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HINTERGRUND
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Gebiet der Offenbarung
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung betreffen ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern eins Verbrennungsmotors während der Spülung eines Sammelbehälters im Leerlauf und insbesondere ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors während der Spülung eines Sammelbehälters im Leerlauf, wobei sich das Verfahren und die Einrichtung von der Steuerung eines Verbrennungsmotors während einer Teillastbedingung unterscheiden und sie eine stabile Verbrennung in bestimmten Situationen wie einer konzentrierten Spülung sicherstellen können.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Allgemein ist die Spülmenge in einem Sammelbehälter um eine maximale Menge während des Leerlaufs und während der aufgrund seitens der Behörden für Verdampfungsgas erlassener verschärfter Bestimmungen erhöht worden.
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Eine Einrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Spülung eines Sammelbehälters im Leerlauf sind in der Koreanischen Patentanmeldung Veröffentlichung Nr.
10-2004-0017635 , veröffentlicht am 27. Februar 2004 offenbart. Wie in dieser veröffentlichten Patentanmeldung offenbart werden Fahrzeuge so ausgelegt, dass das für den menschlichen Organismus schädliche Verdampfungsgas (HC), das in einem Kraftstofftank entsteht, gesammelt und dann das gesammelte Verdampfungsgas (HC) durch ein Spülventil zum Ausgleichstank für den Verbrennungsmotor geführt und einem Brennraum zugeführt wird.
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Verdampfungsgas (HC) entsteht meistens, wenn sich der in einem Kraftstofftank verbleibende Kraftstoff verflüchtigt, so dass es wichtig ist, das durch die Verflüchtigung in einem Sammelbehälter entstandene Verdampfungsgas (HC) zu sammeln und die Sättigung des Sammelbehälters zu verhindern, indem das gesammelte Verdampfungsgas (HC) in geeigneter Weise einem Verbrennungsmotor zugeführt wird.
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Gemäß den einschlägigen behördlichen Bestimmungen zu Verdampfungsgas (HC) erfolgt eine Steuerung, um die Spülmenge eines Sammelbehälter-Spülventils, d. h. das Öffnungsverhältnis eines Spülventils zu maximieren.
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Um das Spülen des wie oben beschrieben in einem Sammelbehälter gesammelten Verdampfungsgases (HC) zu steuern, wird die Menge (Konzentration) des im Sammelbehälter gesammelten Verdampfungsgases (HC) durch Bestimmen eines Rückmeldepegels einer Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Menge (Konzentration) von Sauerstoff im Abgas, die von einem Sauerstoffsensor detektiert wird, und dann das Öffnungsverhältnis eines Spülventils bestimmt, womit die Steuerung erfolgt.
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Bei einer Sammelbehälterspülung können jedoch die Spülrate und die Spülgaskonzentration nicht korrekt sein, so dass die Hersteller plötzliche Störungen durch das dem Verbrennungsmotor zugeführte Spülgas, das dem wird, durch Erhöhen des Reserve-Drehmoments zur Stabilisierung der Verbrennung bewältigen müssen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Wie oben beschrieben ist eine Drehmomentsteuerung für einen Verbrennungsmotor erforderlich, um ein Reserve-Drehmoment bei jeder Spüloperation eines Sammelbehälters zur Stabilisierung der Verbrennung in der verwandten Technik erhöhen. Zum Zweck der Kraftstoffeffizienz ist jedoch vorzugsweise statt der Kraftstoffsteuerung das Reserve-Drehmoment zu minimieren, oder falls erforderlich, das Reserve-Drehmoment nur minimal zu verwenden.
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Ferner werden das erforderliche Reserve-Drehmoment während einer Teillastbedingung bei einer relativ großen Menge Ansaugluft und das erforderliche Reserve-Drehmoment im Leerlauf bei einer geringen Ansaugluftmenge in der verwandten Technik nicht unterschieden. Es ist jedoch erforderlich, den Betrag des Reserve-Drehmoments und ob das Reserve-Drehmoment unterschiedlich zu verwenden ist, in Abhängigkeit von der Situation selektiv festzulegen, um die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen.
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Zum Beispiel ergeben sich die folgenden Probleme, wenn das Reserve-Drehmoment minimiert wird, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern.
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5 zeigt ein Phänomen, bei dem die Drehzahl des Verbrennungsmotors schnell von 700 U/min auf 610 U/min abfällt, wenn die Spülung im Leerlauf beendet wird, bevor Lernen der Spülgaskonzentration bei einer hohen Konzentration des Verdampfungsgases in einem Sammelbehälter abgeschlossen ist. Dieser Zustand kann für den Fahrer unangenehm sein und folglich kann der Verbrennungsmotor abgeschaltet werden.
