiel kann AGR bei niedrigen bis mittleren Motorlasten angefordert werden. Somit kann es wünschenswert sein, den AGR-Massenstrom zu messen oder zu schätzen. AGR-Sensoren können innerhalb der AGR-Kanals 81 angeordnet sein und können zum Beispiel eine Angabe eines oder mehrerer von einem Massenstrom, einem Druck und einer Temperatur des Abgases bereitstellen. Zusätzlich kann AGR erwünscht sein, nachdem die Emissionssteuervorrichtung 178 ihre Anspringtemperatur erzielt hat. Eine angeforderte Menge an AGR kann auf Motorbetriebsbedingungen basieren, die Motorlast, Motordrehzahl, Motortemperatur usw. beinhalten. Zum Beispiel kann sich die Steuerung 12 auf eine Lookup-Tabelle beziehen, die die Motordrehzahl und -last als die Eingabe aufweist, und eine erwünschte Menge an AGR, die der eingegebenen Motordrehzahl/-last entspricht, ausgeben. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung 12 die erwünschte Menge an AGR (z. B. die erwünschte AGR-Strömungsgeschwindigkeit) durch Logikregeln bestimmen, die Parameter wie etwa Motorlast, Motordrehzahl, Motortemperatur usw. direkt berücksichtigen. In noch anderen Beispielen kann sich die Steuerung 12 auf ein Modell stützen, das eine Änderung der Motorlast mit einer Änderung einer Verdünnungserfordernis korreliert und ferner die Änderung der Verdünnungserfordernis mit einer Änderung der angeforderten Menge an AGR korreliert. Wenn sich zum Beispiel die Motorlast von einer geringen Last auf eine mittlere Last erhöht, kann sich die angeforderte Menge an AGR erhöhen, und wenn sich die Motorlast dann von einer mittleren Last auf eine hohe Last erhöht, kann sich die angeforderte Menge an AGR verringern. Die Steuerung 12 kann ferner die angeforderte Menge an AGR durch Berücksichtigen eines Kennfelds der besten Kraftstoffeffizienz für eine erwünschte Verdünnungsgeschwindigkeit bestimmen. Nach dem Bestimmen der angeforderten Menge an AGR kann sich die Steuerung 12 auf eine Lookup-Tabelle beziehen, die die angeforderte Menge an AGR als die Eingabe und ein Signal, das einem Öffnungsgrad entspricht, der auf das AGR-Ventil anzuwenden ist (z. B. wie an den Schrittmotor oder eine andere Ventilbetätigungsvorrichtung gesendet), als die Ausgabe aufweist.
Der Zylinder 130 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, bei dem es sich um ein Verhältnis von dem Volumen, wenn sich der Kolben 136 am unteren Totpunkt befindet, zu dem, wenn er sich am oberen Totpunkt befindet, handelt. Herkömmlicherweise liegt das Verdichtungsverhältnis in einem Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht sein. Dies kann zum Beispiel vorkommen, wenn Kraftstoffe mit einer höheren Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann zudem erhöht sein, falls Direkteinspritzung verwendet wird, da sich diese auf das Motorklopfen auswirkt. Das Verdichtungsverhältnis kann auch erhöht sein, wenn die Vorkammerzündung den Klopfwiderstand aufgrund einer schnelleren Verbrennung erhöht.
Als ein nicht einschränkendes Beispiel beinhaltet der Zylinder 130 der Darstellung nach eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66. Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 direkt an den Zylinder 130 gekoppelt ist, um Kraftstoff proportional zu einer Impulsbreite eines Signals FPW, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt in diesen einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eine sogenannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Zylinder 130 bereit. In einem anderen Beispiel kann es sich bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 um eine Einlasskanaleinspritzvorrichtung handeln, die Kraftstoff stromaufwärts des Zylinders 130 in die Einlasskanalöffnung bereitstellt. Während 1 zeigt, dass Kraftstoff über eine einzelne Einspritzvorrichtung in den Zylinder eingespritzt wird, kann der Motor ferner alternativ betrieben werden, indem Kraftstoff über mehrere Einspritzvorrichtungen eingespritzt wird, wie etwa eine Direkteinspritzvorrichtung und eine Einlasskanaleinspritzvorrichtung. Zum Beispiel können sowohl Einlasskanal- als auch Direkteinspritzvorrichtungen in einer Konfiguration beinhaltet sein, die als Einlasskanalkraftstoff- und Direkteinspritzung (port fuel and direct injection - PFDI) bekannt ist. In einer derartigen Konfiguration kann die Steuerung 12 eine relative Einspritzmenge aus jeder Einspritzvorrichtung variieren. Auf diese Weise kann die Steuerung 12 auf Grundlage von Motor- und Fahrzeugbetriebsbedingungen eine Kraftstoffeinspritzungsströmungsrate, Q_inj,j, zu jedem j^-ten Motorzylinder 130 steuern und bestimmen.
Kraftstoff kann aus einem Hochdruckkraftstoffsystem 180, das einen oder mehrere Kraftstofftanks, eine oder mehrere Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet, an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 abgegeben werden. Alternativ kann Kraftstoff bei einem niedrigeren Druck durch eine einstufige Kraftstoffpumpe abgegeben werden. Ferner können die Kraftstofftanks, wenngleich dies nicht gezeigt ist, einen Druckwandler beinhalten, der der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt. Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 180 können Kraftstoff mit unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten aufbewahren, wie etwa mit unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Diese Unterschiede können unterschiedlichen Alkoholgehalt, unterschiedliche Oktanzahl, unterschiedliche Verdampfungswärmen, unterschiedliche Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen daraus usw. beinhalten. Ein Beispiel für Kraftstoffe mit unterschiedlichen Verdampfungswärmen beinhaltet Benzin als erste Kraftstoffart mit einer niedrigeren Verdampfungswärme und Ethanol als zweite Kraftstoffart mit einer höheren Verdampfungswärme. In einem anderen Beispiel kann der Motor Benzin als erste Kraftstoffart und ein alkoholhaltiges Kraftstoffgemisch, wie etwa E85 (das ungefähr zu 85 % aus Ethanol und zu 15 % aus Benzin besteht) oder M85 (das ungefähr zu 85 % aus Methanol und zu 15 % aus Benzin besteht), als zweite Kraftstoffart verwenden. Andere denkbare Substanzen beinhalten Wasser, Methanol, ein Gemisch aus Ethanol und Wasser, ein Gemisch aus Wasser und Methanol, ein Gemisch aus Alkoholen usw. Auf diese Weise werden Luft und Kraftstoff an den Zylinder 130 abgegeben, der ein brennbares Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugen kann.
Kraftstoff kann während eines einzelnen Zyklus des Zylinders durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 an den Zylinder 130 abgegeben werden. Ferner kann die Verteilung und/oder relative Menge an Kraftstoff, der aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 abgegeben wird, mit Betriebsbedingungen variieren. Darüber hinaus können für ein einzelnes Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des abgegebenen Kraftstoffs pro Zyklus durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während eines Verdichtungstakts, Einlasstakts oder einer beliebigen zweckmäßigen Kombination daraus durchgeführt werden.
In dem in 1 gezeigten Beispiel beinhaltet der Zylinder 130 einen Vorkammerzünder 192, der an den Zylinderkopf 18 gekoppelt ist, um eine Verbrennung zu initiieren. In einigen Beispielen kann der Vorkammerzünder 192 an eine Montagefläche gekoppelt sein, die sich von dem Zylinderkopf 18 unterscheidet, wie etwa einen Zylinderblock oder einen anderen Abschnitt des Zylinders. In einem Beispiel ist der Vorkammerzünder 192 die einzige Zündvorrichtung des Zylinders 130. Demnach gibt es keine anderen Zündvorrichtungen in dem Motor 10 als den Vorkammerzünder 192, der jedem Zylinder 130 entspricht.
Unter ausgewählten Betriebsmodi kann ein Zündsystem 88 in dem Vorkammerzünder 192 als Reaktion auf ein Signal SA für eine Zündverstellung nach früh von der Steuerung 12 einen Zündfunken erzeugen. Eine Steuerzeit des Signals SA kann auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen und einer Drehmomentforderung des Fahrers eingestellt werden. Zum Beispiel kann ein Zündfunken bei einer Steuerzeit für maximales Bremsmoment (MBT) bereitgestellt werden, um die Leistung und den Wirkungsgrad des Motors zu maximieren. Die Steuerung 12 kann Motorbetriebsbedingungen, die Motordrehzahl, Motorlast und Abgas-AFR beinhalten, in eine Lookup-Tabelle eingeben, die die entsprechende MBT-Steuerzeit für die eingegebenen Motorbetriebsbedingungen ausgeben kann. In anderen Beispielen kann der Zündfunken vom MBT aus nach spät verstellt werden, um ein Auftreten von Klopfen zu verhindern. In noch anderen Beispielen kann der Zündfunken vom MBT aus nach spät verstellt werden, um das Motordrehmoment zu reduzieren, wie etwa aufgrund einer Verringerung des vom Fahrer geforderten Drehmoments oder eines Getriebegangschaltereignisses oder zum Bereitstellen einer Drehmomentreserve.
Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch die Steuerung 12 und durch eine Eingabe von einem Fahrzeugführer 113 über ein Fahrpedal 116 und einen Fahrpedalpositionssensor 118 und über ein Bremspedal 117 und einen Bremspedalpositionssensor 119 gesteuert werden. Der Fahrpedalpositionssensor 118 kann ein Pedalpositions(pedal position - PP)-Signal an die Steuerung 12 senden, das einer Position des Fahrpedals 116 entspricht, und der Bremspedalpositionssensor 119 kann ein Bremspedalpositions(brake pedal position - BPP)-Signal an die Steuerung 12 senden, das einer Position des Bremspedals 117 entspricht. Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Festwertspeicher 106 gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen Datenbus beinhaltet. Der Festwertspeicher 106 des Speichermediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die durch die Mikroprozessoreinheit 102 ausführbar sind, um die in dieser Schrift beschriebenen Verfahren und Routinen sowie andere Varianten durchzuführen, die vorweggenommen, aber nicht spezifisch aufgeführt werden.
Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, die Folgendes beinhalten: eine Messung des eingeleiteten Luftmassenstroms (mass air flow - MAF) von einem Luftmassenstromsensor 46, ein Motorkühlmitteltemperatursignal (engine coolant temperature signal - ECT-Signal) von einem ECT-Sensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist, ein Signal UEGO von einem Abgassensor 128, der durch die Steuerung 12 verwendet werden kann, um das AFR des Abgases zu bestimmen, ein Abgastemperatursignal (exhaust gas temperature signal - EGT-Signal) von einem Temperatursensor 158, der an den Abgaskanal 135 gekoppelt ist, einen ECD-Temperatursensor 179, der an die ECD 178 gekoppelt ist, ein Profilzündungsaufnahmesignal (profile ignition pickup signal - PIP-Signal) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist, eine Drosselposition (throttle position - TP) von einem Drosselpositionssensor, der an die Drossel 62 gekoppelt ist, und ein Absolutkrümmerdrucksignal (manifold absolute pressure signal - MAP-Signal) von einem MAP-Sensor 122, der an den Ansaugkrümmer 44 gekoppelt ist. Ein Motordrehzahlsignal, RPM-Signal, kann durch die Steuerung 12 anhand des Signals PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von dem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe von Vakuum oder Druck in dem Ansaugkrümmer 44 bereitzustellen. Darüber hinaus kann die Steuerung 12 ein SAIR-Signal an das SAIR-System 220 senden und von diesem empfangen, um das SAIR-System 220 als Reaktion auf Betriebsbedingungen zu betreiben, wie unter Bezugnahme auf die 2-6 näher beschrieben. In einem Beispiel kann das SAIR-Signal angeben, wann eine SAIR-Pumpe ein- oder ausgeschaltet ist. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung 12 ein SAIR-Signal übertragen, um den EIN/AUS-Status der SAIR-Pumpe 222 umzuschalten und/oder eine Position eines oder mehrerer SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 einzustellen. In einem anderen nicht einschränkenden Beispiel kann die Steuerung 12 ein SAIR-Signal von dem SAIR-Strömungssensor 224 empfangen, das eine Strömungsrate von SAIR angibt.
Auf Grundlage von Eingaben von einem oder mehreren der vorstehend genannten Sensoren kann die Steuerung 12 einen oder mehrere Aktoren einstellen, wie etwa die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66, die Drossel 62, den Vorkammerzünder 192, die Einlass-/Auslassventile und Nocken usw. Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage von Anweisungen oder Code auslösen, die/der darin programmiert sind/ist und einer oder mehreren Routinen entsprechen/entspricht, wofür ein Beispiel in Bezug auf die 4 und 5 beschrieben ist.
In einigen Beispielen kann es sich bei dem Fahrzeug 5 um ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen handeln, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 160 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen handelt es sich bei dem Fahrzeug 5 um ein herkömmliches Fahrzeug mit nur einem Motor. In dem in 1 gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug den Motor 10 und eine elektrische Maschine 161. Die elektrische Maschine 161 kann ein Elektromotor oder ein Motor/Generator sein und kann in dieser Schrift somit auch als elektrischer Motor bezeichnet werden. Die elektrische Maschine 161 nimmt elektrische Leistung aus einer Traktionsbatterie 170 auf, um den Fahrzeugrädern 160 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 161 kann zudem als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsvorgangs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 170 bereitzustellen.
Die Kurbelwelle 140 des Motors 10 und die elektrische Maschine 161 sind über ein Getriebe 167 mit den Fahrzeugrädern 160 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 166 eingekuppelt sind. In dem abgebildeten Beispiel ist eine erste Kupplung 166 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 161 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 166 zwischen der elektrischen Maschine 161 und dem Getriebe 167 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 166 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um so die Kurbelwelle 140 mit der elektrischen Maschine 161 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder davon zu trennen und/oder die elektrische Maschine 161 mit dem Getriebe 167 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder davon zu trennen. Bei dem Getriebe 167 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetengetriebesystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weisen konfiguriert sein, die als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug beinhalten.
