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    Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Kraftstoffabgabe während des Starts eines Verbrennungsmotors 10 und schafft eine individuelle Zylindertreibstoffsteuerung auf Basis der Kraftstoff-Zylinderereignis-Zahl. Das Verfahren verschafft verbesserte Motoremissionen, während das Motoranlaufverhalten erhalten bleibt.
    公开号:DE102004007220A1
    申请号:DE200410007220
    申请日:2004-02-13
    公开日:2004-09-23
    发明作者:Frank Garden City Gonzales；Donald James Howell Lewis；Daniel Lawrence Dearborn Meyer；Garth Michael Dearborn Meyer；Michael Canton. Smokovitz；Ben Allen Belleville Strayer
    申请人:Ford Global Technologies LLC；
    IPC主号:F02D41-04
    专利说明:
    [0001] Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Steuerverfahrenfür Verbrennungsmotorenund ein computerlesbares Speichermedium mit darauf gespeichertenDaten, die computerausführbareBefehle repräsentieren,insbesondere also ein Verfahren zur Kraftstoffeinstellung aufgrundvon Zylinderereignissen währendeines Startereignisses.
    [0002] Die Motorstartsteuerung hat wesentlicheAuswirkungen auf die Motoremissionen und das Motoranlaufen. DieKraftstoffmenge beeinflusst sowohl das Drehmoment als auch die Emissionen.Das Drehmoment wird benötigt,um einen Motor von der Kurbelgeschwindigkeit zur Leerlaufgeschwindigkeitzu beschleunigen. Ferner sind niedrige Startemissionen erwünscht, wenndie Katalysatoren alt und ihre Effizienz niedrig ist. Generell erhöhen Kraftstoffmengen,die Luft/Kraftstoffmischungen im fetten stöchiometrischen Bereich bewirken,dass Motordrehmoment, währendsolche, die gegenüberdem stöchiometrischenVerhältnismager sind, die Emissionen währendeines Starts reduzieren. Demzufolge ist es wichtig, konsistenteund genaue Kraftstoffmengen vorzusehen, um Motoranlaufen mit reduziertenEmissionen sicher zu stellen. Ein Verfahren, Kraftstoff während desStarts einzustellen, ist im US-Patent 4432325 beschrieben. Das Verfahrenliefert eine abgemessene Kraftstoffmenge, die während einer ersten Phase einerMotorstartperiode bei einem ersten konstanten Wert gehalten wird,wobei die abgemessene Kraftstoffmenge auf einen Schwellenwert entsprechendeiner Motorvariablen in der zweiten Phase der Motorstartperiodegeändertund die abgemessene Kraftstoffmenge in der dritten Phase der Motorstartphasebei diesem Schwellenwert gehalten wird.
    [0003] Dieses Vorgehen hat Nachteile. DieNäherungvernachlässigtdie durch den pumpenden Motor und die sich ändernde Motorgeschwindigkeithervorgerufenen Motorluftmengenänderungen.Mit anderen Worten beginnt der Motor beim Start, zu drehen und damitden Einlassverteiler abzupumpen, wodurch während des Starts in jedem Zylinderunterschiedliche Luftladungen produziert werden. Bei verschiedeneZylinder-Luftladungen bei konstanter Kraftstoffzuführung können verschiedeneLuft/Kraftstoff Gemischladungen pro Zylinder entstehen. Dies istfür dieMotoremissionen und Drehmomentgeneration ein unerwünschterZustand.
    [0004] Ein anderes Verfahren, Kraftstofffür kaltenMotor einzustellen, ist im US Patent 5,870,986 beschrieben. DasVerfahren sieht einen Einspritzzahl Zähler, der eine Gesamtzahl zählt, diedurch Aufsummieren der Kraftstoffeinspritzer aller Zylinder ab Betriebsstartdes Verbrennungsmotors erhalten wird; sowie eine Kraftstofteinspritzzeitänderungseinrichtungvor, um den Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt um eine vorherbestimmteZeit vorzuverstellen. Wenn der gezählte Wert des EinspritzzahlZählersunter einem vorherbestimmten Wert liegt, setzt die Kraftstofteinspritzzeitänderungseinrichtungden Kraftstofteinspritzstartzeitpunkt auf eine Zeit, die mit derAnsaughubstartzeit des jeweiligen Zylinders synchronisiert ist.Falls der oben beschriebene Wert des Einspritzzahlzählers gleichoder grösserals ein vorherbestimmter Wert ist, wird der Kraftstofteinspritzstartzeitpunktvor den Ansaughubstartzeitpunkt des jeweiligen Zylinders gesetzt.
    [0005] Die Erfinder haben auch dort Nachteilegesehen. Bei dieser Näherungwird Kraftstoff in ein offenes Ventil eingespritzt, um KraftstoffverlustKompensation zu vermeiden, die füran den Motoroberflächenklebenden Kraftstoff, wenn Kraftstoff in einem kalten Motor aufein geschlossenes Ventil gespritzt wird, notwendig ist. Das Einspritzenvon Kraftstoff auf ein offenes Ventil in einem kalten Motor wirftweitere Fragen auf. Insbesondere kann Einspritzen in offene Ventilewährenddes Starts die Zündkerzenspitzenrohem Kraftstoff aussetzen, möglicherweisedie Zündkerzenam Zündenhindern, die Motoremissionen erhöhen,ein ungleichmäßiges Motoranlaufenbewirken oder sogar den Motor am Start hindern. Ferner kann einEinspritzen in offene Ventile währendeines Starts die Zylinderwändeeingespritztem Kraftstoff aussetzen, die Zylinderwände mitKraftstoff waschen, wodurch der Ölfilmzerstörtwird und Kratzer im Zylinder auftreten können.
    [0006] Es ist demzufolge Aufgabe der Erfindung,die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Die Aufgabewird erfindungsgemäß durchein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie das Speichermediumdes Patentanspruches 29 gelöst.Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
    [0007] Eine Ausführungsform der Erfindung umfasstein Kraftstoffsteuerverfahren füreinen Verbrennungsmotor. Das Verfahren umfasst: Bestimmen individuellerZylinderereignis Luftmengen; Zählender Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse ab Start des Verbrennungsmotors;und Einstellen der Zylinder Kraftstoffmenge auf Basis der gezählten KraftstoffZylinderereignisse und der individuellen Zylinderereignis Luftmengen.Dieses Verfahren kann eingesetzt werden, die oben genannten Beschränkungender Vorschlägedes Standes der Technik zu verringern.
    [0008] Indem individuelle ZylinderereignisLuftmengen bestimmt, die Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse gezählt undso dann Kraftstoff auf Basis der gezählten Kraftstoff ZylinderereignisZahl und Zylinderereignis Luftmengen abgegeben wird, wird der Motorstartverbessert. Mit anderen Worten haben die Erfinder erkannt, dass, dasich die Motorluftmenge in jedem Zylinder während eines Starts ändert unddie Kraftstoffmenge ermittelt wird, die benötigt wird, um erwünschte Luft/KraftstoffVerhältnisänderungenauf Basis der Kraftstoff Zylinderereignis Zahl zu erzielen die Kraftstoffabgabeauf Basis der Zahl Zylinderereignisse und individueller Zylinderluftmengendie Luft/Kraftstoffsteuerung des Motors verbessern. Demzufolge kannKraftstoffzuführungauf Basis von Kraftstoff Zylinderereignissen und individuellen ZylinderereignisLuftmengen eingesetzt werden, um Motoremissionen zu erniedrigenund eine gleichmäßige Motoranlaufgeschwindigkeitwährenddes Starts sicherzustellen. Es wurde auch gefunden, dass die Motorkraftstoffanforderungeneine Funktion der Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse sind, anstattnur auf der Zeit zu beruhen. Zylinderereignisse können mitmechanischen Dimensionen korreliert werden; Zeit ist ein Kontinuumohne räumlicheDimensionen oder irgendeine Verbindung mit dem physischen Motor.Demzufolge reduziert die Motorkraftstoffversorgung auf Basis derZahl Kraftstoff Zylinderereignisse die mit zeitabhängiger Kraftstoffversorgungassoziierte Kraftstoffvariation.
    [0009] Gemäß einem weiteren Aspekt derErfindung schafft die Erfindung ein weiteres Kraftstoffsteuerverfahrenfür einenVerbrennungsmotor, das aufweist: Einspritzen von Kraftstoff aufmindestens geschlossene Einlassventile beim Start des Verbrennungsmotors;Zähleneiner Kraftstoff Zylinderereignis Zahl ab Start des Verbrennungsmotors;und Einstellen der eingespritzten Kraftstoffmenge auf Basis diesergezähltenKraftstoff Zylinderereignis Zahl.