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Der Grund ist insbesondere, dass bei einem fetten Kraftstoff-/Luftverhältnis ein Spülventil wegen eines dichten Spülgases sofort geschlossen wird, der Zustrom des dichten Spülgases beendet wird und die Drehzahl des Verbrennungsmotors aufgrund des mageren Spitzenwerts in einer Übergangsperiode, in der das Kraftstoff-/Luftverhältnis nur durch Kraftstoffeinspritzung aufgrund der Rückmeldung von einer Lambdasonde gesteuert werden sollte, schwankt. Angesichts dieses Problems besteht die Notwendigkeit, den mageren Spitzenwert des Kraftstoff-/Luftverhältnisses durch eine präzise Zuordnung einzustellen, aber zwischen den Spülventilen gibt es fundamentale Unterschiede, so dass das Problem allein durch eine Zuordnung nur begrenzt ist.
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6 zeigt ein Phänomenon, wonach die Drehzahlschwankungen aufgrund eines zu hohen Kraftstoff-/Luftverhältnisses während der Leerlaufspülung bei einer Verdampfungsgas-Leckdiagnose bei hochkonzentriertem Verdampfungsgas in einem Sammelbehälter entstehen.
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Die Drehzahlschwankungen eines Verbrennungsmotors werden verursacht, weil das Kraftstoff-/Luftverhältnis wegen des Zustroms eines hochkonzentrierten Spülgases während der Sammelbehälterspülung zu einer Verdampfungsgas-Leckdiagnose mit hochkonzentriertem Verdampfungsgas in einem Sammelbehälter übermäßig fett wird. Zur Lösung dieses Problems muss das Reserve-Drehmoment oder die Drehzahl des Verbrennungsmotors erhöht werden, aber eine technische Lösung für dieses Problem ist in der verwandten Technik noch nicht vorgeschlagen worden.
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Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors bereit, die einen instabilen Zustand aufgrund von Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors während der Spülung im Leerlauf beseitigen und die Kraftstoffeffizienz verbessern können.
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Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich und erschließen sich anhand der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Außerdem ist es für den Fachmann, an den sich die vorliegende Offenbarung richtet, ersichtlich, dass die Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung durch die beanspruchten Mittel und deren Kombinationen verwirklicht werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors: Bestimmen, ob die aktuellen Betriebsinformationen eines Fahrzeugs eine Bedingung zur Spülung im Leerlauf erfüllen; Bestimmen, ob die Lernzeit der Sammelbehälterspülung während einer Teillastbedingung eine Sollzeit oder länger ist, wenn eine Spüloperationsbedingung erfüllt ist; und Ausführen der Spülung des Sammelbehälters im Leerlauf, wenn die während der Teillastbedingung erfolgte Lernzeit der Sammelbehälterspülung eine Sollzeit oder länger ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors während der Sammelbehälterspülung im Leerlauf: Bestimmen, ob die aktuellen Betriebsinformationen eines Fahrzeugs eine Bedingung zur Leerlaufspülung erfüllen; Ausführen der Spülung des Sammelbehälters im Leerlauf, wenn eine Spüloperationsbedingung erfüllt wird; Bestimmen, ob die Diagnose auf Lecks des Kraftstoff-Verdampfungsgases erfolgt; Einstellen eines Reserve-Drehmomentbetrags in Abhängigkeit davon, ob die Diagnose auf Lecks des Kraftstoff-Verdampfungsgases erfolgt; und Anfordern der sicheren Einstellung eines Reserve-Drehmomentbetrags von der Drehmoment-Steuereinheit des Verbrennungsmotors.
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Das Verfahren kann ferner enthalten: Bestimmen, ob eine Bedingung der Leerlaufspülungs-Beendigung erfüllt ist; Berechnen einer Reduktionsrate der Leerlaufspülung, wenn die Leerlaufspülung bei erfüllter Beendigungsbedingung der Leerlaufspülung beendet ist, und Steuern des Schließens eines Spülventils gemäß der berechneten Reduktionsrate bei Leerlaufspülung, wenn die Leerlaufspülung beendet ist, wobei die Reduktionsrate der Leerlaufspülung von einer Reduktionsrate während der Teillastbedingung verschieden ist.
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Das Verfahren kann ferner enthalten: Einstellen des Reserve-Drehmoments zur Unterdrückung von Schwankungen der Verbrennungsmotor-Drehzahl, wenn die Spülung beendet ist, wenn eine Lernzeit der Spülgaskonzentration des Sammelbehälters kürzer ist als eine vorgegebene Sollzeit; und Anfordern der sicheren Einstellung eines Reserve-Drehmomentbetrags von der Drehmoment-Steuereinheit des Verbrennungsmotors, wenn die Leerlaufspülung beendet ist.
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Das Verfahren kann ferner enthalten: Einstellen des Reserve-Drehmoments zur Unterdrückung von Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors, wenn die Spülung beendet ist, wenn ein Ausgangswert der Lamdasonde nicht innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt; und Anfordern der sicheren Einstellung eines Reserve-Drehmomentbetrags von der Drehmoment-Steuereinheit des Verbrennungsmotors, wenn die Leerlaufspülung beendet ist.