Wie vorstehend beschrieben, zeigt 1 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Demnach kann jeder Zylinder gleichermaßen einen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, (eine) Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en), einen Zünder usw. beinhalten. Es versteht sich, dass der Motor 10 eine beliebige geeignete Anzahl von Zylindern beinhalten kann, was 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 oder mehr Zylinder beinhaltet. Ferner kann jeder dieser Zylinder einige oder alle der verschiedenen Komponenten beinhalten, die durch 1 unter Bezugnahme auf den Zylinder 130 beschrieben und abgebildet sind. Darüber hinaus können die mehreren Zylinder in einer oder mehreren Zylinderbänken angeordnet und/oder organisiert sein, wobei jede Zylinderbank in einer separaten Reihe parallel zur Kurbelwelle angeordnet ist. Das Anordnen von Motorzylindern in Bänken kann dabei helfen, eine Größe des Motors zu reduzieren und Motorvibrationen zu reduzieren.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein anderes Schema des Motorsystems 100 veranschaulicht, das den Motor 10, das SAIR-System 220 und die Steuerung 12 beinhaltet. Bereits in 1 eingeführte Komponenten des Motorsystems 100 sind in dieser Figur und in nachfolgenden Figuren ähnlich nummeriert. Mehrere Elemente des Motors 10, wie etwa das AGR-System 83, das Zündsystem 88, das Getriebe 167 und dergleichen (wie in 1 gezeigt), sind in 2 der Übersichtlichkeit halber weggelassen; das Motorsystem 100 kann jedoch alle Elemente des Motors 10 beinhalten, wie in 1 gezeigt. Darüber hinaus kann das Motorsystem 100 als Teil eines Fahrzeugsystems, wie etwa des Fahrzeugs 5 aus 1, beinhaltet sein.
Das Motorsystem 100 kann mehrere Zylinder 130 beinhalten, die in einer oder mehreren Zylinderbänken angeordnet sind. Insbesondere sind die zwei Zylinderbänke 216 und 218 von vier Zylindern 130 in dem Beispiel des Motorsystems 100 gezeigt. In anderen Beispielen kann das Motorsystem 100 mehr als zwei Zylinderbänke beinhalten, wobei jede Bank mehr oder weniger als vier Zylinder 130 aufweist. Wie zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, wird Ansaugluft, die in den Ansaugkanal 42 eintritt, durch das Luftfilter 191 gefiltert, bevor sie durch die Drossel 62 zum Ansaugkrümmer 44 des Motors 10 strömt. Der MAF-Sensor 46 kann an dem Ansaugkanal 42 zwischen dem SAIR-Ansaugkanal 90 und der Drossel 62 fluidisch gekoppelt sein, um eine Strömungsrate von Luft, die in den Ansaugkrümmer eintritt, Q_Luft,Einlass, zu messen. Mit anderen Worten beinhaltet Q_Luft, _Einlass nicht den SAIR, Q_SAIR, der zu dem SAIR-Ansaugkanal 90 geleitet wird.
Das Kraftstoffsystem 180 kann Kraftstoff an Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 66 (z. B. Direktkraftstoff- und/oder Einlasskanalkraftstoffeinspritzvorrichtungen) abgeben, die an jedem Zylinder 130 beinhaltet sind. 2 zeigt Kraftstoffeinspritzleitungen, die das Kraftstoffsystem 180 und die Zylinder 130 der Zylinderbank 218 koppeln. Wenngleich dies der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist, beinhaltet das Motorsystem 100 ferner Kraftstoffeinspritzleitungen, die das Kraftstoffsystem 180 an die Zylinder 13 der Zylinderbank 216 koppeln. Wie unter Bezugnahme auf 1 gezeigt, kann die Steuerung 12 auf Grundlage von Motor- und Fahrzeugbetriebsbedingungen eine Kraftstoffeinspritzungsströmungsrate, Q_inj,j, in jeden j^-ten Motorzylinder 130 jeder i^-ten Zylinderbank steuern und bestimmen (z. B. für den Fall von 2 Zylinderbänken mit jeweils 4 Zylindern, i = 2 und j = 4). Insbesondere kann Kraftstoff proportional zu einer Impulsbreite eines Signals FPW, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird, eingespritzt werden, und die Kraftstoffeinspritzrate an jedem Zylinder kann in Abhängigkeit von Motorbetriebsbedingungen variiert werden.
Ansaugluft wird an jeden Zylinder 130 jeder Zylinderbank 216 und 218 des Motors 10 über den Ansaugkrümmer 44 abgegeben. In einem Beispiel kann der Ansaugkrümmer 44 die Ansaugluft aufteilen und gleichmäßig an jede Zylinderbank 216 und 218 und/oder an jeden Zylinder 130 abgeben. Zylinderverbrennungsprodukte, darunter nicht umgesetzte Luft, unverbrannte Kraftstoffkohlenwasserstoffe und dergleichen, werden über die Abgaskrümmer 246 und 248 aus den Zylindern 130 abgeführt. Wie in 2 dargestellt, entspricht jeder Abgaskrümmer 246 und 248 einer der Zylinderbänke 216 bzw. 218. Darüber hinaus ist ein Abgassensor 286 und 288 stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung 276 und 278 gekoppelt, die jedem Abgaskrümmer 246 bzw. 278 entsprechen. Die Abgassensoren 286 und 288 können dem Abgassensor 128 entsprechen und können einen oder mehrere verschiedene geeignete Sensoren zum Bereitstellen einer Angabe eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (air-fuel ratio - AFR) des Abgases beinhalten, wie zum Beispiel eine lineare Lambdasonde oder UEGO-Sonde (universal or wide-range exhaust gas oxygen - Weitbereichs- oder Breitbandlambdasonde), eine binäre Lambdasonde oder EGO-Sonde, eine HEGO-Sonde (beheizte EGO-Sonde), einen NOx-Sensor, einen HC-Sensor oder einen CO-Sensor. Die Emissionssteuervorrichtungen 276 und 278 können der Emissionssteuervorrichtung 178 entsprechen und können einen Dreiwegekatalysator, eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen davon beinhalten.
Ein Teil der Ansaugluft kann über den SAIR-Ansaugkanal 90 von dem Ansaugkanal 42 zu dem SAIR-System 220 umgeleitet werden. Das SAIR-System 220 kann eine SAIR-Pumpe 222, einen SAIR-Strömungssensor 224 und ein oder mehrere SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 beinhalten, die in den SAIR-Abgaskanälen 296 bzw. 298 positioniert sind. Die SAIR-Abgaskanäle 296 und 298 aus 2 können fluidisch an die Abgaskrümmer 246 bzw. 248 gekoppelt sein und können dem SAIR-Abgaskanal 92 entsprechen. Darüber hinaus kann das SAIR-System 220 ein oder mehrere Strömungssteuerventile 226 und 228 und einen oder mehrere SAIR-Abgaskanäle 296 und 298 beinhalten, wobei jeder der SAIR-Abgaskanäle 296 und 298 fluidisch an einen der Abgaskrümmer 246 und 248 gekoppelt ist. Jeder der Abgaskrümmer 246 und 248 entspricht der einen der Zylinderbänke 216 und 218. Die SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 können ferner als Rückschlagventile fungieren, die verhindern, dass Abgase stromaufwärts von den SAIR-Abgaskanälen 296 und 298 und an den SAIR-Strömungssteuerventilen 226 und 228 vorbeiströmen.
Dementsprechend kann SAIR während einer Bedingung, wenn die SAIR-Pumpe 222 eingeschaltet ist und wenn eines oder mehrere der SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 offen sind, von dem Ansaugkanal 42 umgeleitet und an den einen oder die mehreren Abgaskrümmer 246 und 248 abgegeben werden. Darüber hinaus kann die SAIR-Strömungsrate Q_SAIR,mess durch den SAIR-Strömungssensor 224 gemessen und/oder abgeleitet und an die Steuerung 12 kommuniziert werden. Der SAIR-Strömungssensor 224 kann einen SAIR-MAF-Sensor beinhalten, der die SAIR-Massenströmungsrate direkt misst. In einem anderen Beispiel kann der SAIR-Strömungssensor eine Öffnung und einen oder mehrere Drucksensoren zum Angeben der SAIR-Strömung auf Grundlage eines über die Öffnung gemessenen Druckabfalls beinhalten. Die SAIR-Pumpe 222 und die SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 sind leitend an die Steuerung 12 gekoppelt, wodurch die Steuerung 12 die SAIR-Pumpe 222 ein- oder ausschalten und/oder eine Position eines oder beider der SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 einstellen kann, als Reaktion auf verschiedene Motorbetriebsbedingungen. Das Einstellen einer Position eines oder beider der SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 beinhaltet das Bewegen eines oder beider SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 in eine weiter geöffnete Position und/oder in eine weiter geschlossene Position. In einem Beispiel beinhaltet das Einstellen eines oder beider der SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 in eine weiter geöffnete Position das vollständige Öffnen eines oder beider der SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228; gleichermaßen beinhaltet das Einstellen eines oder beider der SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 in eine weiter geschlossene Position das vollständige Schließen eines oder beider der SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228. Somit kann die Steuerung 12 SAIR gleichmäßig oder ungleichmäßig zu jedem der Abgaskrümmer 246 und 248 leiten und dort verteilen, indem Positionen der SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 eingestellt werden.
In einem Beispiel kann die Steuerung 12 das SAIR-System 220 starten, um SAIR an die Motorabgaskrümmer 246 und 248 im Anschluss an ein Kaltstartmotorereignis während einer Kaltstartbedingung abzugeben, wobei die Kaltstartbedingung beinhaltet, dass eine Temperatur einer oder mehrerer der ECDs 276 und 278, T_ECD,j (j-Index bezieht sich auf entsprechend der j^-ten Zylinderbank), geringer ist als eine Schwellen-ECD-Temperatur, T_ECD,TH. Als ein Beispiel kann T_ECD,TH Temperaturen von weniger als 200 Grad Fahrenheit beinhalten. In einem anderen Beispiel kann die Kaltstartbedingung ferner beinhalten, dass eine Motortemperatur, T_Motor, geringer ist als eine Schwellenmotortemperatur, T_Motor,TH, und dass ein Motorstatus von AUS auf EIN geschaltet wurde. In einem Beispiel kann T_Motor,TH Temperaturen von weniger als 40 Grad Fahrenheit beinhalten. In einem weiteren Beispiel kann die Kaltstartbedingung ferner beinhalten, dass ein Schwellenwert für die Dauer nach dem Motorstart, Δt_START,TH, im Anschluss an einen Motorstart (z. B. das Umschalten des Motorstatus von AUS auf EIN) verstrichen ist.
Wenn die Kaltstartbedingung erfüllt ist, kann die Kraftstoffverbrennung an den Motorzylindern 130 weniger effizient sein, was dazu führt, dass höhere Mengen an unverbranntem Kraftstoff aus dem Motor an den Abgaskrümmern 246 und 248 ausgestoßen werden, was zu höheren Emissionen führen kann. Darüber hinaus kann, wenn eine ECD-Temperatur geringer ist als die Schwellen-ECD-Temperatur, die Fähigkeit der ECD, Schadstoffe, darunter unverbrannte Kraftstoffkohlenwasserstoffe, zu entfernen, reduziert sein. Darüber hinaus können, wenn eine Dauer im Anschluss an ein Motorstartereignis, Δ_tSTART, geringer ist als die Schwellendauer nach dem Motorstart, At_START,TH, die Emissionen von unverbranntem Kraftstoff höher sein. Somit kann die Kaltstartbedingung erfüllt sein, wenn eines oder mehrere von dem Motorstatus EIN ist und T_Motor < T_Motor,TH, T_ECD,j < T_ECD,TH und Δt_START < Δt_START,TH, und die Steuerung 12 kann das SAIR-System 220 durch Einschalten der SAIR-Pumpe 222 und Öffnen eines oder mehrerer der SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 starten.
Umgekehrt ist die Kaltstartbedingung nicht erfüllt, wenn sich eines oder mehrere von T_Motor über T_Motor,TH erhöht, während der Motor eingeschaltet ist (der Motor befindet sich nicht mehr unter Kaltstartbedingungen), T_ECD,j > T_ECD,TH (der Emissionssteuervorrichtung größer als die Schwellen-ECD-Temperatur ist) und Δt_START < Δt_START,TH erfüllt ist (der Schwellenwert für die Dauer nach dem Motorstart nach einem Motorstartereignis überschritten wird). Somit schaltet die Steuerung 12 als Reaktion darauf, dass die Kaltstartbedingung nicht erfüllt ist, das SAIR-System 220 durch Schließen eines oder mehrerer der SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 und Ausschalten der SAIR-Pumpe 222 ab.
Die Steuerung 12 kann eine SAIR-Strömungsrate messen, wobei der SAIR-Strömungssensor 224 innerhalb des SAIR-Systems 220 positioniert ist. In dem Beispiel aus 2 ist der SAIR-Strömungssensor 224 stromaufwärts der SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 und stromabwärts der SAIR-Pumpe 222 positioniert. Somit kann die Strömungsratenmessung mit dem SAIR-Strömungssensor 224, wenn SAIR im Falle einer Fehlfunktion im SAIR-System (z. B. einer fehlerhaften SAIR-Pumpe 222, einem festsitzenden SAIR-Strömungssteuerventil 226 oder 228, einer Blockierung im SAIR-System 220, einem Leck im SAIR-System und dergleichen) nicht an die Abgaskrümmer 246 und 248 abgegeben wird (oder wenn die SAIR-Strömung teilweise blockiert oder umgelenkt wird). In einem Beispiel kann ein Leck in dem SAIR-System 220 stromabwärts des SAIR-Strömungssensors für den SAIR-Strömungssensor 224 als nicht fehlerhaft erscheinen, wenn sich der SAIR an dem SAIR-Strömungssensor 224 vorbeibewegt, kann jedoch zumindest teilweise umgelenkt werden, bevor sie den Abgaskrümmer erreicht.