    [0010] Als Resultat des Einspritzens vonKraftstoff auf geschlossene Einlassventile ab Start und Basierender eingespritzten Kraftstoffmenge auf der Zahl Kraftstoff Zylinderereignissewurde erfindungsgemäß der Motorstartverbessert. Da Einspritzen auf ein geschlossenes Ventil die Chancen,Zündkerzenund Zylinderwände Kraftstoffauszusetzen, verringert und da die Kraftstoffmenge ermittelt wird,die benötigtwird, eine erwünschte Luft/KraftstoffVerhältnis Änderungauf Basis der Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse zu erhalten, wirdder Motorstart verbessert und die Motoremissionen reduziert. Manbeachte, dass nach dem Start weiterhin auf geschlossene Ventileoder in offene Ventile oder eine Kombination derselben eingespritztwerden kann.
    [0011] Die Erfindung liefert mehrere Vorteile.Sie schafft den Vorteil verbesserter Luft/Kraftstoff Steuerung während desMotorstarts, was zu niedrigeren Emissionen führt. Dieser Vorteil ist besondersgünstig,wenn der Katalysator kalt und seine Effizienz niedrig ist. Fernerverbessert die Erfindung die Motoranlaufkonsistenz. WiederholbareMotorgeschwindigkeit währenddes Starts verbessert das Vertrauen des Besitzers und dessen Zufriedenheit,da der Motor in zuverlässigerund vorhersehbarer Weise arbeitet.
    [0012] Diese und weitere Vorteile und Merkmaleder Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibungbevorzugter Ausführungsformenunter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Dabei sind die Vorteilebesser anhand eines Ausführungsbeispiels,in dem die Erfindung vorteilhaft eingesetzt wird, verständlich,welches nun als Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme aufdie Zeichnung erläutertwird. Dabei zeigt:
    [0013] 1 einschematisches Diagramm eines Motors, in dem die Erfindung vorteilhafteingesetzt wird;
    [0014] 2 einFlußdiagrammauf hoher Programmebene, das sequentielle (SEFI) Kraftstoff Zylinderereignisbasierte Kraftstoffversorgung beschreibt;
    [0015] 3 einalternatives Flußdiagrammauf hoher Programmebene, das "BigBang" Start undauf sequentiellem Kraftstoff Zylinderereignis basierende Kraftstoffversorgungnach dem Start beschreibt;
    [0016] 4 eineAuftragung eines Beispiels einer konventionellen zeitbasierten Kraftstoffsteuerungund der währenddes Starts produzierten Kohlenwasserstoffemissionen;
    [0017] 5 eineAuftragung der Kraftstoff Zylinderereignisse auf Basis der Kraftstoffsteuerungund der währendeines Starts produzierten Kohlenwasserstoffemissionen;
    [0018] 6 eineTabelle eines Beispiels, bei dem Kraftstoff von einer Basis erwünschtenLambda während offenenSchleifenbetriebs subtrahiert wird; und
    [0019] 7 eineTabelle eines Beispiels, bei dem Kraftstoff von einem erwünschtenBasis Lambda, das verlorenen Kraftstoff repräsentiert, subtrahiert wird.
    [0020] In 1 wirdein Verbrennungsmotor 10, mit mehreren Zylindern , vondenen ein Zylinder in 1 gezeigtwird, durch die elektronische Motorsteuerung 12 gesteuert.Der Motor umfasst Brennraum 30 und Zylinderwände 32 mitNockenwelle 130 und Kolben 36, der darin angeordnetund mit der Kurbelwelle 40 verbunden ist. Der Brennraum 30 istmit dem Einlassverteiler 44 und den Abgassammler 48 über einentsprechendes Einlassventil 52 und Abgasventil 54 verbunden.Der Einlassverteiler 44 ist so dargestellt, dass er einenmit diesen verbundenen Kraftstoffeinspritzer 66 besitzt,der flüssigenKraftstoff entsprechend der Pulsbreite des Signals FPW der Steuerung 12 abgibt.Kraftstoff wird dem Kraftstoffeinspritzer 66 durch ein(nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem, eingeschlossen einen Kraftstofftank,Kraftstoffpumpe und Kraftstoffleitungen (nicht gezeigt) geliefert.Alternativ kann der Motor so konfiguriert sein, dass der Kraftstoffdirekt in den Motorzylinder eingespritzt wird, welches dem Fachmannals Direkteinspritzung bekannt ist. Der Einlassverteiler 44 istmit dem Drosselkörper 58 über dieDrosselplatte 62 kommunizierend dargestellt.
    [0021] Das konventionelle verteilerloseZündsystem 88 liefert über dieZündkerze 92 einenZündfunkenin den Brennraum 30 entsprechend der Steuerung 12.Der zwei Zuständeaufweisende Abgassauerstoffsensor 76 ist mit dem Abgassammler 48 stromaufwärts deskatalytischen Konverters 70 verbunden dargestellt. Alternativkann ein universeller Abgassauerstoff(UEGO)sensor den ZweizustandsSensor 76 ersetzen. Der zwei Zustände aufweisende Abgassauerstoffsensor 76 istmit dem Abgassammler 48 stromabwärts des katalytischen Konverters 70 verbundendargestellt. Der zwei Zuständeaufweisende Sensor 76 liefert der Steuerung 12 dasSignal EGO 1. Die Steuerung 12 ist in 1 als konventioneller Microcomputerdargestellt, der aufweist: eine Microprozessoreinheit 102,Ein- und Ausgänge 104,ein Read-Only-Memory 106, Random-Access-Memory 108 undeinen konventionellen Datenbus. Die Steuerung ist so dargestellt,dass sie verschiedene Signale von mit dem Motor 10 verbundenenSensoren zusätzlichzu den oben diskutierten Signalen empfängt, eingeschlossen: Motorkühlmitteltemperatur(ECT) vom mit dem Kühlmantel 114 verbundenenTemperatursensor 112; eine Messung des absoluten Verteilerdrucks(MAP) vom mit dem Einlassverteiler 44 verbunden Drucksensor 122;eine Messung (ACT) der Motorluftmengentemperatur oder Verteilertemperaturvom Temperatursensor 117; ein Positionssignal (CAM) vomNockensensor 150; ein Zündprofilaufnehmersignal(PIP) von einem mit einer Kurbelwelle 40 verbundenen Kurbelwellenpositionssensor(Halleffektsensor) 118 und ein Motorgeschwindigkeitssignal(RPM) vom Motorgeschwindigkeitssensor 119.
    [0022] Nach einem bevorzugtem Aspekt derErfindung liefert der Motorgeschwindigkeitssensor 119 einevorherbestimmte Zahl Impulse gleichen Abstands pro Kurbelwellenumdrehung.In 2 ist ein Flußdiagrammeiner durch die Steuerung 12 zur Kraftstoffsteuerung aufBasis einer Kraftstoff Zylinderereignisstrategie durchgeführten Routinegezeigt. Der Zeitpunkt der Zylinderereignissignale in Grad ausgedrückt ist:720/Zahl Motorzylinder. Ein Zylinderereignis wird identifiziertoder beobachtet, in dem die auf den Signalen des Nockensensors 150 unddes Kurbelwellenpositionssensors 118 basie-rende Motorpositiondekodiert wird. Das Zylinderereignissignal identifiziert, wann einvorgegebener Motorzylinder den oberen Totpunkt des Kompressionshubs erreicht.
    [0023] In Schritt 210 werden die Motorbetriebsbedingungenabgelesen. Die Betriebsbedingungen werden bestimmt, indem die Motorkühlmitteltemperatur,Katalysatortemperatur, seit letztem Motorbetrieb verstrichene Zeit(Standzeit) und ähnlicheParameter gemessen werden. Die Parameter werden dazu verwendet,um die Motor Kraftstoffanforderung in Schritt 224 zu kompensieren.Die Parameter beeinflussen den Motorbetrieb in verschiedener Weise,abhängigvon Ihrem Zustand. Beispielsweise liefern niedrige MotorkühlmitteltemperaturenLuft/Kraftstoff Gemisch Anreicherung, aber höhere Motorkühlmitteltemperatur Luft/Kraftstoffentreicherung. ImSchritt 212 entscheidet die Routine abhängig von der Motordrehung,fortzufahren. Wenn der Motor nicht dreht, wartet die Routine, bisder Kurbelwellenpositionssensor 118 Motorumdrehungen detektiert.Wenn der Motor dreht, fährtdie Routine in Schritt 214 fort. In Schritt 214 bestimmt die Steuerung,ob ein Zylinderereignis stattgefunden hat, und wenn dies zutrifft,fährt dieRoutine in Schritt 216 fort. Falls keine neuen Zylinderereignisseaufgetreten sind, wartet die Routine bis ein Zylinderereignis beobachtetwird.