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Der während Leerlaufspülung eingestellte Betrag des Reserve-Drehmoments kann vom Betrag des Reserve-Drehmoments verschieden sein, der eingestellt ist, wenn die Leerlaufspülung beendet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält eine Einrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors: ein Sammelbehälter-Spülsystem, das Verdampfungsgas in einem Kraftstofftank sammelt, der mit einem Ansaugsystem eines Verbrennungsmotors über ein Spülventil verbunden ist, und das gesammelte Verdampfungsgas zum Ansaugsystem des Verbrennungsmotors spült; eine Detektionseinheit für Betriebsinformationen, die einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors detektiert; und eine Steuerung, die bestimmt, ob die Leerlaufspülung ausgeführt wird und die das Spülventil auf Basis von Betriebsinformationen eines Fahrzeugs und der Lernzeit der Spülgaskonzentration eines Sammelbehälters steuert, wodurch das Sammelbehälter-Spülsystem gesteuert wird.
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Wenn die aktuellen Betriebsinformationen eines Fahrzeugs eine Leerlaufspülbedingung erfüllen und die Lernzeit für die Spülgaskonzentration des Sammelbehälters einer Sollzeit oder mehr entspricht, kann die Steuerung das Spülventil zur Leerlaufspülung öffnen.
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Die Einrichtung kann ferner eine Drehmoment-Steuereinheit des Verbrennungsmotors enthalten, wobei die Steuerung während der Spülung bestimmen kann, ob eine Diagnose auf Leckage von Kraftstoff-Verdampfungsgas ausgeführt wird, einen Betrag der Reserve-Drehmoments auf Basis des Bestimmungsergebnisses einstellen kann und von der Drehmoment-Steuereinheit des Verbrennungsmotors die sichere Einstellung eines Betrags der Reserve-Drehmoment anfordern kann.
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Die Steuerung berechnet eine Reduktionsrate der Leerlaufspülung, wenn die Leerlaufspülung beendet ist, und stellt den Wert für das Schließen des Spülventils gemäß der berechneten Reduktionsrate der Leerlaufspülung ein, wodurch die Leerlaufspülung beendet wird.
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Wenn die Konzentration des Verdampfungsgases im Sammelbehälter einem vorgegebenen Niveau oder darüber entspricht, kann die Steuerung ein Reserve-Drehmoment zur Unterdrückung von Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors einstellen, wenn die Spülung beendet ist, und von der Drehmoment-Steuereinheit des Verbrennungsmotors die sichere Einstellung eines Betrags der Reserve-Drehmoment anfordern, wenn die Spülung beendet ist.
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Die Einrichtung kann ferner einen Sauerstoffsensor zum Detektieren einer Sauerstoffkonzentration im Abgas enthalten, wobei dann, wenn ein Ausgangswert einer Lambdasondensteuerung unter Verwendung des Sauerstoffsensors außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, ein Betrag des Reserve-Drehmoments zur Unterdrückung der Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors eingestellt werden kann, wenn die Spülung beendet ist, und von der Drehmoment-Steuereinheit des Verbrennungsmotors die sichere Einstellung eines Betrags des Reserve-Drehmoments angefordert werden kann.
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Da gemäß dem Verfahren und der Einrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors der vorliegenden Offenbarung die Drehzahlverringerung des Verbrennungsmotors bei Beendigung der Leerlaufspülung entfällt, wird das unangenehme Gefühl eines Fahrers bedingt durch Geräusche und Vibrationen beseitigt, so dass der Fahrkomfort und die Marktqualität eines Fahrzeugs verbessert werden.
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Wenn ferner gemäß dem Verfahren und der Einrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotor, das Lernen der Spülgaskonzentration im Leerlaufzustand mit hochkonzentriertem Sammelbehälter nicht beendet ist, kann ein zusätzliches Reserve-Drehmoment selektiv zum Spülen angefordert werden, so dass der Betrag des angeforderten Reserve-Drehmoments im Vergleich zu dem während der üblichen Spülung angeforderten Reserve-Drehmoments reduziert werden kann.
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Das heißt, in der verwandten Technik wurde eine einfache Steuerung zur Erhöhung des Reserve-Drehmoments vorgenommen, um die Verbrennung während der Spüloperation stabil zu steuern, aber gemäß der vorliegenden Offenbarung, kann ein angeforderter Drehmomentbetrag nur dann erhöht werden, wenn es notwendig ist, das Reserve-Drehmoment zum Spülen zu erhöhen, aber andernfalls kann der angeforderte Betrag der Reserve-Drehmoments minimiert werden, so dass die Verwendung des gesamten Reserve-Drehmoments beim Spülen, während das Fahrzeug gefahren wird, verringert und die Kraftstoffeffizienz verbessert werden kann.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Einrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- die 2A und 2B sind Flussdiagramme eines Verfahrens zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 3 ist ein Signaldiagramm, das die Drehzahländerung eines Verbrennungsmotors während der Leerlaufspülung zeigt, wenn das Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet wird;
- 4 ist eine schematische Ansicht der Konfiguration eines Sammelbehälter-Spülsystems zur Ausführung einer Leerlaufspülung;
- 5 ist ein Signaldiagramm, das den raschen Abfall der Drehzahl des Verbrennungsmotors zeigt, wenn die Leerlaufspülung beendet ist, bevor das Lernen der Konzentration beendet ist, wenn die Konzentration des Spülgases hoch ist; und
- 6 ist ein Signaldiagramm, das die Drehzahlschwankung des Verbrennungsmotors während der Leerlaufspülung bei einer Leckdiagnose des Verdampfungsgases zeigt, wenn die Konzentration des Spülgases hoch ist.