Eine Schätzung des Gesamt-SAIR, der an die Abgaskrümmer 246 und 248 abgegeben wird, und der SAIR an jedem der Abgaskrümmer 246 und 248 (z. B. SAIR pro Zylinderbank) kann aus der Kraftstoffeinspritzströmungsrate zu jeder Zylinderbank, Q_inj,j, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, AFR(, gemessen durch die Abgassensoren 286 und 288) und die Ansaugluftströmungsrate, Q_Luft,Einlass (gemessen durch den MAF-Sensor 46) rückgerechnet werden. Wie in Gleichung (1) gezeigt, kann eine Schätzung für die Luftmenge in jedem Abgaskrümmer 246 und 248 aus dem gemessenen AFR_j (AFR im Abgaskrümmer, der der j^-ten Zylinderbank entspricht) und dem abgegebenen Kraftstoffstrom, Q_inj,j, berechnet werden (Strömungsrate der Kraftstoffeinspritzung zur j^-ten Zylinderbank). $Q_{Luft, j} = Q_{inj, j} * {AFR}_{j} [Masse/Zyklus]$
$Q_{Luft, j} = Q_{inj, j} * λ_{j} * {AFR}_{ST \ddot{O} CH} [Masse/Zyklus]$
$Q_{inj, j} = \sum_{i} Q_{inj, j, i} [Masse/Zyklus]$
Hier stellt Q_Luft,j die Summe der an den Abgaskrümmer abgegebenen SAIR-Strömungsrate (entsprechend der j^-ten Zylinderbank) und der Restluftströmungsrate, die nach der Zylinderverbrennung aus der j^-ten Zylinderbank abgeführt wird, dar. In dem Fall, in dem der Abgassensor 286 oder 288 misst, λ, ist das Verhältnis des tatsächlichen AFR zu dem stöchiometrischen AFR, AFR_STÖCH, Q_Luft,j durch Gleichung (2) gegeben. Im Allgemeinen ist die Menge an Kraftstoff und Sauerstoff, die durch die Verbrennung verbraucht wird, relativ zu der Gesamtmenge an Kraftstoff und Sauerstoff, die ausgestoßen wird, vernachlässigbar. Somit sind die Gleichungen (1) und (2) in der Lage, zuverlässige Schätzungen für die SAIR-Strömungsrate bereitzustellen. Darüber hinaus kann Q_inj,j anhand von Gleichung (3) berechnet werden, wobei die Strömungsrate der Kraftstoffeinspritzung zu der j^-ten Zylinderbank, Q_inj,j, durch Summieren der Strömungsraten der Kraftstoffeinspritzung zu jedem i^-ten Zylinder in der j^-ten Bank bestimmt wird, Q_inj,j,i. Die Einheiten für Q_Luft,j und Q_inj,j sind in Masseneinheiten pro Zyklus angegeben, wobei sich ein Zyklus auf einen 4-Takt-Zylinderzyklus und 720 Grad Kurbelumdrehung bezieht.
Als Nächstes kann eine Schätzung für SAIR, die an den Abgaskrümmer abgegeben wird, durch Subtrahieren des Ansaugluftstroms, Q_Luft,Einlass, von der Summe über jede j^-te Zylinderbank von jedem Q_Luft,j bestimmt werden, wie durch Gleichung (4) angegeben. Ferner kann unter der Annahme, dass die Ansaugluft, Q_Luft,Einlass, gleichmäßig auf jede j^-te Zylinderbank aufgeteilt ist, der SAIR, der an jeden Abgaskrümmer entsprechend der j^-ten Zylinderbank abgegeben wird, Q_SAIR,j, wie durch die Gleichung (5) dargestellt bestimmt werden. Noch ferner kann eine Schätzung von SAIR pro Zylinder innerhalb j eder Bank berechnet werden, indem Q_SAIR,j durch die Anzahl von Zylindern in der j^-ten Bank, I_j, dividiert wird, wie in Gleichung (6) gezeigt. $Q_{SAIR} = \sum_{i} Q_{Luft, j} - Q_{Luft, Einlass} [Masse/Zyklus]$
$Q_{SAIR, j} = Q_{Luft, j} - Q_{Luft, Einlass, j} = Q_{Luft, Einlass} /J [Masse/Zyklus]$
$Q_{SAIR, j, Zylinder} = Q_{Sair, j} {/I}_{j} [Masse/Zyklus]$
In Gleichung (5) ist j die Gesamtanzahl der Zylinderbänke und Q_{Luft,Einlass,j} stellt die Ansaugluftströmungsrate dar, die an die j^-ten Zylinderbank abgegeben wird. In Gleichung (6) stellt I_j die Gesamtanzahl der Zylinder 130 in der j^-ten Zylinderbank dar. Darüber hinaus kann die Umrechnung in Einheiten von [Masse/Zeit] durch Multiplizieren mit der Motordrehzahl und einem Faktor von Umdrehungen pro Zyklus ausgeführt werden, wie durch Gleichung (7) dargestellt. $\begin{array}{l} Q_{SAIR, j} [Masse/min] \\ = Q_{SAIR, j} [Masse/Zyklus] * 1 / 2 [Zyklus/Umdrehungen] * Motordrehzahl [U/min] \end{array}$
Der SAIR kann auch als Prozentsatz der Gesamtabgasströmung ausgedrückt werden, entweder über alle Zylinderbänke (Gleichung (8)) oder nach Zylinderbank (Gleichung (9)). In Gleichung (9) wird angenommen, dass der Ansaugluftstrom, Q_Luft,Einlass, gleichmäßig über die Ansaugkrümmer verteilt wird, die den j Zylinderbänken entsprechen. $% Q_{SAIR} = (Q_{SAIR} / \sum_{i} Q_{Luft, j}) * 100 = [Q_{SAIR} / (Q_{SAIR} + Q_{Luft, Einlass})] * 100$
$% Q_{SAIR, j} = (Q_{SAIR, j} {/Q}_{Luft, j}) * 100 = [Q_{SAIR, j} / (Q_{SAIR, j} + Q_{Luft, Einlass} /j)] * 100$
Unter Bezugnahme auf 3 sind zwei Datenverläufe 310 und 320 veranschaulicht, die geschätzte SAIR-Strömungsraten, Q_SAIR (Q_SAIR summiert über alle Zylinderbänke, 314, 324), Q_SAiR,1 (Q_SAIR gerichtet auf eine erste Zylinderbank, 316, 326) und Q_SAIR,2 (Q_SAIR gerichtet auf eine zweite Zylinderbank, 318, 328), vergleichen, berechnet aus den Gleichungen (4) und (5), zusammen mit einer gemessenen Strömungsrate, Q_SAIR,mess (312, 322) (z. B. mit dem SAIR-Strömungssensor 224 gemessen). Der Verlauf 310 veranschaulicht Motorbetriebsbedingungen von einer Zeit zwischen 0 und 12 s, wenn der SAIR an die Abgaskrümmer abgegeben wird, und Betriebsbedingungen nach einer Zeit von 12 s, wenn der SAIR nicht an die Abgaskrümmer abgegeben wird. Mit anderen Worten kann zwischen 0 und 12 s eine erste Bedingung erfüllt sein, einschließlich wenn eine SAIR-Pumpe eingeschaltet ist und eines oder mehrere der SAIR-Strömungssteuerventile in eine weiter geöffnete Position eingestellt sind. Die erste Bedingung kann ferner beinhalten, dass eine Kaltstartbedingung erfüllt ist, einschließlich wenn der Motorstatus EIN ist und T_Motor < T_Motor,TH, T_ECD,j < T_ECD,TH und Δt_START < Δt_START,TH. Darüber hinaus kann nach 12 s die erste Bedingung nicht erfüllt sein und kann eine zweite Bedingung erfüllt sein, einschließlich wenn die SAIR-Pumpe ausgeschaltet ist und alle SAIR-Strömungssteuerventile geschlossen sind. Die zweite Bedingung kann ferner beinhalten, dass die Kaltstartbedingung nicht erfüllt ist, einschließlich wenn der Motorstatus AUS ist und T_Motor > T_Motor,TH, T_ECD,j > T_ECD,TH und Δt_START > Δt_START,TH.
Beide Verläufe 310 und 320 veranschaulichen, dass trotz wesentlicher Rauschfaktoren, die die geschätzten Daten beeinflussen, eine angemessene Übereinstimmung zwischen den geschätzten und gemessenen Werten von SAIR, Q_SAIR und Q_SAIR,mess, besteht. Ein beispielhafter Rauschfaktor kann den Einfluss von verlorenem Kraftstoff beinhalten. Verlorener Kraftstoff beinhaltet Kraftstoff, der nicht verdampft, und schließt Kraftstoff aus, der in dem Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrannt wird. Dementsprechend ist der verlorene Kraftstoff (nicht verdampfter Kraftstoff) in den gemessenen Strömungsraten der Kraftstoffeinspritzung, Q_inj,j, beinhaltet und wird dort berücksichtigt, wird j edoch nicht als Teil des Luft-Kraftstoff-Gemischs im Abgas von den Abgassensoren 128 (z. B. AFR-Messung) gemessen. Dementsprechend kann das anhand der Gleichungen (2) und (3) berechnete Q_Luft,j von der tatsächlichen Luftströmungsrate abweichen. Darüber hinaus kann die Menge an verlorenem Kraftstoff in Abhängigkeit von Motorbetriebsbedingungen, wie etwa Motortemperatur und Abkühlzeit, variieren, wodurch sich eine Menge an verlorenem Kraftstoff mit kälteren Umgebungstemperaturen und/oder längeren Abkühlzeiten erhöht. Somit können, wenn die Motorbetriebsbedingungen variieren, Rauschfaktoren, wie etwa verlorener Kraftstoff, schwanken, was zu einer Variabilität bei Q_SAIR,j, die aus Q_Luft,j j berechnet wird, führt (Gleichungen (4)-(6)). In dieser Schrift bezieht sich die Abkühlzeit auf die Zeitdauer, in der ein Fahrzeugmotorstatus AUS ist und die einem erfolgreichen Fahrzeugstart vorausgeht (ein erfolgreicher Fahrzeugstart ist als ein Fahrzeugstart definiert, der nicht zu einem Abwürgen führt). In einem Beispiel wird, wenn die Abkühlzeit größer als eine Schwellenabkühlzeit ist, der entsprechende Motorstart als Kaltstart bezeichnet. Als ein Beispiel kann die Schwellenabkühlzeit 12 Stunden beinhalten.
Aufgrund des erheblichen Rauschens in den geschätzten Daten kann die Angabe eines normal funktionierenden SAIR-Systems durch Änderungen der geschätzten Q_SAIR und Q_SAIR,j angegeben werden. Zum Beispiel kann die Änderung von Q_SAIR, ΔQ_SAIR (ΔQ_SAIR = |Q_SAIR1 - Q_SAIR2|) mit einer Schwellenänderung, ΔQ_SAIR,TH, verglichen werden (ΔQ_SAIR,TH bezieht sich auf eine Schwellen-SAIR-Differenz). Hier bezeichnen Q_SAIR1 und Q_SAIR2 eine geschätzte SAIR-Strömungsrate, Q_SAIR (über jede Zylinderbank summiert), die dem Zeitpunkt entspricht, zu dem die erste Bedingung erfüllt ist bzw. zu dem die zweite Bedingung erfüllt ist. Mit anderen Worten kann sich ΔQ_SAIR auf eine Änderung der geschätzten SAIR-Strömungsrate vor und nach der SAIR-Abschaltung beziehen. In einem anderen Beispiel kann sich ΔQ_SAIR auch auf eine Änderung der geschätzten SAIR-Strömungsrate vor und nach der SAIR-Anschaltung beziehen. In einem weiteren Beispiel kann sich ΔQ_SAIR auch auf eine Änderung der geschätzten SAIR-Strömungsrate zwischen einer ersten Bedingung (z. B. wenn die Steuerung 12 Maßnahmen ergreift, um das SAIR-System 220 zu starten und SAIR zu dem Abgaskrümmer zu leiten) und einer zweiten Bedingung (z. B. wenn die Steuerung 12 Maßnahmen ergreift, um das SAIR-System 220 abzuschalten und das Leiten von SAIR zu dem Abgaskrümmer zu stoppen) beziehen.
In einem Beispiel können die Dauer, in der die erste Bedingung erfüllt ist, und die Dauer, in der die zweite Bedingung erfüllt ist, zeitlich nicht aufeinanderfolgend sein, wodurch die zweite Dauer in ununterbrochener Abfolge der ersten Dauer folgt. Als ein Beispiel können die Dauer, in der die erste Bedingung erfüllt ist, und die Dauer, in der die zweite Bedingung erfüllt ist, durch ein dazwischenliegendes Zeitintervall getrennt sein. Darüber hinaus kann die Dauer, in der die zweite Bedingung erfüllt ist, vor der Dauer, in der die erste Bedingung erfüllt ist, auftreten, oder die Dauer, in der die erste Bedingung erfüllt ist, kann vor der Dauer, in der die zweite Bedingung erfüllt ist, auftreten. In einem anderen Beispiel können die erste Dauer und die zweite Dauer vorzugsweise zeitlich aufeinanderfolgend sein, da Rauschfaktoren reduziert werden können. Zum Beispiel kann der Einfluss von verlorenem Kraftstoff auf das berechnete Q_sair,j und Q_SAIR reduziert werden, da die Menge an verlorenem Kraftstoff während der ersten Dauer und der zweiten Dauer ähnlicher sein kann, wenn die erste Dauer und die zweite Dauer zeitlich aufeinanderfolgend sind. In dem Beispiel, das durch die Verläufe aus 3 veranschaulicht ist, entspricht ΔQ_SAIR vor und nach dem Abschalten des SAIR-Systems zu einer Zeit von 12 s. Wenn ΔQ_SAIR >ΔQ_SAIR,TH, funktioniert das SAIR-System normal; umgekehrt, wenn ΔQ_SAIR <ΔQ_SAIR,TH, kann das SAIR-System fehlerhaft sein.
In einem Beispiel können Q_SAIR1 und Q_SAIR2 durch Mitteln der gemessenen Daten für Q_SAIR1 und Q_SAIR2 über eine Schwellendauer vor und nach dem Abschalten des SAIR-Systems bestimmt werden. In einem Beispiel kann die Schwellendauer fünf Sekunden betragen. In einem Beispiel kann Q_SAIR1 durch Mitteln der gemessenen Daten für Q_SAIR1 über die Schwellendauer kurz vor einem Motorabschaltereignis berechnet werden; Q_SAIR2 kann durch Mitteln der gemessenen Daten für Q_SAIR2 über die Schwellendauer kurz nach dem Motorabschaltereignis berechnet werden. In einem anderen Beispiel kann die Mittelung Daten ausschließen, die während einer Totzonendauer kurz vor und kurz nach dem Motorabschaltereignis gemessen wurden, um die Variabilität zu reduzieren, die sich aus den transienten Auswirkungen des Motorabschaltereignisses ergibt. Dementsprechend kann Q_SAIR1 durch Mitteln der gemessenen Daten für Q_SAIR1 über die Schwellendauer kurz vor der Totzonendauer vor einem Motorabschaltereignis berechnet werden; Q_SAIR2 kann durch Mitteln der gemessenen Daten für Q_SAIR2 über die Schwellendauer kurz nach der Totzonendauer im Anschluss an das Motorabschaltereignis berechnet werden.