    [0024] In Schritt 216 bestimmt die Steuerung 12,ob Synchronisation zwischen der Steuerung 12 und dem Motor 10 stattgefundenhat. Synchronisation tritt auf, wenn die Motorzeit mit dem Motorsteuerungsbetriebausgerichtet ist. Falls Synchronisation eingetreten ist, fährt dieRoutine in Schritt 218 fort, falls nicht, fährt die Routine in Schritt220 fort. In Schritt 218 wird die Zahl Kraftstoff Zylinderereignisseschrittweise erhöht,da ein Zylinderereignis detektiert wurde und Motor und Steuerung 12 synchronisiertsind, welches Kraftstoffabgabe erlaubt. Die Zahl Kraftstoff Zylinderereignissewird als Zeilenwert verwendet, wenn FNEVTCLD, 6 und FNEVTLOST, 7, nachgeschlagen werden, um den erwünschtenLambdawert, das relative Luft/Kraftstoff Verhältnis, für das momentane KraftstoffZylinderereignis zu bestimmen.
    [0025] In Schritt 220 überwachtdie Steuerung 12 Nocken- und Kurbelwellensignale, die dieBestimmung der Motorposition erlauben. Wenn die Motorposition festgestelltwurde, richtet die Motorsteuerung die Betriebsweise, Zündzeitpunkt,Kraftstoffabgabe und die Motorzeitsteuerung so aus, daß sie synchronisiertwerden. Die Kraftstoffabgabe wird so lange suspendiert, bis Synchronisationauftritt. Nach Synchronisation wird der Kraftstoff ZylinderereignisZählerauf 0 gesetzt und die Routine fährtin Schritt 222 fort, wo eine Motorluftmengen-Vorhersagemit einem Motortuftmengen-Algorithmusberechnet wird. In Schritt 222 wird die Motorluftmengefür dasnächsteZylinderereignis aus dem Motorluftmengen-Algorithmus berechnet.Der Einlassverteilerdruck 44 und die Einlassverteilertemperatur 117 werden über einMotorereignis aufgenommen und so dann eine individuelle Basisizylinderluftmengeunter Verwendung der bekannten Gleichung für ideale Gase PC = mRT berechnet.Die Ideale Gasgleichung füreinen 4-Zylinder-Motor, fürBetriebsbedingungen kompensiert, lautet wie folgt:
    [0026] Alternativ kann ein Luftmassenflußmeter zurBestimmung der Motorluftmenge verwendet werden, indem das Luftmassensignal über einZylinderereignis integriert wird und dann zukünftige Motorluftmengen extrapoliertwerden, so kann unter Verwendung früherer Motorluftmengen eineMotorluftmengenvorhersage berechnet werden.
    [0027] In Schritt 224 wird das erwünschte Lambdafür dasbevorstehende Kraftstoff Zylinderereignis aus den Tabellen FNEVTCLD, 6 und FNEVTLOST 7 berechnet. Die Tabellenbesitzen Zeilen Werte auf Basis der Zahl Kraftstoff Zylinderereignisseund Spaltenindizes auf Basis der Motorkühlmitteltemperatur oder, alternativ,Zylinderkopftemperatur. Nachdem der Zählerstand für Kraftstoff Zylinderereignisseaktualisiert wurde, wird in Schritt 218 diese Zahl aus Schritt 210gemeinsam mit der Motorkühlmitteltemperaturverwendet um das erwünschteLambda fürdas nächsteKraftstoffereigniss zu bestimmen. FNEVTCLD und FNEVTLOST-Werte werden proReihe und Spalte interpoliert, um das erwünschte zukünftige Zylinderereignis Lambdazu bestimmen. Das erwünschteLambda wird durch die Gleichungen LAMBDA = BASEFUL – FNEVTCLD – FNEVTLOST,offene Schleife und LAMBDA = BASEFUL – FNEVTLOST, geschlossene Schleife, berechnet.Lambda wird in offene und geschlossene Schleifenmodi aufgetrennt,so daß Kraftstoffverlustein beiden Betriebsweisen berücksichtigtwerden können.Bei offener Schleife ist BASEFUL der erwünschte Lambdawert, der auseiner Tabelle auf Basis von Motorgeschwindigkeit und Last interpoliertist. Bei geschlossener Schleife nimmt BASEFUL einen Wert an, dersich dynamisch um den Wert 1 auf Basis des Zustands des Sauerstoffsensors 76 bewegt.Allgemein ist der Zeilenwert, die Kraftstoff Zylinderereignis Zahlgeeicht, um individuelle Zylinder-Lambda-werte für wenige erste Motorzyklenzu schaffen, danach werden die Lambdawerte über die Zahl Kraftstoff Zylinderereignisseinterpoliert, wenn die Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse steigt.Lambda ist wie folgt definiert:
    [0028] Der Spalten Wert, die Motorkühlmitteltemperatur,wird geeicht, um Änderungender Kraftstoffverdampfung und Kraftstoffverlust, wenn Motor- undVentiltemperaturen sich ändern,zu berücksichtigen.Die Verwendung der Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse und Motorkühlmitteltemperaturals Werte der Bestimmung individueller Zylinder-Lambda ermöglicht einesehr feine Steuerung des Motorkraftstoffs beim Start. Alternativkann die Katalysatortemperatur als Faktor zur Bestimmung der erwünschtenLuft/Kraftstoff Verhältnissesverwendet werden. Die Erfinder haben erkannt, daß die Katalysatortemperaturals Faktor bei der Bestimmung der Kraftstoffmenge verwendet werdenkann. Wenn ein Katalysator kalt ist, kann ein mageres Luft/KraftstoffVerhältnis undZündzeitpunktverzögerung verwendetwerden, um die Katalysatortemperaturen zu erhöhen und die Auspuffemissionenzu reduzieren. Wenn ein Katalysator warm ist und der Motor angehaltenwurde, diffundiert Sauerstoff in den Katalysator. Dadurch kann derMotor nach einem Start übereinen gewissen Zeitraum mit einem fetten Verhältnis betrieben werden, ohnedie Auspuffemissionen signifikant zu erhöhen. Der Betrieb eines Motorsim fetten Bereich übereinen Zeitraum reduziert die NOx Produktion und bereitet den Katalysatorfür das während erhöhter Lastbedingungenentstehende NOx vor. Um die Katalysatortemperatur zu kompensieren wirddie Lambdaberechnung durch einen weiteren Term modifiziert, FNEVTCAT.Die Gleichung fürerwünschtesLambda mit Katalysatortemperaturkompensation ist: LAMBDA =BASEFUL – FNEVTCLD – FNEVTLOST+ FNEVTCAT, offene Schleife LAMBDA = BASEFUL – FNEVTLOST+ FNEVTCAT geschlossene Schleife.
    [0029] Die Funktion FNEVTCAT hat die gleicheForm wie 6, mit KatalysatorTemperaturwerten anstelle der Motorkühlmitteltemperaturen. Die weiterenWerte bleiben Kraftstoff Zylinderereignis Zahlen. Durch Verwendungder Katalysatortemperatur als Faktor bei der Bestimmung des MotorLuft/Kraftstoff Verhältnisses kannder Motorbetrieb so eingestellt werden, dass die Auspuffemissionenreduziert werden. Die Routine fährt dannin Schritt 226 fort. In Schritt 226 wird die individuelle ZylinderKraftstoffmasse auf Basis des in Schritt 224 berechneten erwünschtenLambda be rechnet und die vorhergesagte Motorluftmenge aus Schritt222 abgeleitet. Die Basis-Kraftstoffmasse wird wie folgt berechnet:
    [0030] Die einzuspritzende Kraftstoffmassewird ferner modifiziert, um zu berücksichtigen, dass ein Teilder eingespritzten Kraftstoffmasse in die Bildung einer Kraftstoffniederschlagsmengeim Einlassverteiler gehen kann und dass ein Teil des Kraftstoffniederschlagsabhängigvon den Betriebsbedingungen in den Zylinder geraten kann. Der inden Motorzylinder geratende Kraftstoff wird, wie durch Aquino imS.A.E. Papier 810494 beschrieben, wie folgt berechnet:
    [0031] Die Gleichungsterme X und Tau repräsentierenden Teil des eingespritzten Kraftstoffes, der in den NiederschlagX gerät,und die Zeitkonstante des Niederschlags, Tau. Die Termini werdenaus in Tabellen abgespeicherten Werten ermittelt, die empirischbestimmt wurden und auf dem Verteilerdruck, Motorkühlmitteltemperaturund der Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse basieren. Die Kraftstoffniederschlagmasse ändert sichdynamisch und wird durch den Kraftstoffdruck, die Motortemperaturund die Motorgeschwindigkeit beeinflusst. Die Niederschlagmassesteigt bei niedrigerer Motortemperatur, höheren Verteilerdrücken undniedriger Motorgeschwindigkeit. Die Niederschlagmasse nimmt beihöhererMotortemperatur, niedrigerem Verteilerdruck und höheren Motorgeschwindigkeitenab. In dem die Kraftstoffniederschlagmasse beobachtet und für Kraftstoff,der den Kraftstoffniederschlag bereichert oder diese verlässt, kompensiertwird, wird das erwünschteZylinder Luft/Kraftstoff Gemisch hergestellt. Die Routine fährt dannin Schritt 228 fort. In Schritt 228 wird die Kraftstoffpulsbreiteaus der berechneten Kraftstoffmasse und einer Funktion, die dieAbgabedauer einer vorgegebenen Kraftstoffmasse repräsentiert,bestimmt. Die Routine fährtdann in Schritt 230 fort, wo der Einspritzer aktiviert wird, umdie erwünschteKraftstoffmasse abzugeben. Die Routine fährt dann in Schritt 223 fort.