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BESCHREIBUNG SPEZIFISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „fahrzeugtechnisch“ oder andere ähnliche hierin verwendete Begriffe Kraftfahrzeuge allgemein umfasst wie Personenkraftwagen, einschließlich Komfort-Geländewagen (sports utility vehicles; SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wassermotorfahrzeuge einschließlich verschiedene Boote und Schiffe, Luftfahrzeuge und dgl. und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (an der Steckdose aufladbar), Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb und andere Fahrzeuge für alternative Kraftstoffe (z. B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden) umfasst. Wie hierin verwendet ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug mit zwei oder mehr Antriebsquellen, z. B. Fahrzeuge sowohl mit Benzin- als auch Elektroantrieb.
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Die hierin verwendete Terminologie hat den Zweck, nur bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben und soll die Offenbarung nicht einschränken. Wie hierin verwendet sollen die Singularformen „einer, eine, eines“ und „der, die, das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes angibt. Außerdem versteht es sich, dass die Begriffe „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorhandensein angegebener Merkmale, ganzzahliger Größen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile angibt, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzzahliger Größen, Schritte, Operationen, Elemente, Bauteile und/oder Gruppen derselben ausschließt. Wie hierin verwendet enthält die Formulierung „und/oder“ sämtliche Kombinationen eines oder mehrerer der aufgeführten Positionen. Sofern nicht anderweitig ausdrücklich angegeben, ist im Rahmen der gesamten Beschreibung der Begriff „aufweisen“ und Formen davon wie „aufweist“ oder „aufweisend“ so zu verstehen, dass die angegebenen Elemente enthalten sind, jedoch andere Element nicht ausgeschlossen werden. Außerdem bedeuten die Begriffe „Einheit“, die (englischen) Wortendungen „-er“, „-or“ und der Begriff „Modul“ in der Beschreibung Einheiten zum Ausführen mindestens einer Funktion oder Operation und können durch Hardware- oder Software-Komponenten und Kombinationen davon implementiert werden.
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Ferner kann die Steuerlogik der vorliegenden Offenbarung als nicht flüchtige computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Medium mit ausführbaren Programmanweisungen, die von einem Prozessor, einer Steuerung und dgl. ausgeführt werden, verwirklicht sein. Beispiele für computerlesbare Medien sind u. a. ROMs, RAMs, Compact Disc (CD)-ROMs, Magnetbänder, Disketten, USB-Sticks, Smart Cards und optische Datenspeichergeräte. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann auch in netzgekoppelten Computersystemen verteilt sein, so dass das computerlesbare Medium auf verteilte Weise gespeichert und ausgeführt wird, z. B. von einem Telematik-Server oder einem Controller Area Network (CAN).
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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1 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Einrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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Zunächst detektiert eine Detektionseinheit 110 für Betriebsinformationen Informationen über einen Betriebszustand eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs mittels verschiedener Sensoren und sendet die Informationen an eine Steuerung 100. Die von der Detektionseinheit 110 für Betriebsinformationen detektierten Betriebsinformationen sind Informationen wie die Kühlmitteltemperatur eines Verbrennungsmotors, die Drehzahl des Verbrennungsmotors und die Last des Verbrennungsmotor, bei denen es sich um Faktoren handelt, die bestimmen, ob eine Spülung im Leerlauf zu starten ist, oder die das Öffnungsverhältnis eines Spülventils während der Spülung bestimmen.
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Ein Sauerstoffsensor 120 ist ein Bestandteil zur Messung der Abgasdichte durch die Detektion der Sauerstoffkonzentration im Abgas. Der Sauerstoffsensor 120, der normalerweise vor und nach einem 3-Wege-Katalysator angeordnet ist, detektiert die Dichte des Verbrennungsgases durch Messen der Sauerstoffkonzentration im Abgas und sendet die Dichte an die Steuerung 100.
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Eine Detektionseinheit 130 für die Spülgasmenge detektiert die in einen Ansaugkrümmer strömende Spülgasmenge, wenn ein Spülgasventil (ein später zu beschreibendes zweites Ventil 40) offen ist. Im Einzelnen berechnet die Detektionseinheit 130 für die Spülgasmenge die Spülgasmenge anhand des Öffnungsverhältnisses des Spülgasventils und der Druckdifferenz zwischen einem Sammelbehälter und dem Ansaugkrümmer.