Darüber hinaus kann ΔQ_SAIR,TH auf Grundlage eines Sollwert-SAIR vorbestimmt sein. Zum Beispiel kann ΔQ_SAIR,TH 50 % des gewünschten SAIR beinhalten. Auf diese Weise kann ΔQ_SAIR,TH mit den Motorbetriebsbedingungen variieren. Zum Beispiel kann das Abgas bei höheren Motorlasten (z. B. höheres Q_inj) höhere Niveaus an unverbranntem Kraftstoff enthalten; somit kann der gewünschte SAIR höher sein, um das Oxidieren der höheren Mengen an unverbranntem Kraftstoff in dem Abgas zu unterstützen. In einem anderen Beispiel kann ΔQ_SAIR,TH auf Grundlage von Emissionsdaten bestimmt werden, die SAIR mit Abgasemissionen korrelieren. Mit anderen Worten kann ΔQ_SAIR,TH gewählt werden, um dabei zu helfen, Abgasemissionen unter einem Schwellenniveau zu halten. Zusätzlich oder alternativ kann ΔQ_SAIR,TH auf Grundlage von Toleranzen und Empfindlichkeiten und Messbereichen der Messsensoren, wie etwa der Abgassensoren, Krümmerdrucksensoren, SAIR-Strömungssensoren und dergleichen, bestimmt werden. Zum Beispiel kann ΔQ_SAIR,TH höher sein, wenn der Messfehler für die Sensoren höher ist. In einem Beispiel kann, wenn die ECD-Temperatur geringer ist und/oder die Motorabkühlzeit des Fahrzeugs länger ist, ΔQ_SAIR,TH reduziert werden, da eine Minderabgabe von SAIR um mehr als ΔQ_SAIR,TH eine Wahrscheinlichkeit des Überschreitens von Emissionsschwellenwerten erhöht.
In einem anderen Beispiel kann die Änderung (z. B. vor und nach dem Abschalten des SAIR-Systems oder vor und nach dem Anschalten des SAIR-Systems) in Q_SAIR,j, ΔQ_SAIR,j mit einer Schwellenänderung ΔQ_SAIR,TH,j ΔQ_SAIR,j = |Q_SAIR1,j - Q_SAIR2,j|) verglichen werden. Q_SAIR,j bezieht sich auf den SAIR, der zu der j^-te Motorzylinderbank geleitet wird. Wenn ΔQ_SAIR,j ΔQ_SAIR,TH, funktioniert das SAIR-System normal; umgekehrt, wenn ΔQ_SAIR,j ΔQ_SAIR,TH, kann das SAIR-System fehlerhaft sein. In einem Beispiel können Q_SAIR1,j und Q_SAIR2,j durch Mitteln der Daten von Q_SAIR1,j und Q_SAIR2,j über die Schwellendauer (z. B. vor und nach dem Abschalten des SAIR-Systems und vor und nach dem Anschalten des SAIR-Systems) bestimmt werden. Darüber hinaus kann ΔQ_SAIR,TH auf Grundlage eines Sollwert-SAIR vorbestimmt sein, der der j^-jen Bank entspricht. Zum Beispiel kann ΔQ_SAIR,TH 50 % des gewünschten SAIR für die j^-te Bank beinhalten. Auf diese Weise kann ΔQ_SAIR,TH mit den Motorbetriebsbedingungen variieren und kann auch pro Zylinderbank bestimmt werden, um Differenzen in den Strömungsraten der Kraftstoffeinspritzung, dem Verdichtungsverhältnis und dergleichen zwischen jeder Zylinderbank zu berücksichtigen.
In einem anderen Beispiel kann eine Differenz in dem SAIR, der zum Auslass von zwei Zylinderbänken geleitet wird, ΔQ_SAIR,j,j+1ΔQ_SAIR,j,j+1 = |Q_SAIR,j - Q_SAIR,j+1|) sowohl vor als auch nach dem Abschalten (oder vor und nach dem Anschalten) des SAIR-Systems verglichen werden. Wenn sich ΔQ_SAIR,j,j+1 ΔQ_{SAIR,j,j+1,TH} ΔQ_{SAIR,j,j+1,TH} auf eine Schwellen-SAIR-Differenz zwischen den Bänken bezieht), funktioniert das SAIR-System normal, umgekehrt, wenn ΔQ_SAIR,j,j+1 ΔQ_SAIR,j,j,TH, kann das SAIR-System fehlerhaft sein. In einem Beispiel können Q_SAIR,j und Q_SAIR,j+1 durch Mitteln der Daten für Q_SAIR,j und Q_SAIR,j+1 über eine Schwellendauer vor und/oder nach dem Abschalten des SAIR-Systems bestimmt werden. Darüber hinaus kann ΔQ_{SAIR,j,j+1,TH} auf Grundlage einer Sollwert-SAIR vorbestimmt sein, die der j^-ten und der (j+1)^-ten Bank entspricht. Zum Beispiel kann ΔQ_{SAIR,j,j+1,TH} 50 % der gewünschten SAIR,j für die j^-te Bank oder die (j+1)^-te Bank beinhalten. Auf diese Weise kann ΔQ_SAIR,j,j+1TH mit den Motorbetriebsbedingungen variieren und Differenzen in den Betriebsbedingungen zwischen der j^-ten und der (j+1)^-ten Zylinderbank berücksichtigen.
ΔQ_SAIR,j,TH und ΔQ_{SAIR,j,j+1+,TH} können auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen bestimmt werden, wie vorstehend für ΔQ_SAIR,TH beschrieben. Zum Beispiel kann ΔQ_SAIR,TH (oder ΔQ_{SAIR,j,j+1,TH}) auf Grundlage eines Sollwert-SAIR vorbestimmt sein. Zum Beispiel kann ΔQ_SAIR,j,TH (oder ΔQ_{SAIR,j,j+1,TH}) 50 % des gewünschten SAIR beinhalten. Auf diese Weise kann ΔQ_SAIR,j,TH (oder ΔQ_{SAIR,j,j+1,TH}) mit den Motorbetriebsbedingungen variieren. Zum Beispiel kann das Abgas bei höheren Motorlasten (z. B. höheres Q_inj) höhere Niveaus an unverbranntem Kraftstoff enthalten; somit kann der gewünschte SAIR höher sein, um das Oxidieren der höheren Mengen an unverbranntem Kraftstoff in dem Abgas zu unterstützen. In einem anderen Beispiel kann ΔQ_SAIR,j,TH (oder ΔQ_{SAIR,j,j+1,TH}) auf Grundlage von Emissionsdaten bestimmt werden, die SAIR mit Abgasemissionen korrelieren. Mit anderen Worten kann ΔQ_SAIR,TH (oder ΔQ_{SAIR,j,j+1,TH}) gewählt werden, um dabei zu helfen, Abgasemissionen unter einem Schwellenniveau zu halten. Zusätzlich oder alternativ kann ΔQ_SAIR,TH (oder ΔQ_{SAIR,j,j+1,TH}) auf Grundlage von Toleranzen und Empfindlichkeiten und Messbereichen der Messsensoren, wie etwa der Abgassensoren, Krümmerdrucksensoren, SAIR-Strömungssensoren und dergleichen, bestimmt werden. Zum Beispiel kann ΔQ_SAIR,j,TH (oder ΔQ_{SAIR,j,j+1,TH}) höher sein, wenn der Messfehler für die Sensoren höher ist. In einem Beispiel kann, wenn die ECD-Temperatur geringer ist und/oder die Motorabkühlzeit des Fahrzeugs länger ist, ΔQ_SAIR,TH (oder ΔQ_{SAIR,j,j+1,TH}) reduziert werden, da eine Minderabgabe von SAIR um mehr als ΔQ_SAIR,j,TH eine Wahrscheinlichkeit des Überschreitens von Emissionsschwellenwerten erhöht.
In einem anderen Beispiel kann eine Summe des geschätzten SAIR über alle Zylinderbänke, Q_SAIR = ΣQ_SAIR,j, mit Q_SAIR,mess verglichen werden. Wenn ΔQ_{SAIR,mess,schätz}=Q_SAIR,mess - ΣQ_SAIR,j größer als eine Schwellendifferenz ist, ΔQ_{SAIR,mess,schätz,TH}, kann ein wesentlicher Teil des SAIR, der von der SAIR-Pumpe abgegeben wird, nicht an den Abgaskrümmer abgegeben werden, was ein fehlerhaftes SAIR-System angibt. Q_SAIR,mess - ΔQ_SAIR,j kann sowohl vor als auch nach der Abschaltung verglichen werden, und ΔQ_{SAIR,mess,schätz} kann von den Werten von ΔQ_{SAIR,mess,schätz} vor und nach der Abschaltung abhängig sein.
Der Verlauf 310 zeigt Q_SAIR-Schätzungen für ein nicht fehlerhaftes SAIR-System. Somit gilt ΔQ_SAIR ΔQ_SAIR,TH, ΔQ_SAIR,j ΔQ_SAIR,TH (für beide Zylinderbänke) und ΔQ_SAIR,j,j+1 ΔQ_{SAIR,j,j+1,TH}. Im Gegensatz dazu zeigt der Verlauf 320 Q_SAIR-Schätzungen für ein fehlerhaftes SAIR-System. Insbesondere ist die Änderung von Q_SAIR,2 (ΔQ_SAIR,2 = |Q_SAIR1,2 - Q_SAIR2,2|) vor und nach der SAIR-Abschaltung bei 12 s viel geringer als die entsprechende Änderung von Q_SAIR,1, (ΔQ_SAIR,1 = |Q_SAIR1,1 - Q_SA1R2,1|). Somit gilt ΔQ_SAIR,2 ΔQ_SAIR,2,TH und ΔQ_SAIR,1,1,2 ΔQ_{SAIR1,j,j+1,TH}, was ein fehlerhaftes SAIR-System, insbesondere ein fehlerhaftes SAIR-System, das der Zylinderbank 2 entspricht, angibt. Zum Beispiel kann ein SAIR-Strömungssteuerventil, das SAIR an den Auslass der Zylinderbank 2 abgibt, in einer geschlossenen Position festsitzen. Darüber hinaus kann AQ_{SAIR,mess,schätz} = Q_SAIR,mess - ΣQ_SAIR,j größer als eine Schwellendifferenz sein, ΔQ_{SAIR,mess,schätz,TH}, da ein wesentlicher Teil des SAIR, der von der SAIR-Pumpe abgegeben wird, nicht an den Abgaskrümmer abgegeben wird.
In einem anderen Beispiel kann ein SAIR-Verhältnis, Q_{SAIR,Verhäitnis12} = Q_SAIR1/Q_SAIR2, des geschätzten SAIR vor der Abschaltung des SAIR-Systems zu dem geschätzten SAIR nach der Abschaltung des SAIR-Systems berechnet werden, um zu bestimmen, ob das SAIR-System fehlerhaft ist. Die Verwendung eines SAIR-Strömungsverhältnisses, Q_{SAIR,Verhältnis12}, kann vorteilhafterweise dabei helfen, einen Einfluss von Rauschfaktoren beim Diagnostizieren des SAIR-Systems zu reduzieren. Für den Fall, dass Q_{SAIR,Verhältnis12} geringer als ein unteres Schwellen-SAIR-Verhältnis, Q_{SAIR,Verhältnis,TH,unter}, ist, wird ein fehlerhaftes SAIR-System angegeben. Q_{SAIR,Verhältnis12} < Q_{SAIR,Verhältnis,TH,unter} kann durch eines oder mehrere von einem geringeren als erwarteten Q_SAIR1 und einem höheren als erwarteten Q_SAIR2 verursacht werden. Eine geringere als erwartete Q_SAIR1 (SAIR-Strömung während der ersten Bedingung, wenn das SAIR-System eingeschaltet ist) kann durch eines oder mehrere von einer Blockierung im SAIR-System, einem Leck im SAIR-System oder einem festsitzenden SAIR-Strömungssteuerventil in einer weiter geschlossenen Position, die die SAIR-Strömung, Q_SAIR1, zum Abgaskrümmer senkt, verursacht werden. Eine höhere als erwartete Q_SAIR2 (SAIR-Strömung während der zweiten Bedingung, wenn das SAIR-System ausgeschaltet ist) kann durch eines oder mehrere von einem festsitzenden SAIR-Strömungssteuerventil in einer weiter geöffneten Position und einer fehlerhaften SAIR-Pumpe, die sich nicht schließt, verursacht werden, wodurch verhindert wird, dass die SAIR-Strömung zum Abgaskrümmer gestoppt wird.
In einem anderen Beispiel kann ein SAIR-Verhältnis, Q_{SAIR,Verhältnis12} = Q_SAIR1/Q_SAIR2, des geschätzten SAIR vor der Abschaltung des SAIR-Systems zu dem geschätzten SAIR nach der Abschaltung des SAIR-Systems mit einem oberen Schwellen-SAIR-Verhältnis, Q_{SAIR,Verhältnis,TH,ober}, verglichen werden. Für den Fall, dass Q_{SAIR,Verhältnis12} > Q_{SAIR,Verhältnis,TH,ober}, wird ein fehlerhaftes SAIR-System angegeben. Q_{SAIR,Verhältnis12} > Q_{SAIR,Verhältnis,TH,ober} kann durch eine höhere als erwartete Q_SAIR1 verursacht werden. Eine höhere als erwartete Q_SAIR1 (SAIR-Strömung während der ersten Bedingung, wenn das SAIR-System angeschaltet ist) kann durch eine fehlerhafte SAIR-Pumpe verursacht werden, die mit einer höheren als erwarteten Pumpendrehzahl betrieben wird und die SAIR-Strömung, Q_SAIR1, zum Abgaskrümmer erhöht.