    [0032] In Schritt 223 übergibt die Routine die KraftstoffZylinderereignis Zahl an eine Zündpunktroutine,die den Zündpunktauf Basis der Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse und der ZylinderBrenngeschwindigkeit einstellen kann. Typischerweise wird der Zündpunktvorverstellt, wenn die Brenngeschwindigkeit niedriger ist und verzögert, wenndie Brenngeschwindigkeit höherist. Die Brenngeschwindigkeit wird aus der Zylinderanordnung unddem Kraftstofftyp bestimmt, bspw. Benzin, Ethanol und Methanol.Der Basis Zündzeitpunktwird einer Tabelle abgespeicherter vorherbestimmter Werte entnommen.Die Basis Zündzeitpunkttabellebesitzt Werte der Motorkühlmitteltemperaturund Werte der Kraftstoff Zylinderereignis Zahlen. Wenn die Brenngeschwindigkeit desKraftstoffes sich ändert, ändert eineFunktion FNBUR SPK die Zündungsanforderung,indem eine Verschiebung gegenüberder Basis Zündzeitpunktaddiert wird. FNBUR SPK wird empirisch bestimmt und liefert dieZündzeitpunktverschiebungals Funktion der Brenngeschwindigkeit. Wenn die Brenngeschwindigkeitsich abhängigvom Kraftstofftyp ändert,wird der Zündzeitpunktvorverstellt oder in geeigneter Weise verzögert. Mit anderen Worten wirdder Zündwinkel,der auf der Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse basiert, entsprechendder Zylinderbrenngeschwindigkeit modifiziert. Durch Verbindung desZündwinkelsmit der Zylinderbrenngeschwindigkeit und Kraftstoff ZylinderereignisZahl könnendie Motoremissionen bei verschiedensten Kraftstofftypen reduziertwerden. Die Routine fährtsodann in Schritt 234 fort. In Schritt 234 werden die Motorbetriebsbedingungenbestimmt, um festzustellen, ob Kraftstoffsteuerung im Modus mitgeschlossener Schleife erwünschtist. Gemeinsame Signale, die dazu eingesetzt werden, den erwünschtenMotorbetrieb mit geschlossener Schleife zu bestimmen umfassen: Zeitseit Motorstart, Abgassensortemperatur, Motorkühlmitteltemperatur und Motorlast.Falls Kraftstoffsteuerung mit geschlossener Schleife erwünscht ist,fährt dieRoutine in Schritt 236 fort, wo die Kraftstoffsteuerung von derSteuerung mit offener Schleife zur Steuerung mit geschlossener Schleife übergeht,indem die Kraftstoffzufuhr in Richtung Stöchiometrie erhöht wird.Falls die Steuerung mit geschlossener Schleife unerwünscht ist,steigt die Routine aus, bis sie wieder aufgerufen wird, um Kraftstofffür dennächsten Zylinderzu bestimmen.
    [0033] Alternativ liefert eine weitere Ausführungsformder Erfindung Kraftstoff auf Basis der Kraftstoff ZylinderereignisZahl und geht sodann auf zeitbasierte Kraftstoffabgabe über. DiesesVerfahren profitiert von den Vorteilen der Kraftstoffversorgungauf Ba sis der Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse während desStarts und reduziert sodann die Berechnungen, indem zeitbasierteKraftstoffversorgung verwendet wird. Bei einer weiteren Alternativewird eine gleichzeitige auf Verwendung von Kraftstoff ZylinderereignisZahl und Zeit basierende Kraftstoffversorgung ebenfalls Vorteilehaben. Eine auf Ereignis Zahlen basierende Kraftstoffversorgungliefert die oben genannten Vorteile. Eine auf Zeit basierende Kraftstoffversorgungermöglichtvereinfachtes Eichen bei der Kraftstoffkompensation für sich langsamer änderndeBedingungen, wie Kraftstoffverdampfung. Durch Verwendung beiderVerfahren kann die Kraftstoffmenge für Motorbedingungen, kompensiertwerden, die sich langsam ändernsowie Motorbedingungen, die sich schnell kompromißlos ändern.
    [0034] Die Erfinder haben das Verfahrender 2 entwickelt, dasie erkannt haben, dass die Menge "Kraftstoffverlust" unberücksichtigten Kraftstoffs, dereingespritzt wurde, aber nicht in der Herstellung des Abgasstromserscheint, genauer sein kann, falls sie auf der Zahl KraftstoffZylinderereignisse begründetwird, anstelle darauf, dass sie nur auf der Zeit ab Start basiert.Wenn ein kalter Motor gestartet wird, kann der eingespritzte Kraftstoffdie Kolbenringe umgehen und im Kurbelwellengehäuse enden. Dieses Phänomen trittaufgrund kalter Öffnungenzwischen Kolben- und Zylinderbohrungen auf. Der unberücksichtigteKraftstoff, der in das Kurbelwellengehäuse läuft, wird als "Kraftstoffverlust" bezeichnet. DieMenge Kraftstoffverlust ist eine Funktion von Motortemperatur undStandzeit. Falls die Motorbetriebsbedingungen Kraftstoffverlusteproduzieren, ist das resultierende Abgas Luft/Kraftstoff Mischungsverhältnis magererals das erwünschteLuft/Kraftstoff Verhältnis, dasdurch die Anpassung der Kraftstoffmenge an die Luftmenge produziertwird. Da die Zylindertemperatur die Kolbenbohrungsöffnungenbeeinflusst und die Zylindertemperatur pro Zylinderereignis steigt,schafft eine Basierung der Kraftstoffverlustmenge auf der Zahl KraftstoffZylinderereignisse eine besser Näherungder Kraftstoffverlustmenge.
    [0035] Ferner haben die Erfinder erkannt,dass beim Start die Zeit, die seit dem letzten Motorbetrieb verstrichenist, ebenfalls bei der Bestimmung des erwünschten Zylinder Luft/Kraftstoffeszu berücksichtigenist. Nachdem der Motor angehalten wurde, kann Kraftstoff aus demEinlassverteiler Kraftstoffniederschlag verdampfen. Je länger derMotor still steht, um so mehr Kraftstoff verdunstet aus dem Kraftstoffniederschlag.Da der Kraftstoff im Kraftstoffniederschlag das Zylinder Luft/KraftstoffVer hältnisbeeinflusst, beeinflusst die Zeit, die der Kraftstoff zur Verdampfunghat, das in den Zylinder eingelangende Luft/Kraftstoff Gemisch.Eine Tabelle, FNSOAK liefert eine Kompensation für die Kraftstoffniederschlagmasseals Funktion der Zeit und der Motorkühlmitteltemperatur. Die Tabellebesitzt Werte der Motorkühlmitteltemperaturund Werte der Standzeit. Die Werte der Tabelle repräsentierenden Prozentsatz der durch Verdampfung verlorenen Kraftstoffniederschlagmasse.Die Kraftstoffmenge des Niederschlags beim letzten Motorbetriebwird mit dem aus FNSOAK entnommenen interpolierten Wert multipliziert,um die Kraftstoffniederschlagmasse während eines Starts zu bestimmen.Da die Standzeit zunimmt, verringert sich die Verteiler Kraftstoffniederschlagmasse.Eine Kompensation fürdie seit dem Start verstrichene Zeit kann verwendet werden, dieEinlassverteiler -Schätzungzu verbessern, wodurch individuelle Zylinder Luft/Kraftstoff Gemischebeim Start des Motors verbessert werden. Ferner haben die Erfindererkannt, dass währendeines Starts Änderungeninnerhalb eines Motors und seiner Umgebung auftreten. Die zuerstgezündetenZylinder haben ein Luft/Kraftstoff Gemisch, das aus frischer Ladungund Kraftstoff zusammengesetzt ist. Mit anderen Worten besteht sehrwenig EGR oder Restgas währendder ersten Verbrennungsereignisse. Nach wenigen ersten Zündereignissenstossen die Zylinder Restgase aus, diese beeinflussen die Luft/KraftstoffGemische in anderen Zylindern. Demzufolge ist der Verbrennungsprozessin einem Motor nicht nur zeitabhängig,sondern auch vont der Zahl Zylinder, die Kraftstoff empfangen, abhängig.