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Eine Detektionseinheit 140 für die Spülgaskonzentration ist ein Bestandteil zum Detektieren der Konzentration des Spülgases, das aus dem Sammelbehälter-Spülsystem durch eine Spülleitung in ein Ansaugsystem eines Verbrennungsmotors verteilt wird. Die Detektionseinheit 140 für die Spülgaskonzentration misst die Spülgaskonzentration anhand eines Lambda-Wertes oder des hohen/niedrigen Kraftstoff-/Luftverhältnisses, das vom Sauerstoffsensor während der Spülung gemessen wird, und die Steuerung 100 führt das Lernen der Spülung auf Basis des Messergebnisses aus. Wenn der aktuelle Lernwert der Spülung z. B. 10 ist, wird eine HC-Menge entsprechend dem Wert in einer Spülrate von einer Menge Kraftstoff des eingespritzten Kraftstoffs, bei der das vom Sauerstoffsensor gemessene Abgas fett ist, subtrahiert, was bedeutet, dass die tatsächliche Spülrate höher ist als 10, so dass der Lernwert angepasst (erhöht) wird.
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Eine Drehmoment-Steuereinheit 150 für einen Verbrennungsmotor ist ein Bestandteil zur Sicherstellung des Reserve-Drehmoments als Reaktion auf eine Anforderung von der Steuerung 100. Die Drehmoment-Steuereinheit 150 für den Verbrennungsmotor stellt die Ansaugmenge des Verbrennungsmotors und den Zündzeitpunkt des Motors mit innerer Verbrennung auf Basis eines Betrags des Reserve-Drehmoments ein, der zur Sicherstellung eines Betrags des von der Steuerung 100 angeforderten Reserve-Drehmoments erforderlich ist, und stellt eine Erhöhung des Ausgangsdrehmoments aufgrund einer Erhöhung der Ansaugmenge als Reserve-Drehmoment sicher.
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Das von der Drehmoment-Steuereinheit 150 des Verbrennungsmotors wie nachstehend beschrieben sichergestellte Reserve-Drehmoment dient zur Stabilisierung der Verbrennung durch die Verringerung der Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors während der Spülung des Sammelbehälters im Leerlauf.
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Ein Sammelbehälter-Spülsystem 160 ist eine Einheit, die eine HC- (Kohlenwasserstoff) Komponente in dem ein einem Kraftstofftank entstandenen Verdampfungsgas sammelt und das gesammelte Spülgas zum Ansaugsystem des Verbrennungsmotors entsprechend der Druckdifferenz zwischen dem Ansaugkrümmer und dem Sammelbehälter führt, wenn das Spülventil offen ist.
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4 zeigt ein repräsentatives Beispiel des Sammelbehälter-Spülsystems 160. Wie in 4 dargestellt enthält das Sammelbehälter-Spülsystem 160 einen Kraftstofftank 10, einen Sammelbehälter 20, ein erstes Ventil 30, ein zweites Ventil 40 und ein Ansaugsystem 80.
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Der Kraftstofftank 10 enthält flüchtiges Öl, das als Kraftstoff eines Fahrzeugs dient, und der Sammelbehälter 20 sammelt das durch Verdampfung im Kraftstofftank 10 entstandene Verdampfungsgas durch eine Sammelleitung 11 und spült es.
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Das erste Ventil 30, das ein in einer mit der Atmosphäre verbundenen Leitung angeordnetes Sammelbehälter-Rückschlagventil ist, lässt Frischluft von außenin den Sammelbehälter 20 strömen, wenn es von der Steuerung 100 offen gehalten wird.
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Das erste Ventil 30 wird von der Steuerung 100 geschlossen, wenn eine Leckdiagnose des Kraftstoffsystems ausgeführt wird.
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Das zweite Ventil 40, das ein in einer den Sammelbehälter 20 und das Ansaugsystem 80 des Verbrennungsmotors miteinander verbindenden Spülleitung 21 angeordnetes Spülventil ist, spült das im Sammelbehälter 20 gesammelte Verdampfungsgas zum Ansaugsystem 80 des Verbrennungsmotors oder blockiert das Verdampfungsgas, indem es durch die Steuerung 100 geöffnet/geschlossen wird.
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Das zweite Ventil 40 wird durch die Steuerung 100 geöffnet und spült das im Sammelbehälter 20 gesammelte Verdampfungsgas unter einer Spülbedingung zum Ansaugsystem 80 des Verbrennungsmotors, aber wird ohne Vorliegen der Spülbedingung von der Steuerung 100 geschlossen und blockiert die Ausbreitung des im Sammelbehälter 200 gesammelten Verdampfungsgases in das Ansaugsystem 80 des Verbrennungsmotors.
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Das erste Ventil 30, das zweite Ventil 40 und ein drittes Ventil 50 können Magnetventile und je nach Auslegung verschiedene Ventiltypen sein.
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Die Steuerung 100 empfängt die von der Detektionseinheit 110 für Betriebsinformationen, dem Sauerstoffsensor 120, der Detektionseinheit 13 für die Spülgasmenge und der Detektionseinheit 140 für die Spülgaskonzentration detektierten Informationen und steuert während des Leerlaufs das Sammelbehälter-Spülsystem 160, berechnet einen Betrag des Reserve-Drehmoments, das zur Stabilisierung der Verbrennung erforderlich ist und fordert von der Drehmoment-Steuereinheit 150 des Verbrennungsmotors die Sicherstellung des Reserve-Drehmoments an. Das von der Steuerung 100 ausgeführte detaillierte Steuerungsverfahren wird nachfolgend anhand der 2A und 2B im Einzelnen beschrieben.