In einem anderen Beispiel kann das SAIR-Verhältnis auf einer Zylinderbankbasis angewendet werden. Mit anderen Worten kann ein SAIR-Verhältnis nach Zylinderbank, Q_{SAIR,Verhältnis12,j} = Q_SAIR1,j/Q_SAIR2,j, mit dem oberen und unteren Schwellen-SAIR-Verhältnis, Q_{SAIR,Verhältnis,TH,ober,j} bzw. Q_{SAIR,Verhältnis,TH,unter,j}, entsprechend der j^-jen Zylinderbank verglichen werden. Wenn QSAIR,Verhältnis12j < QSAIR,Verhältnis,TH,unterj oder wenn QSAIR,Verhältnis12j > QSAIR,Verhältnis,TH,oberj, kann ein fehlerhaftes SAIR-System, das der SAIR-Strömung an der j^-ten Zylinderbank entspricht, angegeben werden. Bedingungen, die entstehen, wenn QSAIR,Verhältnis12j < Q_{SAIR,Verhältnis,TH,unter,j} oder wenn Q_{SAIR,Verhäitnisi2,j} > Q_{SAIR,Verhältnis,TH,ober,j}, können wie vorstehend für Q_{SAIR,Verhältnis12} < QSAIR,Verhältnis,TH,unter und Q_{SAIR,Verhältnis12} > QSAIR,Verhältnis,TH,ober beschrieben sein, jedoch pro j^-ter Zylinderbank angewandt. Darüber hinaus kann das SAIR-Verhältnis ferner ein Verhältnis beinhalten, das SAIR-Strömungen von zwei unterschiedlichen Zylinderbänken vergleicht. Zum Beispiel kann Q_{SAIR,Verhältnis12,j,j+1} = Q_SAIR1,j/Q_SAIR2,j+1 mit den Schwellenwerten Q_{SAIR,Verhältnis,j,j+1,TH,unter} und Q_{SAIR,Verhältnis,j,j+1,TH,ober} verglichen werden, um ein fehlerhaftes SAIR-System zu diagnostizieren.
Unter Bezugnahme auf 7 werden die Datenverläufe 700 und 710 veranschaulicht. Ähnlich dem Datenverlauf 310 vergleicht der Datenverlauf 700 die geschätzte Gesamt-SAIR-Strömungsrate 708, die geschätzte SAIR-Strömungsrate 704 für eine erste Zylinderbank und die geschätzte SAIR-Strömungsrate 706 für eine zweite Zylinderbank mit der gemessenen Gesamt-SAIR-Strömungsrate 702 (z. B. gemessen mit dem SAIR-Strömungssensor 224). Im Gegensatz dazu vergleicht der Datenverlauf 710 während des gleichen Zeitraums geschätzte SAIR-Strömungsraten als Prozentsatz des Gesamtabgasstroms, %Q_SAIR,1 (%Q_SAIR gerichtet auf eine erste Zylinderbank, 714) und Q_SAIR,2 (Q_SAIR gerichtet auf eine zweite Zylinderbank 716), berechnet anhand der Gleichung (9), zusammen mit einer gemessenen % SAIR-Strömungsrate, %QsAIR,mess (712) (z. B. %Q_SAIR,mess = QSAIR,mess / (Q_SAIR,mess + Q_Luft,Einlass), Q_SAIR,mess, gemessen mit dem SAIR-Strömungssensor 224). Der Verlauf 710 veranschaulicht Motorbetriebsbedingungen von einer Zeit zwischen 0 und 15 s, wenn SAIR an die Abgaskrümmer abgegeben wird, und Betriebsbedingungen nach einer Zeit von 15 s, wenn der SAIR nicht an die Abgaskrümmer abgegeben wird. Mit anderen Worten kann zwischen 0 und 15 s eine erste Bedingung erfüllt sein, einschließlich wenn eine SAIR-Pumpe eingeschaltet ist und eines oder mehrere der SAIR-Strömungssteuerventile in eine weiter geöffnete Position eingestellt sind. Die erste Bedingung kann ferner beinhalten, dass eine Kaltstartbedingung erfüllt ist, einschließlich wenn der Motorstatus EIN ist und T_Motor < T_Motor,TH, T_ECD,j < T_ECD,TH und Δt_START < Δt_STaRT,TH. Darüber hinaus kann nach 15 s die erste Bedingung nicht erfüllt sein und kann eine zweite Bedingung erfüllt sein, einschließlich wenn die SAIR-Pumpe ausgeschaltet ist und alle SAIR-Strömungssteuerventile geschlossen sind. Die zweite Bedingung kann ferner beinhalten, dass die Kaltstartbedingung nicht erfüllt ist, einschließlich wenn der Motorstatus AUS ist und T_Motor > T_Motor,TH, T_ECD,j > T_ECD,TH und Δt_START > Δt_START,TH.
Ein Vergleich des Verlaufs 710 mit den Verläufen 710 (und den Verläufen 310 und 320) zeigt, dass durch Ausdrücken der SAIR-Strömung als Prozentsatz des Abgasstroms %Q_SAIR zusätzlich oder alternativ dazu verwendet werden kann, Fehler in dem SAIR-System 220 zu diagnostizieren. Darüber hinaus kann das Ausdrücken der geschätzten SAIR-Strömung als %Q_SAIR dabei helfen, den Einfluss von Rauschfaktoren, darunter verlorenem Kraftstoff, zu reduzieren, wie durch die kleineren Amplitudensignalschwankungen in den Trendlinien des Verlaufs 710 im Vergleich zu den Datenverläufen in 3 angegeben. Schwellenwertbasierte Kriterien zum Diagnostizieren eines fehlerhaften SAIR-Systems können analog für die Werte %Q_SAIR und %Q_SAIR,j beschrieben werden, wie vorstehend für Q_SAIR und Q_SAIR,j unter Bezugnahme auf die Verläufe aus 3 beschrieben. Die Datenverläufe 700 und 710 veranschaulichen Q_SAIR- bzw. %Q_SAIR-Schätzungen für ein nicht fehlerhaftes SAIR-System. Somit gilt unter Bezugnahme auf den Datenverlauf 710 Δ%Q_SAIR >Δ%Q_SAIR,TH Δ%Q_SAIR,j >Δ%Q_SAIR,j,TH (für beide Zylinderbänke) und Δ%Q_SAIR,j,j+1 <Δ%Q_{SAIR,j,j+1.TH} Hier gilt Δ%Q_SAIR = |%Q_SAIR1 - %Q_SAIR2|Δ%Q_SAIR,j = |%Q_SAIR1,j - %Q_SAIR2,j| und Δ%Q_SAIRj,j+1 = |%Q_SAIR,j - %Q_SAIR,j+1|. Darüber hinaus kann Δ%Q_SAIR,TH analog zu ΔQ_SAIR,TH beschrieben und bestimmt werden, kann Δ%Q_SAIRj,TH analog zu ΔQ_SAIR,TH beschrieben und bestimmt werden und kann Δ%Q_SAIRj,j+1,TH (prozentuale SAIR-Differenz zwischen den Bänken) analog zu ΔQ_{SAIR,j,j+1,TH} beschrieben und bestimmt werden. Im Gegensatz dazu kann ein fehlerhaftes SAIR-System durch eines oder mehrere davon angegeben werden, wenn Δ%Q_SAIR <Δ%Q_SAIR,TH, Δ%Q_SAIR,j <Δ%Q_SAIR,j,TH (für beide Zylinderbänke) und Δ%Q_SAIR,j,j+1 <Δ%Q_{SAIR,j,j+1,TH}.
Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 sind Ablaufdiagramme gezeigt, die Verfahren 400 und 500 zum Betreiben eines Motorsystems 200, das einen Motor 10 und ein SAIR-System 220 eines Fahrzeugs 5 beinhaltet, darstellen. Die Verfahren aus den 4 und 5 betreffen das Bestimmen einer Beeinträchtigung eines SAIR-Systems, das einen SAIR zu einem Motorzylinderauslass stromabwärts hinzufügt, auf Grundlage eines Vergleichs des SAIR, der anhand einer Kraftstoffeinspritzmenge, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und eines Motoransaugluftstroms bestimmt wird, beide vor und nach dem Abschalten der SAIR-Pumpe. Darüber hinaus kann die Beeinträchtigung des SAIR-Systems pro Zylinderbank bestimmt werden, sodass ein Fehler in dem SAIR-System als einer oder mehreren bestimmten Zylinderbänken entsprechend angegeben werden kann. Anweisungen zum Ausführen der Verfahren 400 und 500 können durch eine Steuerung 12 auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung 12 gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit Signalen ausgeführt werden, die von Sensoren des Motors, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebenen Sensoren, empfangen werden. Die Steuerung 12 kann Motoraktoren des Motors 10 einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
Bei 410 beinhaltet das Verfahren 400 Schätzen und/oder Messen von Motorbetriebsbedingungen. Die Motorbetriebsbedingungen können zum Beispiel EIN/AUS-Status des Motors, EIN/AUS-Status der SAIR-Pumpe, Q_SAIR,mess, AFR_j, Q_inj,j, Q_Luft,Einlass, % Öffnungsposition der SAIR-Strömungssteuerventile, T_Motor, T_ECD, Δt_START und dergleichen beinhalten. Die Motorbetriebsbedingungen können durch einen oder mehrere Sensoren gemessen werden, die kommunikativ an die Steuerung 12 gekoppelt sind, oder können auf Grundlage von verfügbaren Daten abgeleitet werden. Zum Beispiel kann die Motortemperatur durch einen Motorkühlmitteltemperatursensor, wie etwa einen ECT-Sensor 112 aus 1, gemessen werden und kann die ECD-Temperatur durch einen ECD-Temperatursensor gemessen werden. Als noch ein anderes Beispiel kann die Fahrpedalposition durch einen Fahrpedalpositionssensor gemessen werden, wie etwa den Fahrpedalpositionssensor 118 aus 1, und kann die Bremspedalposition durch einen Bremspedalpositionssensor gemessen werden, wie etwa den Bremspedalpositionssensor 119 aus 1. Zusammen können die Fahrpedalposition und die Bremspedalposition eine angeforderte Menge an Motordrehmoment angeben.
Als nächstes geht das Verfahren 400 zu 420 über, wo die Steuerung 12 bestimmt, ob eine erste Bedingung erfüllt ist. Die erste erfüllte Bedingung beinhaltet, dass eine SAIR-Pumpe AN ist. Die erste Bedingung kann ferner beinhalten, dass eines oder mehrere der SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 offen sind. Darüber hinaus kann die erste Bedingung ferner beinhalten, dass ein Kaltstartereignis aufgetreten ist (und z. B. eine Kaltstartbedingung erfüllt ist), einschließlich wenn der Motorstatus EIN ist und T_Motor < T_Motor,TH. Darüber hinaus kann die Kaltstartbedingung ferner beinhalten, dass T_ECD,j < T_ECD,TH und/oder dass Δt_START < Δt_START,TH. Für den Fall, dass die erste Bedingung erfüllt ist, geht das Verfahren 400 zu 422, 424 und 426 über, wo die Steuerung 12 die Kraftstoffeinspritzströmung, Q_inj,j,i, für jeden i^-ten Zylinder in jeder j^-jen Zylinderbank, λ_j am Abgaskrümmer für jede j^-te Zylinderbank bzw. Q_Luft,Einlass, entsprechend dem Zeitpunkt, an dem die erste Bedingung erfüllt ist, misst. Wie zuvor beschrieben, können Q_inj,j,i, λ_j und Q_Luft,Einlass durch Mitteln von gemessenen Daten bestimmt werden, die von Signalen und Sensoren (z. B. FPW-Signal von dem Fahrer 168, den Abgassensoren 128, 286 und 288 und dem MAF-Sensor 46) empfangen werden. Insbesondere können die gemessenen Daten unter Bedingungen, bei denen die erste Bedingung erfüllt ist, über eine Schwellendauer gemittelt werden. Das Mitteln der Messdaten über die Schwellendauer kann dabei helfen, einen Einfluss von Rauschfaktoren zu reduzieren, und kann die Zuverlässigkeit des Verfahrens 400 erhöhen. Als Nächstes geht das Verfahren 400 zu 428 über, wo die Steuerung 12 Q_SAIR1 und Q_SAIR1,j (z. B. Q_SAIR und Q_SAIR,j, wenn die erste Bedingung erfüllt ist), anhand der Gleichungen (1) bis (6) berechnet.
Wieder bei 420 geht das Verfahren 400 für den Fall, dass die erste Bedingung nicht erfüllt ist, zu 430 über, wo die Steuerung 12 bestimmt, ob eine zweite Bedingung erfüllt ist. Die zweite erfüllte Bedingung beinhaltet, dass eine SAIR-Pumpe ausgeschaltet ist. Die zweite Bedingung kann ferner beinhalten, dass eines oder mehrere der SAIR-Strömungssteuerventile 226 und 228 vollständig geschlossen sind. Darüber hinaus kann die zweite Bedingung ferner beinhalten, dass ein Kaltstartereignis geendet hat (und z. B. eine Kaltstartbedingung nicht erfüllt ist), einschließlich wenn der Motorstatus EIN ist und T_Motor > T_Motor,TH. Darüber hinaus kann die nicht erfüllte Kaltstartbedingung ferner beinhalten, dass T_ECD,j > T_ECD,TH und/oder dass Δt_START > Δt_START,TH. Für den Fall, dass die zweite Bedingung erfüllt ist, geht das Verfahren 400 zu 432, 434 und 436 über, wo die Steuerung 12 die Kraftstoffeinspritzströmung, Q_inj,j,i, für jeden i^-ten Zylinder in jeder j^-ten Zylinderbank, λ_j für jede j^-te Zylinderbank bzw. Q_Luft,Einlass, entsprechend dem Zeitpunkt, zu dem die zweite Bedingung erfüllt ist, misst. Wie zuvor beschrieben, können Q_inj,j,i, λ_j und Q_Luft,Einlass durch Mitteln von gemessenen Daten bestimmt werden, die von Signalen und Sensoren (z. B. FPW-Signal von dem Fahrer 168, den Abgassensoren 128, 286 und 288 und dem MAF-Sensor 46) empfangen werden. Insbesondere können die gemessenen Daten, wenn die zweite Bedingung erfüllt ist, über eine Schwellendauer gemittelt werden. Das Mitteln der Messdaten über die Schwellendauer kann dabei helfen, einen Einfluss von Rauschfaktoren zu reduzieren, und kann die Zuverlässigkeit des Verfahrens 400 erhöhen. Als Nächstes geht das Verfahren 400 zu 438 über, wo die Steuerung 12 Q_SAIR2 und Q_SAIR2,j (z. B. Q_SAIR und Q_SAIR,j, wenn die zweite Bedingung erfüllt ist) anhand der Gleichungen (1) bis (6) berechnet.