    [0036] Die Routine in 2 kann dazu verwendet werden, von denoben genannten erkannten Vorteilen zu profitieren. Die Vorteilewerden erzielt, da die Routine Kraftstoff Luft und Zündzeitpunktauf individueller Zylinderbasis berücksichtigt. Indem die individuellenZylinderluftmengen bestimmt werden, der Zylinder Kraftstoff in Formvon Lambda auf Kraftstoff Zylinderereignissen basiert und auf Basisder Kraftstoff Zylinderereignis Zahl gezündet wird, werden die individuellenZylinder Gemische und die Verbrennung besser gesteuert. Eine Person,die den Motor unter Verwendung der Routine in 2 eicht, kann diskrete Kraftstoffmengenzu individuellen Zylindern transportieren lassen, um interpolierteKraftstoffmengen übereine Zahl Zylinderereignisse zu liefern. Da die Zylinderluftmengefür jedenZylinder bestimmt wird und die Kraftstoffabgabe eine Funktion der ZylinderLuftmenge und der Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse ist, werdendemzufolge konsistente Zylinder Luft/Kraftstoff Gemische Start für Startbestimmt.
    [0037] Die Motorkraftstoffabgabe auf Basisder Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse kann auch mit zwei weiteren Verfahrenkombiniert werden, um die Emissionen weiter zu reduzieren, bspw.durch Einführenvon Umgebungsluft in den Abgassammler, um die Öffnungsoxidation zu fordern,oder von mageren Luft/Kraftstoff Gemischen, kombiniert mit Zündzeitpunktverzögerung,falls die Katalysatortemperaturen niedrig sind.
    [0038] Nachfolgend wird auf 3 Bezug genommen, einem Flussdiagrammeiner alternativen Ausführungsformder Kraftstoffsteuerung, die auf der Zahl Kraftstoff Zylinderereignisseberuht. In Schritt 310 werden die Motorbetriebsbedingungen abgelesen.Die Betriebsbedingungen werden bestimmt, indem Motorkühlmitteltemperatur,Katalysatortemperatur, Zeit seit letztem Motorbetrieb (Standzeit)und ähnlicheParameter gemessen werden. Die Parameter werden dazu verwendet,um die Motor Kraftstoffnachfrage in den Kästen 318 und 330 zu kompensieren.Die Parameter beeinflussen den Motorbetrieb in verschiedene Weiseabhängigvon ihrem Zustand. Beispielsweise schaffen niedrige Motorkühlmitteltemperaturenein fetteres Luft/Kraftstoff Gemisch, während höhere Motorkühlmitteltemperaturen eine magereresLuft/Kraftstoff Gemisch benötigen.Bei Schritt 312 entscheidet die Routine, ob sie auf Grundlage dessen,ob der Motor sich dreht, fortfährt.Wenn der Motor sich nicht dreht, wartet die Routine, bis der Kurbelwellenpositionssensor118 Motorrotation detektiert. Wenn der Motor dreht, fährt dieRoutine in Schritt 314 fort. In Schritt 314 bestimmt die Steuerung,ob ein Zylinderereignis aufgetreten ist und falls dies zutrifft,fährt dieRoutine in Schritt 316 fort. Falls keine neuen Zylinderereignisseaufgetreten sind, wartet die Routine, bis ein Zylinderereignis beobachtetwird.
    [0039] In Schritt 316 bestimmt die Routine,ob das Zylinderereignis des ersten Motorzyklus aufgetreten ist. Fallsdies zutrifft, fährtdie Routine in Schritt 322 fort. Falls dies nicht zutrifft, fährt dieRoutine in Schritt 318 fort, wo die Big Bang Kraftstoffzuführung beginnt.In Schritt 318 spritzen alle Einspritzer ein, welches als Big Bang bezeichnetwird, und liefern allen Zylindern Kraftstoff, unabhängig vondem individuellen Zylinderventil Zündzeitpunkt. Die abgegebeneMenge Kraftstoff ist eine Funktion der Motorkühlmitteltemperatur. Die Mengeausgelieferten Kraftstoffes steigt mit fallender Motorkühlmitteltemperatur.Das Startverfahren schafft den Vorteil reduzierter Startdauer, kannaber die Emissionen erhöhen.Die Routine fährtsodann in Schritt 320 fort, wo das Kraftstoffeinspritzen verzögert wird,bis der erste Zylinder, der den Big Bang Kraftstoff empfängt, mitKraftstoff fürdas erste Ereignis im zweiten Zyklus versorgt wird. Der KraftstoffZylinderereignis Zählerwird auch in Schritt 320 schrittweise weitergesetzt, wenn Big BangKraftstoff Zylinderereignisse auftreten. Die Routine fährt dann inSchritt 322 fort.
    [0040] In Schritt 322 bestimmt die Steuerung 12,ob Synchronisation zwischen Steuerung 12 und Motor 10 erfolgtist. Falls Synchronisation aufgetreten ist, fährt die Routine in Schritt324 fort, falls nicht, geht die Routine zu Schritt 326 über. DerMotor sollte zu dem Zeitpunkt, bei dem der gesamte Big Bang Kraftstoffverbrannt ist, synchronisiert sein.
    [0041] In Schritt 324 wird ein KraftstoffZylinderzählerschrittweise vorwärtsgesetzt, da ein Zylinderereignis detektiert wurde, Motor und Steuerung 12 synchronisiertsind und Kraftstoffabgabe ermöglichen.Die Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse wird als Zeilenwert verwendet,wenn FNEVTCLD, 6, undFNEVLOST, 7 festgestelltwerden, um den erwünschtenLambda Wert fürdas momentane Kraftstoff Zylinderereignis zu bestimmen.
    [0042] In Schritt 326 beobachtet die Steuerung 12 Nocken-und Kurbelwellensignale, die die Bestimmung der Motorposition ermöglichen.Wenn die Motorposition gesichert wurde, richtet die Steuerung 12 dieBetriebsweisen, Zündzeitpunktund Kraftstoffabgabe mit der Motorzeitgebung so aus, dass sie synchronisiertsind. Die Kraftstoffabgabe wird einen Motorzyklus nach der Big BangKraftstoffzuführungausgesetzt, so dass der Big Bang Kraftstoff verbrannt werden kann.Nach Synchronisierung fährtdie Routine in Schritt 328 fort, wo eine Motorluftmengenvorhersageaus einem Motorluftmengen-Algorithmus berechnet wird.
    [0043] In Schritt 328 wird eine Motorluftmengefür dasnächsteZylinderereignis aus einem Motorluftereignis-Algorithmus berechnet.Einlassverteilerdruck 44 und Einlassverteilertemperatur 177 werden über einMotorereignis genommen und sodann eine individuelle Zylinder Luftbasismengeberechnet, indem die bekannte Gleichung des idealen GasgesetzesPV=mRT verwendet wird. Die ideale Gasgleichung ist für einen4-Zylindermotor, kompensiert fürBetriebsbedingung, ist die nachfolgende:
    [0044] Dabei ist Mcyl die Luftmenge oderZylinderluftladung, D die Motorsverschiebung, R die allgemeine Gaskonstanteund T die Motorlufttemperatur. Das Symbol ( repräsentiert die empririsch bestimmtevolumetrische Motoreffizienz, die in Schritten in einer Tabellemit Motorgeschwindigkeit und Motorlast abgespeichert ist. Der VerteilerdruckPm basiert auf der Messung eines Signals vom Druckwandler 122.Die Kompensation für barometrischenDruck wird als Funktion FNBP gespeichert und empirisch bestimmt,so dass sie die Änderungender Motortuftmenge ausdrückt,wenn der barometrische Betriebsdruck vom nominalen barometrischen Druckabweicht. Wärmeübergangzwischen Motor und der Motorluftmenge beeinflusst die volumetrischeEffizienz und die eingeführteMotorluftmenge. Die Tabelle FNTEM ist eine empirisch bestimmte Tabelle,die Schrittweise Motorkühlmitteltemperatur(ECT) und schrittweise Motorluftmengentemperatur (ACT) beinhaltet. Aufgrunddieser Betriebsbedingungen liefert FNTEM eine Kompensierung für den Wärmeübergang.Sodann wird eine Motorluftmenge verwendet, um eine Motorluftmengenvorhersagezu berechnen, da das Einspritzen typischerweise auf ein geschlossenesVentil erfolgt. Die Vorhersage wird getroffen, indem die Änderungsgeschwindigkeitder Luftmenge aus den letzten beiden Motorzyklen berechnet wird,sodann die Änderungsgeschwindigkeitund der Zeitraum zwischen Motorereignissen verwendet wird, um dienächsteLuftmenge vorherzusagen. Dieses Beispiel verwendet die Motorluftmengein der aktuellen Zylinder Kraftstoffberechnung, bevor der Zylindertatsächlichdie Zylinderluftladung ansaugt. Nachdem die Motorluftmenge errechnetwurde, fährtdie Routine in Schritt 330 fort.
    [0045] Alternativ kann ein Luftmassenmeterverwendet werden, um die Motortuftmenge zu bestimmen. Indem dasLuftmassensignal überein Zylinderereignis integriert wird und so dann nächste Motortuftmengendurch Extrapolation unter Verwendung vorhergehender Motorluftmengenvorhergesagt werden, kann eine Motorluftmengenvorhersage berechnetwerden.
