非侵入式空气/燃料传感器诊断制造技术

技术编号:18045841 阅读:9 留言:0更新日期:2018-05-26 05:38
本申请公开了一种非侵入式空气/燃料传感器诊断。提供用于诊断车辆的排气系统中催化剂下游的排气氧传感器的故障状况的方法和系统。在一个示例中,一种方法包括确定催化剂的部分氧化状态的改变速率与氧传感器的输出电压的改变速率的比。如果所述比是正的,则故障被诊断并且随后的发动机运转的调整不考虑来自氧传感器的反馈。

【技术实现步骤摘要】
非侵入式空气/燃料传感器诊断
本专利技术总体涉及诊断机动车辆中排气传感器的退化。
技术介绍
由于对汽车排放的收紧的政府法规,现代车辆使用三元催化剂(TWC)用于发动机排气后处理。二氧化铈通常被添加到催化剂以化学地存储器氧气,并且通过增加来关于化学计量比空燃比(AFR)的运转窗口来帮助遏制排放突破。基于催化剂监测传感器和/或基于物理的催化剂模型,TWC可以被维持在期望的部分氧化状态(fractionaloxidationstate,FOS)处。例如,一些车辆在TWC上游的传感器通用或宽域排气氧(UEGO)传感器和在TWC下游的加热型排气氧(HEGO)来帮助将催化剂的AFR和FOS维持在设定点处。具体地,上游UEGO传感器为关于化学计量比调整发动机排气提供反馈。下游HEGO传感器为将发动机AFR偏置为更富或更稀提供反馈以增加催化剂效率。此外,下游HEGO传感器可以被用于催化剂诊断。HEGO传感器的退化可以导致增加的燃料消耗和排放。一种用于诊断HEGO传感器退化的现有侵入式方法涉及主动调整发动机运转以便收集关于HEGO传感器性能的数据。例如,发动机运转可以被主动调整以影响一个或更多个富至稀或稀至富的转变,以便监测HEGO传感器对这些转变的响应。在美国专利号5,801,295中公开了为非侵入式的另一现有方法。在其中,当某些进入条件满足时,监测HEGO传感器输出电压,并且电压轨迹节段在指定时段内进行求和。求和的HEGO电压轨迹的长度与阈值长度进行比较;在阈值长度之下的轨迹长度指示增加的HEGO传感器的灵敏性和稳健性。然而,专利技术人在此已经认识到此类方法的潜在问题。例如,在侵入式方法中,所需的来自发动机运转的偏移可以被局限于具体不足够频繁地发生的工况以准确地监测传感器。另外,这些偏移可以增加发动机运转在不期望的AFR下的持续时间,导致增加的燃料消耗和/或增加的排放。在非侵入式方法中,为了执行诊断,各种进入条件必须满足,使得HEGO传感器诊断可以在它消极地影响发动机性能的过长时间段内保持未被检测到。此外,由于该方法单独将降低的切换频率与HEGO传感器退化相关联,不影响切换频率的HEGO传感器退化的类型可以不被注意到。
技术实现思路
专利技术人在此已经识别了克服上面描述的方法的缺陷的方法和系统。在一个示例中,上面描述的问题可以通过一种用于确定排气催化剂的FOS的改变速率和被布置在所述催化剂下游的氧传感器的输出电压的改变速率的方法来解决。所述方法包括如果所述FOS的所述改变速率与所述输出电压的所述改变速率的比是正的,则指示氧传感器故障并且独立于所述氧传感器输出电压来控制发动机运转。相应地,相比于上面描述的诊断只能够在不频繁地发生并且往往必须被主动诱发的某些发动机工况下被执行的侵入式方法,只要发动机被暖机并且正在稳态下运转,HEGO传感器的故障诊断就可以被执行。另外,在本公开中描述的方法和系统提供了特别稳健的诊断,因为它们不考虑正在讨论的参数的量值(例如,FOS的量值和HEGO传感器输出电压的量值),而是聚焦于FOS的改变速率与HEGO传感器输出电压的改变速率的比的符号。因此,本文中描述的方法和系统的技术效果是稳健的HEGO传感器故障诊断可以通过监测FOS的改变速率与HEGO传感器输出电压的改变速率的比的符号来执行。应当理解,提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念,这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征,要求保护的主题的范围被紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外,要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出了车辆的发动机和相关联的排气排放物系统的示意图。图2A示出图示示例控制架构的方框图。图2B示出了图示基于物理的发动机和TWC模型的方框图。图3示出了图示用于使用基于物理的TWC模型计算催化剂的FOS的方法的示例流程图图4A示出了根据AFR图示催化剂的FOS的曲线图。图4B示出了图示AFR与下游HEGO传感器输出电压之间的关系的曲线图。图5示出了图示用于基于催化剂的FOS的改变与HEGO传感器输出电压的改变的比的符号非侵入式地诊断HEGO传感器故障的方法的示例流程图。图6-7示出了展示根据图5的方法的HEGO传感器故障检测的示例正时图。具体实施方式以下描述涉及用于非侵入式地诊断车辆中的HEGO传感器退化的系统和方法。如在图1中示出的,除了催化剂上游和下游的排气氧传感器,车辆可以被配置有用于排气后处理的TWC。发动机运转可以基于来自这些排气氧传感器的反馈来进行控制,如在图2A中示出的,以便实现期望的AFR并且最小化不期望的排气排放物。根据在图3中示出的方法,催化剂的FOS可以在发动机控制器处经由基于物理的发动机和催化剂模型(诸如在图2B中示出的那些)来计算,并且被维持在设定点处。在图4A中示出了AFR与催化剂的FOS之间的关系,并且在图4B中示出了AFR与下游HEGO传感器的输出之间的关系。如在图5中示出的,控制器可以基于催化剂的FOS在一持续时间内的改变与HEGO传感器输出电压在该持续时间内的改变的比的符号指示HEGO传感器退化。图6示出了当UEGO传感器适当地运行时执行的HEGO传感器诊断的示例,并且图7示出了当UEGO传感器退化时执行的HEGO传感器诊断的示例。图1图示了示出多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图,所述发动机10可以被包括在发动机系统1。发动机系统1可以是被包括机动车辆5中的推进系统。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置130来自车辆操作者132的输入控制。在这个示例中,输入装置130包括加速器踏板和用于产生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,汽缸)30可以包括燃烧室壁32,活塞36被设置在其中。活塞36可以被耦接至曲轴40,使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统耦接至车辆的至少一个驱动轮。另外,启动马达可以经由飞轮耦接至曲轴40,以实现发动机10的启动运转。燃烧室30可以经由进气通道42从进气歧管44接收进气,并且可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可以经由各自的进气门52和排气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中,燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。在这个示例中,进气门52和排气门54可以通过凸轮驱动经由一个或更多个凸轮来控制,并且可以使用可以由控制器12运转的凸轮轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个,以改变气门运转。进气门52和排气门54的位置可以分别由气门位置传感器55和57确定。在可替代的实施例中,进气门52和/或排气门54可以由电气门驱动控制。例如,汽缸30可以可替代地包括通过电气门驱动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT的凸轮驱动控制的排气门。在一些实施例中,发动机10的每个汽缸可以被配置为具有一个或更多个喷射器,其用于将爆震控制流体提供至汽缸内。作为非限制性的示例,汽缸30被示出为包括一个燃料喷射器66,从燃料系统172向燃料喷射器66供应本文档来自技高网
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非侵入式空气/燃料传感器诊断