Nach 428 und 438 geht das Verfahren 400 zu 440 über, wo die Steuerung 12 bestimmt, ob eine SAIR-Systembeeinträchtigungsbedingung erfüllt ist, wie in 5 gezeigt. Unter nunmehriger Bezugnahme auf 5 beginnt das Verfahren 500 bei 520, wo die Steuerung 12 bestimmt, ob ΔQ_SAIR <ΔQ_SAIR,TH, wobei sich ΔQ_SAIR auf eine Differenz zwischen Q_SAIR1 (Q_SAIR während der ersten Bedingung) und Q_SAIR2 (Q_SAIR während der zweiten Bedingung) bezieht. Für den Fall, dass ΔQ_SAIR <ΔQ_SAIR,TH, geht das Verfahren 500 zu 524 über, wo die Steuerung 12 eine Beeinträchtigung an dem SAIR-System angibt. In einem Beispiel kann ΔQ_SAIR,TH einen Prozentsatz von Q_SAIR,mess beinhalten, wie etwa 80 % von Q_SAIR,mess. In einem anderen Beispiel kann Q_SAIR1,TH von Q_SAIR,mess und der Anzahl der Zylinder 130 abhängen. Wenn zum Beispiel die Anzahl der Zylinder I ist, kann ΔQ_SAIR,TH (1-1/I)*Q_SAIR,mess sein; demnach gilt für den Fall eines 4-Zylinder-Motors ΔQ_SAIR,TH = 0,75*Q_SAIR,mess.
Für den Fall, dass ΔQ_SAIR > ΔQ_SAIR,TH, geht das Verfahren 500 zu 530 über, wo die Steuerung 12 bestimmt, ob ΔQ_SAIR,j <ΔQ_SAIR,jTH, wobei sich ΔQ_SAIR,j auf eine Differenz zwischen Q_SAIR1,j (Q_SAIR,j während der ersten Bedingung) und Q_SAIR2,j (Q_SAIR,j während der zweiten Bedingung) bezieht. Für den Fall, dass ΔQ_SAIR,j <ΔQ_SAIR,j,TH, geht das Verfahren 500 zu 534 über, wo die Steuerung 12 eine Beeinträchtigung an dem SAIR-System angibt, insbesondere eine Beeinträchtigung an dem SAIR-System, die der j^-jen Zylinderbank entspricht.
Für den Fall, dass ΔQ_SAIR,j > ΔQ_SAIR,j,TH, geht das Verfahren 500 zu 540 über, wo die Steuerung 12 bestimmt, ob ΔQ_SAIR1,j,j+1 >ΔQ_{SAIR1,j,j+1,TH}, wobei sich ΔQ_SAIR1,j,j+1 auf eine Differenz zwischen Q_SAIR1,j (Q_SAIR,j während der ersten Bedingung) und Q_SAIR1,j+1 (Q_SAIR,j+1 während der ersten Bedingung) bezieht. Für den Fall, dass ΔQ_SAIR1,j,j+1 >ΔQ_{SAIRi1,j,j+1,TH}, geht das Verfahren 500 zu 544 über, wo die Steuerung 12 eine Beeinträchtigung an dem SAIR-System angibt, insbesondere eine Beeinträchtigung an dem SAIR-System, die der (j+1)^-ten Zylinderbank entspricht. In einem Beispiel kann ΔQ_SAIR1,j,j+1 > ΔQ_{SAIR1,j,j+1,TH} angeben, dass das SAIR-Strömungssteuerventil, das SAIR zu dem Abgaskrümmer stromabwärts der (j+1)^-ten Zylinderbank leitet, fehlerhaft ist; zum Beispiel kann sich das Ventil nicht öffnen, was zu einem geringen oder keinem SAIR zum Abgaskrümmer stromabwärts der (j+1)^-ten Zylinderbank führt. Bei 540 kann die Steuerung 12 ΔQ_SAIR1,j,j+1 für jede Kombination von Paaren von Zylinderbänken, j und j+1, in dem Motor 10 auswerten.
Für den Fall, dass ΔQ_SAIR1,j,j+1 < ΔQ_{SAIR1,j,j+1,TH}, geht das Verfahren 500 zu 550 über, wo die Steuerung 12 bestimmt, ob ΔQ_SAIR2,j,j+1 >ΔQ_{SAIR2,j,j+1,TH}, wobei sich ΔQ_SAIR2,j,j+1 auf eine Differenz zwischen Q_SAIR2,j (Q_SAIR,j während der zweiten Bedingung) und Q_SAIR2,j+1 (Q_SAIR2,j+1 während der zweiten Bedingung) bezieht. Für den Fall, dass ΔQ_SAIR2,j,j+1 >ΔQ_{SAIR2,j,j+1,TH}, geht das Verfahren 500 zu 554 über, wo die Steuerung 12 eine Beeinträchtigung an dem SAIR-System angibt, insbesondere eine Beeinträchtigung an dem SAIR-System, die der (j)^-ten Zylinderbank entspricht. In einem Beispiel kann ΔQ_SAIR2,j,j+1 > ΔQ_{SAIR2,j,j+1,TH} angeben, dass sowohl die SAIR-Pumpe als auch das SAIR-Strömungssteuerventil, das SAIR zu dem Abgaskrümmer stromabwärts der (j)^-ten Zylinderbank leitet, fehlerhaft ist; zum Beispiel kann sich das Ventil nicht schließen und kann die SAIR-Pumpe eingeschaltet bleiben (obwohl sie ausgeschaltet wird), was zu einem SAIR ungleich null zum Abgaskrümmer stromabwärts der (j)^-ten Zylinderbank führt. Bei 540 kann die Steuerung 12 ΔQ_SAIR2,j,j+1 für jede Kombination von Paaren von Zylinderbänken, j und j+1, in dem Motor 10 auswerten.
Nach 550 kehrt das Verfahren 500 für den Fall, dass ΔQ_SAIR2,j,j+1 <ΔQ_{SAIR2,j,j+1,TH}, und im Anschluss an 524, 534, 544 und 554 zu Verfahren 400 nach 440 zurück. Für den Fall, dass die SAIR-Systembeeinträchtigungsbedingung erfüllt ist, geht das Verfahren 500 zu 444 über, wo die Steuerung 12 eine Angabe an dem Fahrzeug 5 erzeugt, die den Bediener über das beeinträchtigte SAIR-System benachrichtigt. Wieder bei 440 geht das Verfahren 500 für den Fall, dass die SAIR-Systembeeinträchtigungsbedingung nicht erfüllt ist, zu 448 über, wo die Steuerung 12 eine Angabe an dem Fahrzeug 5 erzeugt, die den Bediener über das nicht fehlerhafte SAIR-System benachrichtigt. In einem Beispiel kann die Steuerung 12 den Bediener über ein beeinträchtigtes oder nicht beeinträchtigtes SAIR-System benachrichtigen, indem sie eine oder mehrere akustische, visuelle und haptische Angaben an einem Armaturenbrett oder Armaturenbrett des Fahrzeugs (in 1 nicht gezeigt) erzeugt. Nach 444 und 448 endet das Verfahren 400.
Auf diese Weise beinhaltet ein Verfahren zum Überwachen eines Sekundärluftstrom-(SAIR-) Systems in einem Motor Bestimmen einer Beeinträchtigung des SAIR-Systems, das SAIR nach stromabwärts eines Motorzylinderauslasses hinzufügt, auf Grundlage eines Vergleichs des SAIR vor und nach einer Abschaltung einer SAIR-Pumpe, wobei der SAIR anhand einer Kraftstoffeinspritzmenge, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und eines Motoransaugluftstroms berechnet wird.In einem ersten Beispiel beinhaltet das Verfahren ferner Bestimmen der Beeinträchtigung des SAIR-Systems als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe und dem SAIR nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz ist. In einem zweiten Beispiel, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner Bestimmen der Beeinträchtigung des SAIR-Systems als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR, der einer ersten Bank von Motorzylindern entspricht, und dem SAIR, der einer zweiten Bank von Motorzylindern entspricht, größer als eine Schwellen-SAIR-Differenz zwischen den Bänken ist. In einem dritten Beispiel, das optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner Bestimmen der Beeinträchtigung eines SAIR-Ventils, das den SAIR zu einer ersten Bank von Motorzylindern leitet, als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe und dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz der ersten Bank ist. In einem vierten Beispiel, das optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner Messen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas stromabwärts des Motorzylinderauslasses mit einem Abgassensor und Berechnen eines Abluftstroms in dem Motorzylinderauslass auf Grundlage des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas und der Kraftstoffeinspritzmenge. In einem fünften Beispiel, das optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner Berechnen des SAIR anhand einer Differenz zwischen dem Abluftstrom in dem Motorzylinderauslass und dem Motoransaugluftstrom. In einem sechsten Beispiel, das optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner Messen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas in einem Auslass von jeder Zylinderbank des Motors, Berechnen eines Abluftstroms von jeder Zylinderbank des Motors von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgas und der Kraftstoffeinspritzmenge, die an jede Zylinderbank abgegeben wird, und Berechnen des SAIR am Auslass von jeder Zylinderbank anhand einer Differenz zwischen dem Abluftstrom von jeder Zylinderbank und dem Ansaugluftstrom. In einem siebten Beispiel, das optional eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner Einschalten der SAIR-Pumpe als Reaktion darauf, dass eine Kaltstartbedingung erfüllt ist, was beinhaltet, dass ein Motorkaltstartereignis aufgetreten ist, und Abschalten der SAIR-Pumpe als Reaktion darauf, dass die Kaltstartbedingung nicht erfüllt ist, wobei, dass die Kaltstartbedingung nicht erfüllt ist, die Tatsache beinhaltet, dass sich eine Motortemperatur über eine Schwellenmotortemperatur erhöht hat. In einem achten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere des ersten bis siebten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner, dass die nicht erfüllte Kaltstartbedingung ferner beinhaltet, dass eine Schwellendauer nach dem Motorkaltstartereignis überschritten ist.
In einer anderen Darstellung, die optional eines oder mehrere des ersten bis achten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner Berechnen eines prozentualen SAIR anhand eines Verhältnisses des berechneten SAIR zu dem Abluftstrom in dem Motorzylinderauslass und Bestimmen einer Beeinträchtigung des SAIR-Systems auf Grundlage dessen, dass eine Differenz zwischen dem prozentualen SAIR vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe und dem prozentualen SAIR nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe geringer als eine prozentuale Schwellen-SAIR-Differenz ist. In einer anderen Darstellung, die optional eines oder mehrere des ersten bis achten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner Bestimmen einer Beeinträchtigung des SAIR-Systems auf Grundlage dessen, dass ein SAIR-Verhältnis geringer als ein unteres Schwellen-SAIR-Verhältnis ist, wobei das SAIR-Verhältnis anhand des SAIR vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe, geteilt durch den SAIR nach Abschaltung der SAIR-Pumpe, berechnet wird. In einer anderen Darstellung, die optional eines oder mehrere des ersten bis achten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner Bestimmen einer Beeinträchtigung des SAIR-Systems auf Grundlage dessen, dass ein SAIR-Verhältnis größer als ein oberes Schwellen-SAIR-Verhältnis ist, wobei das SAIR-Verhältnis anhand des SAIR vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe, geteilt durch den SAIR nach Abschaltung der SAIR-Pumpe, berechnet wird.
Auf diese Weise beinhaltet ein Verfahren für einen Motor Einschalten einer Sekundärluftstrom-(SAIR-)Pumpe, um Ansaugluft zu einem SAIR-System zu leiten, als Reaktion darauf, dass eine erste Bedingung erfüllt ist, Ausschalten der SAIR-Pumpe als Reaktion darauf, dass eine zweite Bedingung erfüllt ist, und Bestimmen einer Beeinträchtigung des SAIR-Systems auf Grundlage eines Vergleichs einer SAIR-Strömungsrate an einem Abgaskrümmer während der ersten Bedingung und während der zweiten Bedingung, wobei die SAIR-Strömungsrate anhand einer Kraftstoffeinspritzmenge, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und eines Motoransaugluftstrom berechnet wird. In einem ersten Beispiel beinhaltet das Verfahren ferner, dass die erste Bedingung beinhaltet, dass der Motor kalt gestartet wird. In einem zweiten Beispiel, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner, dass die zweite Bedingung beinhaltet, dass eine Motortemperatur eine Schwellenmotortemperatur überschreitet.In einem zweiten Beispiel, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner, dass die zweite Bedingung beinhaltet, dass eine Motortemperatur eine Schwellenmotortemperatur überschreitet.In einem dritten Beispiel, das optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner, dass die zweite Bedingung beinhaltet, dass eine Schwellendauer nach einem Kaltstart des Motors verstreicht.In einem dritten Beispiel, das optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner Bestimmen der Beeinträchtigung des SAIR-Systems als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR während der zweiten Bedingung und dem SAIR während der ersten Bedingung geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz ist.
In einer anderen Darstellung, die optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner, dass der Vergleich der SAIR-Strömungsrate am Abgaskrümmer während der ersten Bedingung und während der zweiten Bedingung Bestimmen einer Differenz zwischen der SAIR-Strömungsrate während der ersten Bedingung und der SAIR-Strömungsrate während der zweiten Bedingung beinhaltet. In einer anderen Darstellung, die optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Verfahren ferner, dass der Vergleich der SAIR-Strömungsrate am Abgaskrümmer während der ersten Bedingung und während der zweiten Bedingung Bestimmen eines SAIR-Verhältnisses beinhaltet, wobei das SAIR-Verhältnis durch Teilen der SAIR-Strömungsrate während der ersten Bedingung durch die SAIR-Strömungsrate während der zweiten Bedingung berechnet wird.
Unter Bezugnahme auf 6 wird eine Zeitachse 600 zum Betreiben eines Motorsystems 200, das einen Motor 10 und ein SAIR-System 220 eines Fahrzeugs 5 beinhaltet, gemäß den Verfahren 400 und 500 veranschaulicht. In dem Beispiel aus 6 beinhaltet der Motor 10 zwei Zylinderbänke, in anderen Beispielen kann der Motor 10 jedoch weniger oder mehr Zylinderbänke beinhalten. Gleichermaßen beinhaltet das Motorsystem 200 in dem Beispiel aus 6 zwei Abgaskrümmer und ein SAIR-System 220 mit zwei SAIR-Strömungssteuerventilen, in anderen Beispielen kann das Motorsystem 200 jedoch weniger oder mehr Abgaskrümmer und SAIR-Strömungssteuerventile beinhalten. Es sind Trendlinien für einen Status 610 einer ersten Bedingung, einen Status 620 einer zweiten Bedingung, Q_SAIR,1 630 und Q_SAIR,2 636, Q_SAIR, SAIR-Verschlechterungsbedingungsstatus 650, SAIR-Pumpenstatus 660, SAIR-Ventilpositionen 670 und 680, Motorstatus (EIN/AUS) 690, T_Motor 692, T_ECD1 696 und T_ECD2 698 (T_ECD1 bezieht sich auf die ECD im Auslass stromabwärts der Zylinderbank 1 und T_ECD2 bezieht sich auf die ECD im Auslass stromabwärts des Zylinders Bank 2) gezeigt. Ebenfalls gezeigt sind Schwellenwerte für ΔQ_SAIR,TH 642, ΔQ_SAIR,TH 631, ΔQ_{SAIR1,j,j+1,TH} 632, ΔQ_{SAIR2,j,j+1,TH} 633, TMotor,TH 695, TECD,TH 699 und Δt_start,TH 691.