    [0046] In Schritt 330 wird das erwünschte Lambdafür dasnächsteKraftstoff Zylinderereignis aus den Tabellen FNEVTCLD 6 und FNEVTLOST, 7 berechnet. Die Tabellenbesitzen Zeilenwerte auf Basis der Zahl Kraftstoff Zylinderereignisseund Spaltenwerte auf Basis der Motorkühlmitteltemperatur oder alternativ derZylinderkopftemperatur. Nach Aktualisierung der Kraftstoff ZylinderereignisZahl in Schritt 324 wird die Zahl gemeinsam mit der Motorkühlmitteltemperaturaus Schritt 310 verwendet, um das erwünschte Lambda für das nächste Kraftstoffereigniszu bestimmen. FNEVTCLD und FNEVT wird hier werden pro Reihe undSpalte interpoliert, um das erwünschtenächsteZylinderereignis Lambda zu bestimmen. Das erwünschte Lambda wird durch dieGleichungen LAMBDA = BASEFUL – FNEVTCLD – FNEVTLOST, offene Schleife LAMBDA= BASEFUL – FNEVTLOST,geschlossene Schleife errechnet. Lambda wird in offene Schleifenund geschlossene Schleifen Modi auf getrennt, so dass Kraftstoffverlustin beiden Betriebsweisen berücksichtigtwerden kann. Beim Steuermodus mit offener Schleife ist BASEFUL dererwünschteLambdawert, der aus einer Tabelle auf Basis von Motorgeschwindigkeitund Last interpoliert wird. Beim Steuermodus mit geschlossener Schleifenimmt BASEFUL einen Wert an, der sich dynamisch um den Wert 1 bewegt,auf Basis des Zustands des Sauerstoffsensors 76. Allgemeinist der Zeilenwert, die Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse, geeicht,um individuelle Zylinder-Lambdawerte für wenige erste Zylinderzyklenzu liefern, sodann werden die Lambdawerte über eine Zahl Kraftstoff Zylinderereignisseinterpoliert, wenn die Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse wächst.
    [0047] Lambda ist hier wie folgt definiert:
    [0048] Die Werte der Spalten, die Motorkühlmitteltemperatur,werden geeicht, um Änderungenin der Kraftstoffverdampfung und Kraftstoffverlust, falls Motor-und Ventiltemperaturen variieren, zu berücksichtigen. Die Verwendungder Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse und der Motorkühlmitteltemperturenals Werte bei der Bestimmung des individuellen Zylinderlambda ermöglicht einesehr feine Steuerung des Motor-Kraftstoffeswährenddes Starts.
    [0049] Alternativ kann die Katalysatortemperaturals Faktor zur Bestimmung des erwünschten Luft/Kraftstoff Verhältnissesverwendet werden. Die Erfinder haben auch erkannt, dass die Katalysatortemperaturals Faktor zur Bestimmung der Kraftstoffmenge verwendet werden kann.Wenn ein Katalysator kalt ist, könnenmagere Luft/Kraftstoff Verhältnisseund Zündzeitpunktverzögerung verwendetwerden, um die Katalysatortemperaturen zu erhöhen und die Auspuffemissionenzu reduzieren. Falls ein Katalysator warm ist und der Motor angehaltenwurde, diffundiert Sauerstoff in den Katalysator. Dadurch kann derMotor nach dem Start übereinem Zeitraum fett betrieben werden, ohne die Auspuffemissionensignifikant zu erhöhen.Der Betrieb des Motors im fetten Bereich über einen Zeitraum reduziertdie NOx Produktion des Motors und bereitet den Katalysator für das während erhöhter Lastbedingungenhervorgerufene erhöhteNOx vor. Um die Katalysatortemperatur zu kompensieren, wird dieLambdakalkulation durch einen weiteren Term modifiziert, FNEVTCAT.Die erwünschteLambdagleichung mit Katalysatortemperaturkompensation ist: LAMBDA= BASEFUL – FNEVTCLD – FNEVTLOST+ FNEVTCAT, offene Schleife LAMBDA = BASEFUL – FNEVTLOST+ FNEVTCAT, geschlossene Schleife.
    [0050] Die Funktion FNEVTCAT hat die gleicheForm wie in 6, wobeidie x Werte die Katalysatortemperatur anstatt der Motorkühlmitteltemperatursind. Der y Wert bleibt die Kraftstoff Zylinderereignis Zahl. Unter Verwendungmit Katalysatortemperatur als Faktor zur Bestimmung der Motor Luft/KraftstoffVerhältnisseskann der Motorbetrieb eingestellt werden, um die Auspuffemissionenzu reduzieren. Die Routine fährtdann in Schritt 332 fort. In Schritt 332 wird die individuelle ZylinderKraftstoffmasse auf Basis des in Schritt 330 berechneten erwünschtenLambda und die vorhergesagte Motorluftmenge aus Schritt 328 erhalten.Die Basis Kraftstoffmasse wird wie folgt berechnet:
    [0051] Die einzuspritzende Kraftstoffmassewird ferner modifiziert, um zu reflektieren, dass ein Teil der eingespritztenKraftstoffmasse in die Bildung des Kraftstoffniederschlags im Einlassverteilergelangen kann und ein Teil des Kraftstoffniederschlags in den Zylinderabhängigvon den Betriebsbedingungen, gelangen kann. Der den Motorzylindergelangende Kraftstoff wird, wie von Aquino S. A. E. Papier 810494beschrieben, wie folgt berechnet:
    [0052] Die Gleichungsterme X und Tau repräsentierenden Teil des eingespritzten Kraftstoffes, der im Niederschlag Xverbleibt und die Zeitkonstante des Niederschlags, Tau. Die Tennewerden aus den in Tabellen abgespeicherten Werten bestimmt, derenWerte empirisch bestimmt sind und auf Verteilerdruck, Motorkühlmitteltemperaturund Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse beruhen. Die Kraftstoffniederschlagmasse ändert sichdynamisch und wird durch den Verteilerdruck, Motortemperatur undMotorgeschwindigkeit beeinflusst. Die Niederschlagmasse erhöht sichbei niedrigeren Motortemperaturen, höheren Verteilerdrücken undniedrigeren Motorgeschwindigkeiten. Die Niederschlagmasse nimmtbei höhererMotorgeschwindigkeit, niedrigerem Verteilerdruck und höheren Motorgeschwindigkeitenab. Indem die Kraftstoffniederschlagmasse beobachtet wird und für den Kraftstoffniederschlagbereichernden oder diesen verlassenden Kraftstoff kompensiert wird,wird das erwünschteZylinder Luft/Kraftstoff Gemisch geschaffen. Die Routine fährt dannin Schritt 334.
    [0053] In Schritt 334 wird die Kraftstoffpulsbreiteaus der berechneten Kraftstoffmasse und einer Funktion als Zeit,die zur Abgabe einer vorgegebenen Kraftstoffmasse benötigt wird,berechnet. Die Routine fährtsodann in Schritt 336 fort, wo der Einspritzer aktiviert wird, umdie erwünschteKraftstoffmasse abzugeben. Die Routine fährt dann in Schritt 338 fort.
    [0054] In Schritt 338 übermittelt die Routine dieKraftstoff Zylinderereignis Zahl an die Zündungsroutine, die den Zündzeitpunktauf Basis der Kraftstoff Zylinderereignis Zahl und der Zylinderbrenngeschwindigkeiteinstellen kann. Typischerweise wird der Zündzeitpunkt vorverstellt, wenndie Brenngeschwindigkeit niedriger ist und verzögert, falls die Brenngeschwindigkeithöher ist.Die Brenngeschwindigkeit wird durch die Zylinderkonstruktion unddie Kraftstoffart bestimmt, bspw. Benzin, Ethanol und Methanol.Der Basis Zündzeitpunktwird den in einer Tabelle abgespeicherten vorbestimmten Werten entnommen.Die Basis Zündzeitpunkttabellebesitzt Werte der Motorkühlmitteltemperaturund Werte der Kraftstoff Zylinderereignis Zahl. Falls sich die Brenngeschwindigkeitdes verwendeten Kraftstoffes ändert,verstellt eine Funktion FNBUR SPK die Zündung vor, indem zum BasisZündzeitpunkteine Verschiebung aktiviert wird. FNBUR SPK wird empirisch bestimmtund liefert die Zündzeitpunktverschiebungals Funktion der Brenngeschwindigkeit. Wenn die Brenngeschwindigkeit sich ändert, abhängig vomKraftstofftyp, wird der Zündzeitpunktvorverschoben oder in geeigneter Weise verzögert. Mit anderen Worten wirdder Basis Zündwinkel,der auf der Kraftstoff Zylinderereignis Zahl beruht, aufgrund derZylinderbrenngeschwindigkeit modifiziert. Indem der Zündwinkelmit der Zylinderbrenngeschwindigkeit und der Kraftstoff Zylinderereigniszahlverbunden wird, könnendie Motoremissionen bei verschiedenen Kraftstofftypen reduziertwerden. Die Routine fährtdann in Schritt 340 fort.
