操作可变电压氧传感器的方法和系统技术方案

本申请公开了用于调节氧传感器的基准电压的变化率的方法和系统。在一个示例中，方法可以包括以斜坡率逐渐地将氧传感器的基准电压从较低第一电压增加到较高第二电压。斜坡率可以基于发动机工况。

【技术实现步骤摘要】

本说明书总体涉及用于调节内燃机的可变电压氧传感器的运行以降低该传感器的劣化的方法和系统。
技术介绍
可以操作进气和/或排气传感器以提供对于各种排气组分的指示。例如，美国专利20120037134描述了使用进气氧传感器来检测发动机进气稀释。在替换的方法中，可以通过排气氧传感器来估计发动机稀释。估计的发动机稀释可以用于调节各种发动机运行参数，诸如加燃油和空燃比。如另一示例，美国专利5145566描述了使用排气氧传感器来检测排气中的水含量。使用进气或排气氧传感器估计出的水含量可以被用于推测发动机运行期间的环境湿度和/或在发动机内燃烧的燃料的酒精含量。在一些示例中，氧传感器可以是可变电压(VVs)氧传感器。VVs氧传感器的基准电压可以在较低的基电压和较高的目标电压之间可调节，在所述较低的基电压中不将水分离，在较高的目标电压中将水分离。随后，氧传感器在两个基准电压下的输出可以用于确定发动机的进气或排气空气中的水含量。
技术实现思路
然而，本专利技术人已经认识到直接从基电压到目标电压并且再反向进行地重复变化VVs氧传感器基准电压的潜在问题。如一个示例，在基准电压之间重复地转换可能导致传感器发黑处理(blackening)和/或泵浦电流振铃(pumpingcurrentringing)。例如，较低和较高基准电压之间的单阶跃(singlestep)转换可以导致VVs传感器的泵浦电池电压和泵浦电流。当重复超过成千上万个循环时，这可以导致传感器劣化。由于振铃所导致的长稳定时间(settlingtimes)可以使氧传感器返回其基极基准电压的能力劣化，进而增加了在开环燃料操作内花费的时间。在一个示例中，可以通过以斜坡率逐渐地将氧传感器的基准电压从第一电压增加到第二电压。用这种方式，可以更加逐渐地变化氧传感器的基准电压，进而降低传感器上的应力并且提高传感器的寿命。如一个示例，将氧传感器的基准电压从第一电压增加到第二电压可以包括以斜坡率在一系列阶跃中递增地从第一电压转换到第二电压，而不是在单阶跃内完成。斜坡率可以基于发动机工况，诸如环境湿度和发动机加燃油。例如，在低湿度状态下和/或当通常环境空气流过传感器时(例如，在减速燃料切断事件期间)，传感器超调(overshoot)、失调(undershoot)以及稳定可以增加。因此，通过在低湿度期间和/或降低发动机加燃油条件期间降低斜坡率，由于超调、失调和稳定时间，可以降低传感器发黑处理和振铃，进而降低氧传感器的劣化。应该理解的是，提供以上内容是为了用简化的形式引入选择的概念，该概念将在具体实施方式中被进一步描述。但并不意味着识别了所要求保护主题的关键或本质特征，所述主题的范围由具体实施方式之后的权利要求书唯一地限定。进一步地，所要求保护的主题不局限于解决了上文或本公开任何部分内指出的任何缺点的实施方式。附图说明图1显示了包括排气氧传感器和进气氧传感器的发动机的示意图。图2显示了示例氧传感器的示意图。图3显示了在不同交通工具加燃油条件期间使用单阶跃变化的氧传感器的基准电压(Vs)和由此产生的泵浦电流(Ip)的示例变化的两个图表。图4显示了响应于氧传感器的基准电压以不同速率变化，氧传感器的泵浦电流的示例变化的图表。图5显示了氧传感器的基准电压的变化的示例波形图，其包括单阶跃变化和较低斜坡率变化。图6显示了示出用于调节氧传感器的运行的方法的流程图。图7显示了示出基于发动机运行参数的氧传感器的基准电压的斜坡率变化的图表。具体实施方式下文具体实施方式涉及用于调节氧传感器的基准电压的变化率的系统和方法。如图1所示，交通工具发动机可以包括位于发动机的进气和/或排气道内的氧传感器。如图2所示，氧传感器可以是可变电压(VVs)氧传感器，其中VVs氧传感器的基准电压在较低的基极基准电压和较高的基准电压之间可调节。在一个示例中，较低和较高基准电压值在一个阶跃内的转换可以导致VVs氧传感器的泵浦电池电压和泵浦电流两者的超调和/或失调，参见图3。当重复超过多个连续循环时，这可以导致氧传感器劣化。如一个示例，通过以渐进的速率或在增量阶跃中将氧传感器的基准电压从较低的第一基准电压逐渐地增加(例如，倾斜变化(ramping))到较高的第二基准电压的方式可以降低氧传感器劣化。用这种方式，可以降低泵浦电池电压和泵浦电流的超调和失调，如图4所描绘的。图5描述了用于逐渐地变化氧传感器的基准电压以降低劣化的示例方法。例如，方法可以包括通过单阶跃变化将氧传感器的基准电压从较低的第一电压增加到中间电压，并且随后以降低的速率从中间电压增加到较高的第二电压，所述中间电压在第一和第二电压之间。还可以基于发动机运行参数(诸如发动机加燃油和/或环境湿度)来调节基准电压的变化率，如图7所示。用这种方式，可以减小氧传感器上的应力，并且可以增加氧传感器的寿命，进而基于氧传感器的输出增加发动机控制。现在参考图1，该图示出了显示多缸发动机10的一个汽缸的示意图，所述多缸发动机10可以被包括在汽车的推进系统内。可以通过包括控制器12的控制系统且通过经由输入设备130的来自交通工具操作者132的输入至少部分地控制发动机10。在该示例中，输入设备130包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即，气缸)30可以包括燃烧室壁32，其中活塞36被定位在燃烧室壁内。活塞36可以被耦连到曲轴40，从而将活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间传动系统被耦连到交通工具的至少一个驱动轮。进一步地，可以经由飞轮将启动马达耦连到曲轴40以便实现发动机10的启动操作。燃烧室30可以经由进气道42从进气歧管44中接收进气空气，并且可以经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气道48可以分别经由进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或多个进气门和/或两个或多个排气门。在该示例中，可以分别经由凸轮致动系统51和53来控制进气门52和排气门54。凸轮致动系统51和53可以分别包括一个或多个凸轮并且可以利用一个或多个凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可以由控制器12操作以使气门操作改变的可变气门升程(VVL)系统。进气门52和排气门54的位置可以分别通过位置传感器55和57来确定。在<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机方法，包括：以斜坡率逐渐地将氧传感器的基准电压从第一电压增加到第二电压，所述斜坡率基于发动机工况。