Der Klarheit halber stellt die beispielhafte Zeitachse 600 glatte (z. B. flache) Trendlinien für die berechneten Q_SAIR,1, Q_SAIR,2 und Q_SAIR dar; in anderen Beispielen können die Werte für Q_SAIR,1, Q_SAIR,2 und Q_SAIR jedoch schwanken (wie in 3 veranschaulicht), da AFR_j, Q_inj,j und Q_Luft,Einlass während des Motorbetriebs schwanken können, wenn sich die Motorbetriebsbedingungen, wie etwa Motorlast, Motordrehzahl, Drehmoment und dergleichen, ebenfalls ändern.
Zum Zeitpunkt t = 0 wird der Motor kalt gestartet und der Motorstatus wechselt von AUS auf EIN. Als Reaktion auf den Kaltstart des Motors, T_Motor < T_Motor,TH, T_ECD1 < T_ECD,TH und T_ECD2 < T_ECD,TH, schaltet die Steuerung 12 die SAIR-Pumpe ein und öffnet beide SAIR-Strömungssteuerventile, um SAIR zu den Abgaskrümmern stromabwärts von beiden Zylinderbänken zu leiten. Somit ist zum Zeitpunkt t = 0 die erste Bedingung erfüllt und die zweite Bedingung ist nicht erfüllt. Als Reaktion darauf, dass die erste Bedingung erfüllt ist, misst die Steuerung 12 Q_inj,j, Q_Luft,Einlass und λ_j und beginnt mit dem Schätzen von Q_SAIR1,1, Q_SAIR1,2 und Q_SAIR1 (Q_SAIR1 bezieht sich auf Q_SAIR, wenn die erste Bedingung erfüllt ist) anhand der Gleichungen (1) bis (6). Die berechneten Werte Q_SAIR1,1, Q_SAIR1,2 und Q_SAIR1 liegen zwischen den Zeitpunkten t = 0 und t1 auf höheren Niveaus. Zwischen den Zeitpunkten t = 0 und t1 beginnen T_Motor, T_ECD1 und T_ECD2 sich zu erhöhen, wenn das Fahrzeug 5 betrieben wird und sich der Motor 10 erwärmt. Von Zeitpunkt t = 0 bis Zeitpunkt t1 ist eine Differenz zwischen Q_SAIR1,1 und Q_SAIR1,2, ΔQ_SAIR1,1,₂ geringer als eine Schwellendifferenz, ΔQ_{SAIR1,j,j+1,TH} 634. Somit ist die SAIR-Beeinträchtigungsbedingung nicht erfüllt.
Zum Zeitpunkt t1 wird die Schwellendauer Δt_start,TH 691 überschritten, der Motorstatus bleibt EIN, T_Motor erhöht sich über T_Motor,TH hinaus und sowohl T_ECD1 als auch T_ECD2 erhöhen sich über T_ECD,TH hinaus, die jeweils (für sich oder in Kombination) das Ende des Motorkaltstartereignisses signalisieren. Als Reaktion auf das Ende des Kaltstartereignisses zum Zeitpunkt t1 schaltet die Steuerung 12 die SAIR-Pumpe aus und schließt die SAIR-Strömungssteuerventile. Demnach ist die erste Bedingung zum Zeitpunkt t1 nicht mehr erfüllt und ist die zweite Bedingung erfüllt. Die Steuerung 12 fährt damit fort, Q_inj,j, Q_Luft,Einlass und λ_j zu messen, und schätzt Q_SAIR2,1, Q_SAIR2,2 und Q_SAIR2 (Q_SAIR2 bezieht sich auf Q_SAIR, wenn die zweite Bedingung erfüllt ist) anhand der Gleichungen (1) bis (6). Als Reaktion darauf, dass die SAIR-Pumpe ausgeschaltet wird und sich die SAIR-Strömungssteuerventile schließen, verringern sich die berechneten Werte von Q_SAIR2,1, Q_SAIR2,2 und Q_SAIR2 zum Zeitpunkt t1 auf ein geringeres Niveau.
Zum Zeitpunkt t1 ist die Änderung von Q_SAIR, ΔQ_SAIR 644 größer als eine Schwellenänderung von Q_SAIR, ΔQ_SAIR,TH 642. Darüber hinaus ist eine Änderung von Q_SAIR,1 630, ΔQ_SAIR,1, größer als eine Schwellenänderung von Q_SAIR,1, ΔQ_SAIR,j,TH 631; gleichermaßen ist eine Änderung von Q_SAIR,2 636, ΔQ_SAIR,2, größer als eine Schwellenänderung von Q_SAIR2, ΔQ_SAIR,j,TH 631. Darüber hinaus ist eine Differenz zwischen Q_SAIR2,1 und Q_SAIR2,2, ΔQ_SAIR2,1,2, geringer als eine Schwellendifferenz, ΔQ_{SAIR2,j,j+1,TH} 633. Dementsprechend bestimmt die Steuerung 12, dass die SAIR-Beeinträchtigungsbedingung nicht erfüllt ist.
Zum Zeitpunkt t2 wird der Motor ausgeschaltet und T_Motor, T_ECD1 und T_ECD2 beginnen sich zu verringern und verringern sich schließlich zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 unter ihre jeweiligen Schwellentemperaturen, T_Motor,TH bzw. T_ECD,TH, wenn sich der Motor und der Abgasstrom abkühlen. Zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3 bleibt die zweite Bedingung erfüllt und Q_SAIR2,1, Q_SAIR2,2 und Q_SAIR2 bleiben auf niedrigeren Niveaus, da die SAIR-Pumpe ausgeschaltet bleibt und die SAIR-Strömungssteuerventile geschlossen bleiben.
Zum Zeitpunkt t3 wird der Motor kalt gestartet und der Motorstatus wechselt von AUS auf EIN. Als Reaktion auf den Kaltstart des Motors, T_Motor < T_Motor,TH, T_ECD1 < T_ECD,TH und T_ECD2 < T_ECD,TH, schaltet die Steuerung 12 die SAIR-Pumpe ein und öffnet beide SAIR-Strömungssteuerventile, um SAIR zu den Abgaskrümmern stromabwärts von beiden Zylinderbänken zu leiten. Somit ist zum Zeitpunkt t = 0 die erste Bedingung erfüllt und die zweite Bedingung ist nicht erfüllt. Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 beginnen T_Motor, T_ECD1 und T_ECD2 sich zu erhöhen, wenn das Fahrzeug 5 betrieben wird und sich der Motor 10 erwärmt. Als Reaktion darauf, dass die erste Bedingung erfüllt ist, misst die Steuerung 12 Q_inj,j, Q_Luft,Einlass und λ_j und beginnt mit dem Schätzen von Q_SAIR1,1, Q_SAIR1,2 und Q_SAIR1. Die berechneten Werte von Q_SAIR1,1, Q_SAIR1,2 und Q_SAIR1 erhöhen sich. Insbesondere erhöht sich Q_SAIR1,1 auf ein höheres Niveau (ähnlich wie zwischen den Zeitpunkten t = 0 und 11), jedoch erhöht sich Q_SAIR1,2 nur geringfügig und Q_SAIR1 ist zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 niedriger als Q_SAIR1 zwischen den Zeitpunkten t = 0 und t1.
Zum Zeitpunkt t3 ist die Änderung von Q_SAIR, ΔQ_SAIR 644 geringer als die Schwellenänderung von Q_SAIR, ΔQ_SAIR,TH 642. Darüber hinaus ist eine Änderung von Q_SAIR,1 630, ΔQ_SAIR,1, größer als die Schwellenänderung von Q_SAIR,1, ΔQ_SAIR,j,TH 631 (ΔQ_SAIR,j,TH bezieht sich auf eine SAIR-Schwellendifferenz der j^-ten Bank); j edoch ist eine Änderung von Q_SAIR,2 636, ΔQ_SAIR,2, geringer als die Schwellenänderung von Q_SAIR2, ΔQ_SAIR,TH 631. Darüber hinaus ist eine Differenz zwischen Q_SAIR1,1 und Q_SAIR1,2, ΔQs_SAIR1,1,₂, größer als eine Schwellendifferenz, ΔQ_{SAIR1,j,j+1,TH} 633. Dementsprechend bestimmt die Steuerung 12 als Reaktion auf eines oder mehrere von ΔQ_SAIR < ΔQ_SAIR,TH, ΔQ_SAIR,2 < ΔQ_SAIR,2,TH und ΔQ_SAIR1,1,2 > tΔQ_{SAIR1,j,j+1,TH}, dass die SAIR-Beeinträchtigungsbedingung erfüllt ist. Insbesondere kann die Steuerung 12 eine Angabe für den Fahrzeugführer erzeugen, dass die zweite Zylinderbank beeinträchtigt ist. In dem Beispiel der Zeitachse 600 kann zum Zeitpunkt t3 ein fehlerhaftes SAIR-Strömungssteuerventil vorliegen, das SAIR zum Abgaskrümmer stromabwärts der zweiten Zylinderbank leitet, da Q_SAIR,2 sich nicht auf ein höheres Niveau erhöht hat, als die SAIR-Pumpe eingeschaltet wurde und wenn die SAIR-Strömungssteuerventile geöffnet wurden.
Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 fahren T_Motor, T_ECD1 und T_ECD2 damit fort, sich zu erhöhen, wenn das Fahrzeug 5 betrieben wird und sich der Motor 10 erwärmt. Darüber hinaus bleibt die erste Bedingung erfüllt (und die zweite Bedingung ist nicht erfüllt) und die Werte von Q_SAIR1,1, Q_SAIR1,2 und Q_SAIR1 werden beibehalten.
Als nächstes wird die Schwellendauer seit dem Motorkaltstart, Δt_Start,TH 691, zum Zeitpunkt t4 überschritten, der Motorstatus bleibt eingeschaltet, T_Motor erhöht sich über T_Motor,TH hinaus und sowohl T_ECD1 als auch T_ECD2 erhöhen sich über T_ECD,TH hinaus, die jeweils (für sich oder in Kombination) das Ende des Motorkaltstartereignisses signalisieren. Als Reaktion auf das Ende des Kaltstartereignisses zum Zeitpunkt t4 schaltet die Steuerung 12 die SAIR-Pumpe aus und schließt die SAIR-Strömungssteuerventile. Demnach ist die erste Bedingung zum Zeitpunkt t4 nicht mehr erfüllt und ist die zweite Bedingung erfüllt. Die Steuerung 12 fährt damit fort, Q_inj,j, Q_Luft,Einlass und λ_j zu messen, und schätzt Q_SAIR2,1, Q_SAIR2,2 und Q_SAIR2 anhand der Gleichungen (1) bis (6). Als Reaktion darauf, dass die SAIR-Pumpe ausgeschaltet wird und sich die SAIR-Strömungssteuerventile schließen, verringern sich die berechneten Werte von Q_SAIR2,1, Q_SAIR2,2 und Q_SAIR2 zum Zeitpunkt t4 auf ein geringeres Niveau.
Zum Zeitpunkt t4 ist die Änderung von Q_SAIR, ΔQ_SAIR 644, geringer als eine Schwellenänderung von Q_SAIR, ΔQ_SAIR,TH 642. Darüber hinaus ist eine Änderung von Q_SAIR,1 630, ΔQ_SAIR,1, größer als eine Schwellenänderung von Q_SAIR,1, ΔQ_SAIR,TH 631; jedoch ist eine Änderung von Q_SAIR,2 636, ΔQ_SAIR,2, geringer als eine Schwellenänderung von Q_SAIR2, ΔQ_SAIR,j,TH 631. Darüber hinaus ist eine Differenz zwischen Q_SAIR2,1 und Q_SAIR2,2, ΔQ_SAIR2,1,2, geringer als eine Schwellendifferenz, ΔQ_{SAIR2,j,j+1,TH} 633. Als Reaktion auf eines oder mehrere von ΔQ_SAIR < ΔQ_SAIR,TH und ΔQ_SAIR,2 < ΔQ_SAIR,j,TH bestimmt die Steuerung 12, dass die SAIR-Beeinträchtigungsbedingung erfüllt bleibt. Zum Zeitpunkt t5 wird der Motor ausgeschaltet und T_Motor, T_ECD1 und T_ECD2 beginnen sich zu verringern und verringern sich schließlich nach Zeitpunkt t5 unter ihre jeweiligen Schwellentemperaturen, T_Motor,TH bzw. T_ECD,TH, wenn sich der Motor und der Abgasstrom abkühlen. Nach Zeitpunkt t5 bleibt die zweite Bedingung erfüllt und Q_SAIR2,1, Q_SAIR2,2 und Q_SAIR2 bleiben auf niedrigeren Niveaus, da die SAIR-Pumpe ausgeschaltet bleibt und die SAIR-Strömungssteuerventile geschlossen bleiben.