    [0055] In Schritt 340 werden die Motorbetriebsbedingungenbewertet, um festzustellen, ob Steuerung mit geschlossener Schleifeerwünschtist. Allgemeine Signale, die dazu verwendet werden, den erwünschtenMotorbetrieb mit geschlossener Schleife zu bestimmen, umfassen:Zeit seit Motorstart, Abgassensortemperatur, Motorkühlmitteltemperaturund Motorlast. Falls Kraftstoffsteuerung mit geschlossener Schleifeerwünschtwird, fährtdie Routine in Schritt 342 fort, wo sich die Kraftstoffsteuerungvon der Steuerung mit offener Schleife zur Steuerung mit geschlossenerSchleife durch Erhöhendes Kraftstoffes in Richtung der Stöchiometrie übergeht. Falls Kraftstoff-Steuerungmit geschlossener Schleife unerwünschtist, steigt die Routine aus, bis sie wieder aufgerufen wird, umden Kraftstoff fürden nächstenZylinder zu bestimmen.
    [0056] In 4 isteine Auftragung interessierender Parameter während des Starts gezeigt, wobeikonventionelle (nur zeitbasierte) Zündung verwendet wird, um einenV6 Motor zu steuern. Signalgrößen wurdennormiert, so dass die Kurven der Signale gemeinsam betrachtet werdenkönnen. 4 und 5 sind im gleichen Maßstab dargestellt, um objektivenVergleich beider Verfahren zu ermöglichen.
    [0057] Motorgeschwindigkeit (RPM), Kohlenwasserstoffe(HCPPM), die in Zylinder 1 eingespritzte Kraftstoffmasse(MFINJ1) und die seit Start verstrichene Zeit (ATMRL1) werden aufgetragen,um typische Signalkurven währendeines Kaltstartes zu zeigen. Man beachte das Verhältnis zwischenden Signalen. Die eingespritzte Kraftstoffmasse beginnt mit großen Wertenund nimmt mit der Zeit ab, sie folgt einer durch eine Tabelle beschriebenenKurve mit den Werten der Motorkühlmitteltemperaturund der seit dem Start verstrichenen Zeit. Der abgegebene Kraftstoffist nicht direkt mit der Zahl Zylinderereignisse korreliert. DieseNäherungresultiert in höherenKohlenwasserstoff (HCPPM) Emissionen, da individuelle Ereignissenicht gesteuert werden. Man beachte, dass das Signal ATMR1 linearsteigt und unabhängigvon der Motorgeschwindigkeit und der Zahl Zylinderereignisse ist.
    [0058] In 5 isteine Darstellung der gleichen Parameter wie in 4 gezeigt, wobei aber dort Kraftstoffversorgungauf Basis von Kraftstoff Zylinderereigniszahlen gemäß einerAusführungsformder Erfindung verwendet wird. Die Signalgrößen wurden so normiert, dassdie Signalkurven gemeinsam betrachtet werden können. Die Motorgeschwindigkeit(RPM), die Kohlenwasserstoffe (HCPPM), die in Zylinder 1 eingespritzteKraftstoffmasse (MFINJ1) und die Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse(EVTCNT) werden aufgetragen, um typische Signalkurven während einemStart zu zeigen. Jeder Zylinder besitzt eine einzigartige Variable,welchen den abgegebenen Kraftstoff beschreibt (MFINJ1-N), allerdingsist in 5 lediglich dieEinspritzpulsbreite fürZylinder 1 gezeigt. MFINJ1 ist die eingespritzte Kraftstoffmasse,um das erwünschteLambda herzustellen, die Ausgabe der 2,Schritt 226. Beachtenswert ist das Verhältnis zwischen den Signalen,die Änderungder eingespritzten Kraftstoffmasse auf Basis der Kraftstoff ZylinderereignisZahl (EVTCNT). FINJ1 ändertsich mit jedem 6 Zylinderereignis und folgt einer Kurve,die durch Berechnung von Lambda, der Ausgabe der 2 in Schritt 224 ermittelt wird. Dieabgegebene Pulsbreite ist mit einem spezifischen synchronisiertenKraftstoff Zylinderereignis verbunden, welches zu reduzierten Kohlenwasserstoffemissionenführt,währendausreichendes Drehmoment, um den Motor bis zum Leerlauf zu betreiben,bereitgestellt wird.
    [0059] In 6 isteine Tabelle FNEVTCLD gezeigt, die ein Beispiel zeigt, bei dem Kraftstoffvon einem erwünschtenBasis Lambda subtrahiert wird, das auf der Motorkühlmitteltemperaturund der Kraftstoff Zylinderereignis Zahl basiert. Die Tabelle wirddazu verwendet, um den Kraftstoff zu bestimmen, der vom Basis Lambdafür einspezifisches Kraftstoff Zylinderereignis subtrahiert wird, während derMotor mit Kraftstoffsteuerung mit offener Schleife arbeitet. Inder Tabelle sind die Werte der Motortemperatur in °F und Werteder Kraftstoff Zylinderereignis Zahl enthalten. Typischerweise sinddie Tabellenspalten mit Abstand angeordnet, um eine Kompensationder Kraftstoffverdampfung und Kraftstoffverlust zu ermöglichen;die Zeilenabständesind durch die fürdie Unterstützungdes Verbrennungsprozesses benötigteAuflösungdefiniert. Allgemein werden Zeilen vorgesehen, um individuelle Zylinderereignisse über eineKraftstoff Zylinderereignis Zahl zu steuern.
    [0060] Hinsichtlich der Form der Spaltenbeginnt die Tabelle, da der Tabellenwert von einem Lambdabasiswertsubtrahiert wird, mit einem Wert und nimmt sodann mit steigenderZahl Kraftstoff Zylinderereignisse und Motortemperaturanstieg ab.Die Form bewirkt eine Kraftstoffanreicherung bei kaltem Motor. Diesverbessert die Verbrennung, wenn der Motor kalt ist.
    [0061] In 7 zeigteine Tabelle FNEVTLOST, ein Beispiel für von einem erwünschtenLambda auf Basis der Motorkühlmitteltemperaturund der Kraftstoff Zylinderereignis Zahl subtrahiertes Lambda. DieTabelle wird dazu verwendet, um den Kraftstoff zu bestimmen, dervom erwünschtenLambda fürein spezifisches Kraftstoff Zylinderereignis subtrahiert wird, während derMotor in den Steuermodi mit offener Schleife oder geschlossenerSchleife betrieben wird. Die Tabelle beinhaltet Motortemperaturwertein °F undKraftstoff Zylinderereignis Zahlen. Die Zeit bis zur Kraftstoffsteuerungim Modus mit geschlossener Schleife variiert abhängig von den Motorbetriebsbedingungen.Da FNEVTLOST währendKraftstoffsteuerung mit offener oder geschlossenen Schleife funktioniert,wird es geeicht, danach wird FNEVTCLD so geeicht, dass beide Tabellendie erwünschte Funktionmit offener Schleife liefern. Allgemein werden ausreichend Zeilenvorgesehen, um individuelle Zylinderereignisse über die ersten zwei Motorzyklenzu steuern, plus einige zusätzlicheZeilen. Die zusätzlichen Zeilenwerden dazu verwendet, um den Kraftstoff über eine Zahl Kraft stoff Zylinderereignissezu definieren, die Stabilisierung im Verbrennungsprozess reflektieren,wenn die Zahl Kraftstoff Zylinderereignisse steigt.
    [0062] Wie dem Fachmann ersichtlich, können diein den 2 und 3 beschriebenen Routineneine oder mehrere Arbeitsstrategien repräsentieren, wie Ereignis gesteuerte,Unterbrechungsgesteuerte, multi-tasking, multi-threading oder dergleichen. Als solches könnenverschiedene Schritte oder Funktionen, die dargestellt sind, inder dargestellten Sequenz parallel oder in einigen Fällen mitAuslassungen durchgeführtwerden. In ähnlicherWeise ist die Abarbeitungs Reihenfolge nicht unbedingt notwendig,um die Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung zu erzielen, sondernwird lediglich zur Vereinfachung der Illustration und Beschreibungangegeben. Obwohl nicht explizit dargestellt, ist dem Fachmann offensichtlich,dass mindestens einer der dargestellten Schritte oder Funktionenwiederholt – abhängig vonder speziell eingesetzten Strategie – durchgeführt werden kann.
    [0063] Dies schließt die Beschreibung der Erfindung.Die Lektürederselben durch den Fachmann bringt diesem vielfache Änderungenund Modifikationen nahe, ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindungabzuweichen. Bspw. könnenI3, I4, I5, V6, V8, V10 und V12 Motoren, die mit natürlichemGas, Benzin oder alternativen Kraftstoffkonfigurationen betriebenwerden, die Erfindung vorteilhaft einsetzen. Demzufolge soll der Schutzumfangder Erfindung nur durch die Ansprüche definiert sein.