【技术特征摘要】
2014.10.17 US 14/517,6011.一种发动机方法，包括：
以斜坡率逐渐地将氧传感器的基准电压从第一电压增加到第二电压，所述
斜坡率基于发动机工况。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述斜坡率基于环境湿度且所述斜坡
率随着环境湿度的降低而降低。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述斜坡率基于发动机加燃油且所述
斜坡率随着发动机加燃油的降低而降低。
4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括在发动机非加燃油状态期间
将所述斜坡率从第一水平降低到较低的第二水平。
5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括用单阶跃变化将所述基准电
压从所述第一电压增加到中间电压，并且随后以所述斜坡率将所述基准电压从
所述中间电压增加到所述第二电压，所述斜坡率的变化率小于所述单阶跃变化。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述中间电压是低于不将水分离且高
于将水分离的电压。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一电压是基本基准电压并且所
述第二电压是将水分离所处的目标电压。
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括以所述斜坡率逐渐将所述基
准电压从所述第二电压降低到所述第一电压。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧传感器是被定位在发动机的排
气道内的排气氧传感器，并且还包括基于所述氧传感器在所述第一电压和所述
第二电压的输出来确定排气空气的水含量。
10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括基于所述确定的水含量来估

\t计燃料酒精含量。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧传感器是被定位在发动机的进
气歧管内的进气氧传感器，并且还包括基于所述氧传感器在所述第一电压和所
述第二电压的输出来确定进气空气的水含量。
12.一种发动机方法，其包括：
只在单阶跃中将氧传感器的基准电压从第一电压增加到中间第二电压；以
及
在多个阶跃中递增地将所述基准电压从...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·A·马克德，G·苏尼拉，R·E·索蒂斯，S·N·威尔伯，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US