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Die 2A und 2B sind Flussdiagramme eines Verfahrens zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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Wie in den 2A und 2B dargestellt empfängt die Steuerung 100 zunächst die aktuellen Betriebsinformationen eines Fahrzeugs von der Detektionseinheit 110 für die Betriebsinformationen und bestimmt, ob eine Leerlauf-Spülbedingung erfüllt ist (S10).
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Das heißt, die Steuerung 100 bestimmt, ob die Leerlaufspülung auf Basis der Informationen von der Detektionseinheit 110 für die Betriebsinformationen auf Basis der Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors, der Drehzahl des Verbrennungsmotors, der Ansauglufttemperatur, der Last des Verbrennungsmotors und einer Luftmenge und bestimmt das Öffnungsverhältnis des zweiten Ventils (Spülventil) 40 des Sammelbehälter-Spülsystems 160, das auf Basis der entsprechenden Informationen zur Leerlaufspülung erforderlich ist.
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Danach öffnet die Steuerung 100 das zweite Ventil 40 auf Basis des berechneten Öffnungsverhältnisses und prüft vor dem Spülen zum Ansaugsystem des Verbrennungsmotors die Lernzeit der Spülgaskonzentration während einer Teillastbedingung vor einem Leerlaufzustand und vergleicht dann die Lernzeit mit einer vorgegebenen Sollzeit (S20).
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Es wurde experimentell festgestellt, dass der magere Spitzenwert eines Kraftstoff-/Luftverhältnisses verringert wurde und eine Drehzahlverringerung des Verbrennungsmotors nach Beendigung der Spülung kleiner war, wenn das Lernen der Spülgaskonzentration bei Teillast unteren den gleichen Bedingungen erfolgte.
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Das Resultat ist in 3 dargestellt. Wie in 3 gezeigt ist zu ersehen, dass mit Ablauf der Lernzeit der Spülgaskonzentration der magere Spitzenwert des Kraftstoff-/Luftverhältnisses des gespülten Kraftstoffs nach Beendigung der Spülung niedriger ist und die Drehzahl (682 U/min) eines Verbrennungsmotors der Leerlaufdrehzahl (700 U/min) sehr nahe kommt.
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Demnach soll die Steuerung 100 zuerst bestimmen, ob die Lernzeit der Spülgaskonzentration während einer Teillastbedingung eine voreingestellte Sollzeit oder länger ist, um eine Verringerung des mageren Spitzenwertes eines Kraftstoff-/Luftverhältnisses und der Drehzahl eines Verbrennungsmotors unterdrücken zu können (S20). Wenn die Lernzeit der Spülgaskonzentration während der Teillastbedingung kürzer ist als die vorgegebene Sollzeit, beendet die Steuerung 100 die Spülung. Wenn dagegen die Lernzeit der Spülgaskonzentration während der Teillastbedingung gleich ist oder länger als die vorgegebene Sollzeit, ist eine Drehzahlverringerung des Verbrennungsmotors bei Beendigung der Spülung nicht groß, so dass die Steuerung 100 das Sammelbehälter-Spülsystem 160 zur Leerlaufspülung steuert.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bestimmt die Steuerung, ob eine Leckdiagnose des Verdampfungsgases während der Leerlaufspülung erfolgt.
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Die Leckdiagnose des Verdampfungsgases, die eine Diagnose zur Bestimmung ist, ob Verdampfungsgas aus einer Kraftstoffzufuhrleitung einschließlich des Kraftstofftanks leckt, umfasst normalerweise die Messung des Verdampfungsdrucks, die Beaufschlagung des Kraftstofftanks mit einem Unterdruck, die Aufrechterhaltung des Unterdrucks über einen vorgegebenen Zeitraum und die Messung einer Leckmenge.
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Bei der Messung des Verdampfungsdrucks sind das zweite Ventil 40 und das erste Ventil 30 des Sammelbehälter-Spülsystems 160 zum Messen des Druckwerts des Gases bei natürlicher Verdampfung im Kraftstofftank 10 geschlossen, wobei dieser Wert ein vorgegebener Eingangswert ist.
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Beim Aufbringen des Unterdrucks wird der Innendruck des Kraftstofftanks 10 ein vorgegebener Soll-Unterdruck durch das langsame Öffnen des zweiten Ventils 40.
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Nachdem der Innendruck des Kraftstofftanks 10 den vorgegebenen Soll-Unterdruck erreicht hat, wird in einem Standby-Zustand das zweite Ventil 40 geschlossen, bis der Innendruck den Ziel-Unterdruck erreicht hat.
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Beim Prüfen der Leckmenge wird austretendes Verdampfungsgas anhand der Steigung einer Druckänderung bis zum Erreichen des Ziel-Unterdrucks ermittelt.