    10 Verbrennungsmotor 12 elektronischeMotorsteuerung 30 Brennraum 32 Zylinderwände 38 Kolben 40 Kurbelwelle 44 Einlassverteiler 48 Abgassammler 52 Einlassventil 54 Abgasventil 58 Drosselkörper 62 Drosselplatte 66 Kraftstoffeinspritzer 70 katalytischerKonverter 76 Abgassauerstoffsensor 88 verteilerlosesZündsystem 92 Zündkerze 102 Microprozessoreinheit 104 Ein-und Ausgänge 106 Read-Only-Memory 108 Random-Access-Memory 112 Temperatursensor 114 Kühlmantel 117 Einlassverteiltemperatursensor 118 Kurbelwellenumdrehungssensor 119 Motorgeschwindigkeitssensor 122 Drucksensor 130 Nockenwelle 150 Nockensensor UEGO universellerSauerstoffsensor ECT Motorkühlmitteltemperatur MAP absoluterVerteilerdruck ACT Motorluft-/Verteilertemperatur CAM Nockenpositionssignalvon 150 PIP Zündprofilaufnehmersignalvon 118 RPM Motorgeschwindigkeitssignalv. 119. FPW Pulsbreitensignal Mcyl Motorluftmenge/Zylinderluftladung D Verschiebungdes Motors R Gaskonstante T Motorlufttemperatur Pm Verteilerdruck ACT Motorluftmengentemperatur X Kraftstoffniederschlag Tau Zeitkonstantedes Niederschlags HCPPM Kohlenwasserstoffe MFINJ1 inZylinder 1 eingespritzter Kraftstoff ATMRL1 seitStart verstrichene Zeit EVTCNT KraftstoffZylinderereignis Zahl.
    权利要求:
    Claims (29)
    [1] Kraftstoffsteuerverfahren für Verbrennungsmotoren, mitden Schritten: – Bestimmenindividueller Zylinderereignis Luftmengen; – Zählen von Kraftstoff Zylinderereignissenab Motorstart; und – Einstellender eingespritzten Kraftstoffmenge auf Basis der gezählten KraftstoffZylinderereignis Zahl und der individuellen Zylinderereignis Luftmengen.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge ferner auf Basis der Motortemperatureingestellt wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Luft/Kraftstoffmenge ferner auf Basis derKatalysatortemperatur eingestellt wird.
    [4] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge ferner auf Basis der Zeitdauerseit letztem Betrieb des Verbrennungsmotors eingestellt wird.
    [5] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge ferner aufgrund der in denAbgasstrom des Verbrennungsmotors eingeführten Luft eingestellt wird.
    [6] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge asynchron zum Motorventilbetriebmindestens währenddes Starts eingespritzt wird, und Kraftstoff synchron mit dem Motorventilbetriebnach dem Start eingespritzt wird.
    [7] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Abgabe der eingespritzten Kraftstoffmenge synchron mitdem Motorventilzeitsteuern erfolgt.
    [8] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge ein mageres Luft/Kraftstoffgemischwährenddes Starts liefert.
    [9] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge ferner auf Basis der Masseeines Kraftstoffniederschlags im Einlassverteiler eingestellt wird.
    [10] Kraftstoffsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor,mit: – Einspritzenvon Kraftstoff mindestens auf geschlossene Einlassventile beim Startdes Verbrennungsmotors; – Zählen vonKraftstoff Zylinderereignissen ab Motorstart; und – Einstellender eingespritzten Kraftstoffmenge auf Basis der gezählten KraftstoffZylinderereignis Zahl.
    [11] Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge ferner auf Basis der Motortemperatureingestellt wird.
    [12] Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge ferner auf Basis der Katalysatortemperatureingestellt wird.
    [13] Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge ein mageres Luft/Kraftstoffgemischwährenddes Starts produziert.
    [14] Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge mindestens einmal während desStarts asynchron zum Motorventilbetrieb und nach dem Start Kraftstoffsynchron zum Motorventilbetrieb eingespritzt wird.
    [15] Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffladungsabgabe synchron zur Motorventilzeitsteuerungerfolgt.
    [16] Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die Zylinder Zündzeitverschiebungauf Basis der gezähltenKraftstoff Zylinderereignis Zahl eingestellt wird.
    [17] Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge ferner auf Basis der Zeiteingestellt wird
    [18] Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge abhängig von einer Betriebsbedingungunabhängigvon der gezähltenKraftstoff Zylinderereignis Zahl ist.
    [19] Kraftstoffsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor,mit: – Bestimmenindividueller Zylinderereignis Luftmengen; – Zählen der Kraftstoff Zylinderereignisseab Motorstart; – Einstellender eingespritzten Kraftstoffmenge auf Basis der gezählten KraftstoffZylinderereignis Zahl und der individueller Zylinderereignis Luftmengen;und – Einstellendes Zylinder Zündwinkelsauf Basis der Zylinderbrenngeschwindigkeit und der KraftstoffzylinderereignisZahl.
    [20] Kraftstoffsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor,mit: – Bestimmenindividueller Zylinderereignis Luftmengen; – Zählen der Kraftstoffzylinderereignisseab Start eines Verbrennungsmotors; – mindestens einmaliges Einspritzeneiner Kraftstoffmenge in alle Zylinder asynchron zur Motorzeitgebung; und – EinspritzenzusätzlicherKraftstoffmengen in individuelle Zylinder nach der asynchron eingespritztenKraftstoffmenge auf Basis der gezählten Kraftstoff ZylinderereignisZahl und der individuellen Zylinderereignis Luftmengen.
    [21] Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge ferner auf Basis der Motortemperatureingestellt wird.
    [22] Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge ferner auf Basis der Katalysatortemperatureingestellt wird.
    [23] Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge auf Basis der Zeitdauer seitletztem Motorbetrieb eingestellt wird.
    [24] Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge ferner auf Basis der in einenAbgasstrom des Verbrennungsmotors eingespritzten Luft eingestelltwird.
    [25] Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge während des Starts ein magereresLuft/Kraftstoffgemisch produziert.
    [26] Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,dass die eingespritzte Kraftstoffmenge ferner auf Basis der Massedes Kraftstoffniederschlags im Einlassverteiler eingestellt wird.
    [27] Kraftstoffsteuerverfahren für Verbrennungsmotoren, mit: – Bestimmenindividueller Zylinderereignis Luftmengen; – Zählen der Kraftstoff Zylinderereignisseab Motorstart; – mindestenseinmaliges Einspritzen einer Kraftstoffmenge in alle Zylinder asynchronzur Motorzeitsteuerung; – EinspritzenzusätzlicherKraftstoffmengen synchron mit den individuellen Zylinderereignissennach der asynchron eingespritzten Kraftstoffmenge auf Basis dergezähltenKraftstoff Zylinderereignis Zahl und der individuellen ZylinderereignisLuftmengen; und – Einstellender Zylinder Zündwinkelauf Basis der Zylinderbrenngeschwindigkeit und der Kraftstoff ZylinderereignisZahl.
    [28] Kraftstoffsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor,mit: – Bestimmenindividueller Zylinderereignis Luftmengen; – Zählen der Kraftstoffzylinderereignisseab Motorstart; – Einstellender eingespritzten Kraftstoffmenge auf Basis der gezählten KraftstoffZylinderereignis Zahl und den individuellen Zylinderereignis Luftmengenin einem ersten Betriebszustand; und – Einstellen der eingespritztenKraftstoffmenge auf Basis der Zeit seit Start und der individuellenZylinderereignis Luftmengen in einem zweiten Betriebszustand.
    [29] Computer lesbares Speichermedium mit gespeichertenDaten, die durch einen Computer ausführbare Befehle repräsentieren,um einen mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotor zu steuern,das aufweist: – Befehlezum Bestimmen individueller Zylinderereignis Luftmengen; – Befehle,die Kraftstoff Zylinderereignis Zahl ab Motorstart zu zählen; und – Befehlezum Einstellen der eingespritzten Kraftstoffmenge auf Basis dergezähltenKraftstoff Zylinderereignis Zahl und der individuellen ZylinderereignisLuftmengen.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    GB0402775D0|2004-03-10|
    JP2004257394A|2004-09-16|
    US6931840B2|2005-08-23|
    US20040163629A1|2004-08-26|
    GB2398889B|2006-03-08|
    GB2398889A|2004-09-01|
    JP4405826B2|2010-01-27|
    US20050241619A1|2005-11-03|
    US7069720B2|2006-07-04|
    DE102004007220B4|2016-10-20|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-09-23| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2016-05-06| R016| Response to examination communication|
    2016-06-30| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2017-07-21| R020| Patent grant now final|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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