Auf diese Weise beinhaltet ein Motorsystem einen Motorzylinder, eine Sekundärluftstrom-(SAIR-)-Pumpe und eine Steuerung, die in nichttransitorischem Speicher gespeicherte ausführbare Anweisungen speichert zum Bestimmen einer Beeinträchtigung eines SAIR-Systems, wobei ein SAIR stromabwärts eines Auslasses des Motorzylinders auf Grundlage eines Vergleichs des SAIR vor und nach einer Abschaltung einer SAIR-Pumpe abgegeben wird, wobei der SAIR anhand einer Kraftstoffeinspritzmenge, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas und eines Motoransaugluftstroms berechnet wird. In einem ersten Beispiel des Motorsystems beinhalten die ausführbaren Anweisungen ferner Angeben der Beeinträchtigung des SAIR-Systems als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe und dem SAIR nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz ist. In einem zweiten Beispiel, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Motorsystem ferner eine erste und eine zweite Bank von Motorzylindern, wobei die ausführbaren Anweisungen ferner Angeben der Beeinträchtigung des SAIR-Systems als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern und dem SAIR von der zweiten Bank von Motorzylindern geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz zwischen den Bänken ist, beinhalten. In einem dritten Beispiel, das optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Motorsystem ferner einen ersten und einen zweiten Abgassensor, wobei der erste und der zweite Abgassensor stromabwärts eines Auslasses von der ersten Bank von Motorzylindern bzw. eines Auslasses von der zweiten Bank von Motorzylindern positioniert sind und wobei die ausführbaren Anweisungen ferner Messen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas stromabwärts der ersten und der zweiten Bank von Motorzylindern mit dem ersten bzw. zweiten Abgassensor beinhalten. In einem vierten Beispiel, das optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Motorsystem ferner ein erstes und ein zweites SAIR-Ventil, wobei jedes von dem ersten und dem zweiten SAIR-Ventil stromabwärts der SAIR-Pumpe bzw. stromaufwärts des ersten und des zweiten Abgassensors positioniert sind und wobei die ausführbaren Anweisungen ferner Angeben der Beeinträchtigung mindestens eines von dem ersten und dem zweiten SAIR-Ventil als Reaktion darauf, dass die Differenz zwischen dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern und dem SAIR von der zweiten Bank von Motorzylindern geringer als die Schwellen-SAIR-Differenz zwischen den Bänken ist, beinhalten. In einem fünften Beispiel des Motorsystems, das optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, beinhalten die ausführbaren Anweisungen ferner Angeben der Beeinträchtigung des ersten SAIR-Ventils als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe und dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz der ersten Bank ist.
In einer anderen Darstellung des Motorsystems, die optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, beinhalten die ausführbaren Anweisungen ferner, dass der Vergleich des SAIR vor und nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe Bestimmen eines SAIR-Verhältnisses beinhaltet, wobei das SAIR-Verhältnis durch Teilen des SAIR vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe durch den SAIR nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe berechnet wird. In einer anderen Darstellung des Motorsystems, die optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, beinhalten die ausführbaren Anweisungen ferner, dass der Vergleich des SAIR vor und nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe Bestimmen einer Differenz zwischen einem prozentualen SAIR vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe und einem prozentualen SAIR nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe beinhaltet, wobei der prozentuale SAIR durch Bestimmen des SAIR stromabwärts eines Motorzylinderauslasses, geteilt durch den Abluftstrom stromabwärts des Motorzylinderauslasses, berechnet wird.
Auf diese Weise kann ein technischer Effekt des Überwachens und Diagnostizierens eines SAIR-Systems, darunter Bestimmen des SAIR am Abgaskrümmer, unter Verwendung vorhandener bordeigener Sensoren und Technologie erzielt werden, wodurch die OBD- und Emissionsüberwachung aufrechterhalten wird, die Motoremissionen reduziert und die Fahrzeugherstellungskosten beibehalten werden.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Des Weiteren sollen die Ausdrücke „erstes“, „zweites“, „drittes“ und dergleichen, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, keine Reihenfolge, Position, Menge oder Bedeutung bezeichnen, sondern sie werden lediglich als Benennungen zum Unterscheiden eines Elements von einem anderen verwendet. 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 vorliegenden Zusammenhang ist der Begriff „ungefähr“ so gedacht, dass er plus oder minus fünf Prozent der Spanne bedeutet, es sei denn anderes ist festgelegt.
Die folgenden Patentansprüche heben gewisse Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche 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 Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Überwachen eines Sekundärluftstrom-(SAIR-)Systems in einem Motor: Bestimmen einer Beeinträchtigung des SAIR-Systems, das SAIR nach stromabwärts eines Motorzylinderauslasses hinzufügt, auf Grundlage eines Vergleichs des SAIR vor und nach einer Abschaltung einer SAIR-Pumpe, wobei der SAIR anhand einer Kraftstoffeinspritzmenge, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und eines Motoransaugluftstroms berechnet wird.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Bestimmen der Beeinträchtigung des SAIR-Systems als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe und dem SAIR nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz ist.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Bestimmen der Beeinträchtigung des SAIR-Systems als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR, der einer ersten Bank von Motorzylindern entspricht, und dem SAIR, der einer zweiten Bank von Motorzylindern entspricht, größer als eine Schwellen-SAIR-Differenz zwischen den Bänken ist.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Bestimmen der Beeinträchtigung eines SAIR-Ventils, das den SAIR zu einer ersten Bank von Motorzylindern leitet, als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe und dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz der ersten Bank ist.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Messen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas stromabwärts des Motorzylinderauslasses mit einem Abgassensor und Berechnen eines Abluftstroms in dem Motorzylinderauslass auf Grundlage des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas und der Kraftstoffeinspritzmenge.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Berechnen des SAIR anhand einer Differenz zwischen dem Abluftstrom in dem Motorzylinderauslass und dem Motoransaugluftstrom.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Messen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas in einem Auslass von jeder Zylinderbank des Motors, Berechnen eines Abluftstroms von eder Zylinderbank des Motors von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgas und der Kraftstoffeinspritzmenge, die an jede Zylinderbank abgegeben wird, und Berechnen des SAIR am Auslass von jeder Zylinderbank anhand einer Differenz zwischen dem Abluftstrom von jeder Zylinderbank und dem Ansaugluftstrom.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Einschalten der SAIR-Pumpe als Reaktion darauf, dass eine Kaltstartbedingung erfüllt ist, was beinhaltet, dass ein Motorkaltstartereignis aufgetreten ist, und Abschalten der SAIR-Pumpe als Reaktion darauf, dass die Kaltstartbedingung nicht erfüllt ist, wobei, dass die Kaltstartbedingung nicht erfüllt ist, die Tatsache beinhaltet, dass sich eine Motortemperatur über eine Schwellenmotortemperatur erhöht hat.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet die nicht erfüllte Kaltstartbedingung ferner, dass eine Schwellendauer nach dem Motorkaltstartereignis überschritten ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Motorsystem bereitgestellt, das einen Motorzylinder, eine Sekundärluftstrom-(SAIR-)Pumpe und eine Steuerung aufweist, die in nichttransitorischem Speicher gespeicherte ausführbare Anweisungen beinhaltet zum: Bestimmen einer Beeinträchtigung eines SAIR-Systems, wobei ein SAIR stromabwärts eines Auslasses des Motorzylinders auf Grundlage eines Vergleichs des SAIR vor und nach einer Abschaltung einer SAIR-Pumpe abgegeben wird, wobei der SAIR anhand einer Kraftstoffeinspritzmenge, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas und eines Motoransaugluftstroms berechnet wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die ausführbaren Anweisungen ferner Angeben der Beeinträchtigung des SAIR-Systems als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe und dem SAIR nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Bank von Motorzylindern, wobei die ausführbaren Anweisungen ferner Angeben der Beeinträchtigung des SAIR-Systems als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern und dem SAIR von der zweiten Bank von Motorzylindern geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz zwischen den Bänken ist, beinhalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Abgassensor, wobei der erste und der zweite Abgassensor stromabwärts eines Auslasses von der ersten Bank von Motorzylindern bzw. eines Auslasses von der zweiten Bank von Motorzylindern positioniert sind und wobei die ausführbaren Anweisungen ferner Messen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas stromabwärts der ersten und der zweiten Bank von Motorzylindern mit dem ersten bzw. zweiten Abgassensor beinhalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein erstes und ein zweites SAIR-Ventil, wobei jedes von dem ersten und dem zweiten SAIR-Ventil stromabwärts der SAIR-Pumpe bzw. stromaufwärts des ersten und des zweiten Abgassensors positioniert sind und wobei die ausführbaren Anweisungen ferner Angeben der Beeinträchtigung mindestens eines von dem ersten und dem zweiten SAIR-Ventil als Reaktion darauf, dass die Differenz zwischen dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern und dem SAIR von der zweiten Bank von Motorzylindern geringer als die Schwellen-SAIR-Differenz zwischen den Bänken ist, beinhalten.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die ausführbaren Anweisungen ferner Angeben der Beeinträchtigung des ersten SAIR-Ventils als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe und dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz der ersten Bank ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren für einen Motor Einschalten einer Sekundärluftstrom-(SAIR-)Pumpe, um Ansaugluft zu einem SAIR-System zu leiten, als Reaktion darauf, dass eine erste Bedingung erfüllt ist, Ausschalten der SAIR-Pumpe als Reaktion darauf, dass eine zweite Bedingung erfüllt ist, und Bestimmen einer Beeinträchtigung des SAIR-Systems auf Grundlage eines Vergleichs einer SAIR-Strömungsrate an einem Abgaskrümmer während der ersten Bedingung und während der zweiten Bedingung, wobei die SAIR-Strömungsrate anhand einer Kraftstoffeinspritzmenge, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und eines Motoransaugluftstrom berechnet wird.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet die erste Bedingung, dass der Motor kalt gestartet wird.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet die zweite Bedingung, dass eine Motortemperatur eine Schwellenmotortemperatur überschreitet.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet die zweite Bedingung, dass eine Schwellendauer nach einem Kaltstart des Motors verstreicht.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Angeben der Beeinträchtigung des SAIR-Systems als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR während der zweiten Bedingung und dem SAIR während der ersten Bedingung geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz ist.

Claims

Verfahren zum Überwachen eines Sekundärluftstrom-(SAIR-)Systems in einem Motor, umfassend: Bestimmen einer Beeinträchtigung des SAIR-Systems, wobei ein SAIR nach stromabwärts eines Motorzylinderauslasses auf Grundlage eines Vergleichs des SAIR vor und nach einer Abschaltung einer SAIR-Pumpe hinzugefügt wird, wobei der SAIR anhand einer Kraftstoffeinspritzmenge, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas und eines Motoransaugluftstroms berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen der Beeinträchtigung des SAIR-Systems als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe und dem SAIR nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen der Beeinträchtigung des SAIR-Systems als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR, der einer ersten Bank von Motorzylindern entspricht, und dem SAIR, der einer zweiten Bank von Motorzylindern entspricht, größer als eine Schwellen-SAIR-Differenz zwischen den Bänken ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen der Beeinträchtigung eines SAIR-Ventils, das den SAIR zu einer ersten Bank von Motorzylindern leitet, als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe und dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz der ersten Bank ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Messen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas stromabwärts des Motorzylinderauslasses mit einem Abgassensor und Berechnen eines Abluftstroms in dem Motorzylinderauslass auf Grundlage des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas und der Kraftstoffeinspritzmenge.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend Berechnen des SAIR anhand einer Differenz zwischen dem Abluftstrom in dem Motorzylinderauslass und dem Motoransaugluftstrom.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Messen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas in einem Auslass von jeder Zylinderbank des Motors, Berechnen eines Abluftstroms von jeder Zylinderbank des Motors von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgas und der Kraftstoffeinspritzmenge, die an jede Zylinderbank abgegeben wird, und Berechnen des SAIR am Auslass von jeder Zylinderbank anhand einer Differenz zwischen dem Abluftstrom von jeder Zylinderbank und dem Ansaugluftstrom.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Einschalten der SAIR-Pumpe als Reaktion darauf, dass eine Kaltstartbedingung erfüllt ist, was beinhaltet, dass ein Motorkaltstartereignis aufgetreten ist, und Abschalten der SAIR-Pumpe als Reaktion darauf, dass die Kaltstartbedingung nicht erfüllt ist, wobei, dass die Kaltstartbedingung nicht erfüllt ist, die Tatsache beinhaltet, dass sich eine Motortemperatur über eine Schwellenmotortemperatur erhöht hat.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die nicht erfüllte Kaltstartbedingung ferner beinhaltet, dass eine Schwellendauer nach dem Motorkaltstartereignis überschritten ist.
Motorsystem, umfassend einen Motorzylinder, eine Sekundärluftstrom-(SAIR-)Pumpe und eine Steuerung, die in nichttransitorischem Speicher gespeicherte ausführbare Anweisungen für Folgendes beinhaltet: Bestimmen einer Beeinträchtigung eines SAIR-Systems, wobei ein SAIR stromabwärts eines Auslasses des Motorzylinders auf Grundlage eines Vergleichs des SAIR vor und nach einer Abschaltung einer SAIR-Pumpe abgegeben wird, wobei der SAIR anhand einer Kraftstoffeinspritzmenge, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas und eines Motoransaugluftstroms berechnet wird.
Motorsystem nach Anspruch 10, wobei die ausführbaren Anweisungen ferner Angeben der Beeinträchtigung des SAIR-Systems als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe und dem SAIR nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz ist, beinhalten.
Motorsystem nach Anspruch 10, ferner umfassend eine erste und eine zweite Bank von Motorzylindern, wobei die ausführbaren Anweisungen ferner Angeben der Beeinträchtigung des SAIR-Systems als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern und dem SAIR von der zweiten Bank von Motorzylindern geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz zwischen den Bänken ist, beinhalten.
Motorsystem nach Anspruch 12, ferner umfassend einen ersten und einen zweiten Abgassensor, wobei der erste und der zweite Abgassensor stromabwärts eines Auslasses von der ersten Bank von Motorzylindern bzw. eines Auslasses von der zweiten Bank von Motorzylindern positioniert sind und wobei die ausführbaren Anweisungen ferner Messen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas stromabwärts der ersten und der zweiten Bank von Motorzylindern mit dem ersten bzw. zweiten Abgassensor beinhalten.
Motorsystem nach Anspruch 13, ferner umfassend ein erstes und ein zweites SAIR-Ventil, wobei jedes von dem ersten und dem zweiten SAIR-Ventil stromabwärts der SAIR-Pumpe bzw. stromaufwärts des ersten und des zweiten Abgassensors positioniert sind und wobei die ausführbaren Anweisungen ferner Angeben der Beeinträchtigung mindestens eines von dem ersten und dem zweiten SAIR-Ventil als Reaktion darauf, dass die Differenz zwischen dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern und dem SAIR von der zweiten Bank von Motorzylindern geringer als die Schwellen-SAIR-Differenz zwischen den Bänken ist, beinhalten.
Motorsystem nach Anspruch 14, wobei die ausführbaren Anweisungen ferner Folgendes beinhalten: Angeben der Beeinträchtigung des ersten SAIR-Ventils als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern vor der Abschaltung der SAIR-Pumpe und dem SAIR von der ersten Bank von Motorzylindern nach der Abschaltung der SAIR-Pumpe geringer als eine Schwellen-SAIR-Differenz der ersten Bank ist.