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Wenn die Leerlaufspülung während der Leckdiagnose des Verdampfungsgases erfolgt, strömt hochkonzentriertes Spülgas in den Verbrennungsmotor, so dass das Kraftstoff-/Gasverhältnis übermäßig fett wird, wodurch Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors entstehen (siehe 5). Im Vergleich zur Leerlaufspülung ohne Leckdiagnose des Verdampfungsgases werden dementsprechend die Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors durch die Leerlaufspülung erhöht, so dass ein höheres Reserve-Drehmoment sichergestellt werden muss.
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Wenn also bestimmt wird, dass die Leerlaufspülung während der Leckdiagnose des Verdampfungsgases durchgeführt wird, stellt die Steuerung das Reserve-Drehmoment für die Leckdiagnose bei der Spülung ein und fordert die Drehmoment-Steuereinheit 150 des Verbrennungsmotors auf, das eingestellte Reserve-Drehmoment (S50) sicherzustellen. Wenn ferner bestimmt wird, dass die Leckdiagnose des Verdampfungsgases nicht durchgeführt wird, stellt die Steuerung 100 einen Betrag des Reserve-Drehmoments für die allgemeine Leerlaufspülung ein und fordert die Drehmoment-Steuereinheit 150 des Verbrennungsmotors auf, das eingestellte Reserve-Drehmoment (S50) sicherzustellen.
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Während einer Teillastbedingung wird aufgrund einer großen Ansaugluftmenge ein hohes Drehmoment erzeugt, so dass kein hohes Reserve-Drehmoment erforderlich ist, sondern es wird ein geringes Drehmoment bedingt durch die geringe Ansaugluftment im Leerlauf erzeugt, so dass es empfindlich für einen plötzlichen Eingriff (z. B. durch die Betätigung eines Scheibenwischers oder eines Fensters) ist. Folglich ist es erforderlich, Vorkehrungen gegen diesen Eingriff anhand eines Reserve-Drehmoments zu treffen.
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Wie oben beschrieben ist es durch die Unterscheidung zwischen dem Reserve-Drehmoment für eine Teillastbedingung und dem Leerlauf möglich, die Verbrennung zu stabilisieren und die Kraftstoffeffizienz zu verbessern.
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Nach dem Start der Leerlaufspülung bestimmt die Steuerung 100 auf Basis der von der Detektionseinheit 110 für die Betriebsinformationen (S70) detektierten Informationen, ob die Leerlaufspülung zu beenden ist. Bei Beendigung der Leerlaufspülung auf Basis der detektierten Informationen berechnet die Steuerung 100 ferner eine Reduktionsrate der Leerlaufspülung auf Basis der Differenz zwischen einem Ziel-Lambdawert und dem aktuell gemessenen Lambdawert (S90). Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird die Spülgasreduktionsrate während der Teillast und im Leerlauf getrennt eingestellt.
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Wenn die Reduktionsrate der Leerlaufspülung übermäßig hoch ist, wird die dem Ansaugsystem des Verbrennungsmotors zugeführte Menge des hochkonzentrierten Spülgases rasch verringert, was die Drehzahl des Verbrennungsmotors beeinflusst. Demnach ist es erforderlich, die Spülgasverringerungsrate so einzustellen, dass die Spülgasrate glatt verringert wird, wenn die Leerlaufspülung beendet wird, um Probleme mit einer zu schnellen Spülgasratenverringerung zu vermeiden. Wie oben beschrieben ist die Luftmenge während einer Teillastbedingung größer als im Leerlauf, so dass die Einflüsse durch eine Spülgasratenverringerung verschieden sind. Folglich ist die Spülgasverringerungsrate vorzugsweise während der Teillastbedingung und im Leerlauf verschieden einzustellen.
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Wenn die Reduktionsrate der Leerlaufspülung bestimmt ist, beendet die Steuerung 100 die Leerlaufspülung durch allmähliches Verringern des Öffnungsverhältnisses des zweiten Ventils 40 auf Basis der bestimmten Reduktionsrate der Leerlaufspülung (S100).
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Wenn wie oben beschrieben das zweite Ventil 40 geschlossen und der Zustrom von Spülgas beendet ist, sollte eine Übergangszeit für das Kraftstoff-/Luftverhältnis nur durch Einspritzen aufgrund der Rückmeldung des Lambda-Sensors gesteuert werden, so dass eine hohe Wahrscheinlichkeit eines mageren Spitzenwertes des Kraftstoff-/Luftverhältnisses während dieser Periode besteht. Ferner verschärft sich dieses Problem, wenn die Konzentration des Verdampfungsgases im Sammelbehälter hoch ist oder wenn das Lernen der Spülgaskonzentration nicht normal ausgeführt worden ist.
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Deshalb wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bestimmt, ob eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn die Leerlaufspülung beendet wird (S100), und wenn die Bedingung erfüllt ist, wird von der Drehmoment-Steuereinheit 150 des Verbrennungsmotors gefordert, einen vorgegebenen Betrag des Reserve-Drehmoments sicherzustellen, um Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors aufgrund eines mageren Spitzenwertes des Kraftstoff-/Luftverhältnisses (S120) verhindern zu können.
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Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung fordert die Steuerung 100 eine Unterscheidung des Reserve-Drehmoments gemäß der Spülgaskonzentration an. Wenn das Lernen der Spülgaskonzentration trotz einer übermäßigen Spülgaskonzentration nicht normal ausgeführt worden ist, erreicht ein Wert der Lambda-Regelung einen vorgegebenen oder einen kleineren Wert, so wird in diesem Fall ein Reserve-Drehmoment, das von dem während der Spülung verschieden ist, über eine vorgegebene Zeit nach Beendigung der Spülung angerfordert. Die Steuerung 100 stellt das verschiedene Reserve-Drehmoment ein und fordert von der Drehmoment-Steuereinheit 150 des Verbrennungsmotors die Sicherstellung des verschiedenen Reserve-Drehmoments an.
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Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dient die Lernzeit der Spülgaskonzentration des Sammelbehälter-Spülsystems 160 des Verbrennungsmotors als eine Bedingung für die Anforderung einer Sicherstellung des Reserve-Drehmoments, wenn die Leerlaufspülung beendet wird. Wenn das Lernen der Spülgaskonzentration nicht normal ausgeführt wird, ist es unmöglich, den genauen Einfluss auf das Kraftstoff-/Luftverhältnis durch das Spülgas zu schätzen, so dass bei Steuerung des Kraftstoff-/Luftverhältnisses nur durch Einspritzung nach der Beendigung der Leerlaufspülung eine hohe Wahrscheinlichkeit für Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors besteht.
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Wenn also die Lernzeit der Spülgaskonzentration des Sammelbehälters kürzer ist als eine Sollzeit, stellt die Steuerung 100 das Reserve-Drehmoment zur Unterdrückung von Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors ein und fordert die Sicherstellung des Reserve-Drehmoments von der Drehmoment-Steuereinheit 150 des Verbrennungsmotors an.
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Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dient der Ausgangswert der Lambda-Regelung als eine Bedingung für die Anforderung zur Sicherstellung des Reserve-Drehmoments bei Beendigung der Leerlaufspülung.
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Wenn der den Sauerstoffsensor verwendende Wert der Lambda-Regelung aus einem vorgegebenen eingestellten Referenzbereich herausfällt, wird das Kraftstoff-/Luftverhältnis instabil, so dass dann, wenn die Steuerung des Kraftstoff-/Luftverhältnisses nur durch Einspritzung nach Beendigung der Leerlaufspülung erfolgt, eine hohe Wahrscheinlichkeit für Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors gegeben ist.
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Wenn also der Wert der Lambda-Regelung aus dem vorgegebenen eingestellten Referenzbereich herausfällt, stellt die Steuerung 100 das Reserve-Drehmoment zur Unterdrückung der Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors ein und fordert von der Drehmoment-Steuereinheit 150 des Verbrennungsmotors die Sicherstellung des Reserve-Drehmoments an.
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Der Betrag des Reserve-Drehmoments, der zum Verhindern einer schnellen Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors während der Leerlaufspülung erforderlich ist, und der Betrag des Reserve-Drehmoments, der zum Verhindern einer schnellen Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors bei Beendigung der Leerlaufspülung erforderlich ist, sind verschieden. Folglich ist bei den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung der Betrag des von der Steuerung 100 eingestellten Reserve-Drehmoments verschieden vom Betrag des Reserve-Drehmoments, das während der Leerlaufspülung eingestellt ist.
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Gemäß dem Verfahren und der Einrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist es bei nicht abgeschlossenem Lernen der Spülgaskonzentration in einem hochkonzentrierten Sammelbehälters im Leerlauf möglich, ein zusätzliches Reserve-Drehmoment zur Spülung anzufordern, so dass der Betrag des angeforderten Reserve-Drehmoments im Vergleich zu dem während einer allgemeinen Spülung angeforderten Reserve-Drehmoment verringert werden kann.
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Wenn ferner ein Reserve-Drehmoment bei der Spülung zur Beseitigung des Problems einer Verringerung der Drehzahl des Verbrennungsmotors bei beendeter Leerlaufspülung verwendet wird, kann ein angeforderter Drehmomentbetrag nur erhöht werden, wenn die Notwendigkeit einer Erhöhung des Reserve-Drehmoments bei der Spülung besteht, wenn dies aber nicht der Fall ist, kann der angeforderte Reserve-Drehmomentbetrag minimiert werden, so dass die vollständige Verwendung des Reserve-Drehmoments bei der Spülung während der Fahrt reduziert werden kann, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert werden kann.
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Die obigen Ausführungsbeispiele dienen dazu, ein einem Durchschnittsfachmann (im Folgenden als Fachmann bezeichnet), an den sich die vorliegende Offenbarung richtet, zu ermöglichen, die vorliegende Offenbarung auf einfache Weise zu verwirklichen. Folglich ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele und die beiliegenden Zeichnungen beschränkt und deshalb ist der Gültigkeitsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Für den Fachmann versteht es sich deshalb, dass Substitutionen, Modifikationen und Änderungen möglich sind, ohne von Geist und Gültigkeitsbereich der Offenbarung wie in den angefügten Ansprüchen definiert abzuweichen und auch vom Gültigkeitsbereich der vorliegenden Offenbarung erfasst sein können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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