【技术保护点】
一种发动机方法,其包含:确定排气催化剂的部分氧化状态即FOS的改变速率和布置在所述催化剂下游的氧传感器的输出电压的改变速率;如果所述FOS的所述改变速率与所述输出电压的所述改变速率的比是正的,则指示氧传感器故障并且独立于所述氧传感器输出电压控制发动机运转。

【技术特征摘要】
2016.11.18 US 15/356,4291.一种发动机方法,其包含:确定排气催化剂的部分氧化状态即FOS的改变速率和布置在所述催化剂下游的氧传感器的输出电压的改变速率;如果所述FOS的所述改变速率与所述输出电压的所述改变速率的比是正的,则指示氧传感器故障并且独立于所述氧传感器输出电压控制发动机运转。2.根据权利要求1所述的方法,其中确定所述FOS在持续时间内的所述改变速率包含,确定第一时间处的第一FOS和第二时间处的第二FOS,以及经由基于物理的发动机和催化剂模型确定所述第一FOS和所述第二FOS中的每一个。3.根据权利要求2所述的方法,其中经由基于物理的发动机和催化剂模型确定所述第一FOS和所述第二FOS中的每一个包含,将在所述催化剂上游感测到的排气空燃比输入到所述发动机模型内,利用所述发动机模型根据所述感测到的排气空燃比估计发动机排气排放物,将所述估计的发动机排气排放物输入到所述催化剂模型内,以及利用所述催化剂模型根据估计的发动机排气排放物估计所述FOS。4.根据权利要求3所述的方法,其进一步包含,将发动机冷却液温度和发动机转速输入到所述发动机模型内并将排气质量和催化剂温度输入到所述催化剂模型内,其中所述估计的发动机排气排放物进一步是所述发动机冷却液温度和发动机转速的函数,并且其中估计的FOS进一步是所述排气质量和催化剂温度的函数。5.根据权利要求1所述的方法,其中所述氧传感器是第一氧传感器,其中所述发动机进一步包含被布置在所述催化剂上游的排气装置中的第二氧传感器,并且其中独立于所述传感器输出控制发动机运转包含响应于来自所述第二氧传感器的反馈调整被喷射到所述发动机的燃料量。6.根据权利要求1所述的方法,其中所述传感器是第一氧传感器,其中所述发动机进一步包含被布置在所述催化剂上游的排气装置中的第二氧传感器,并且其中独立于所述传感器输出控制发动机运转包含:确定所述第二氧传感器是否在故障状况下;如果所述第二氧传感器在故障状况下,独立于所述第一氧传感器和所述第二氧传感器的所述输出执行发动机空燃比的前馈控制;如果所述第二氧传感器不在故障状况下,依赖于所述第二氧传感器的所述输出并独立于所述第一氧传感器的所述输出执行发动机空燃比的反馈控制。7.根据权利要求1所述的方法,其进一步包含:如果所述FOS的所述改变速率与所述氧传感器的所述输出电压的所述改变速率的所述比是负的,指示无传感器故障并且依赖于所述氧传感器的所述输出电压控制发动机运转。8.根据权利要求1所述的方法,其中所述FOS的所述改变速率与所述输出电压的所述改变速率的所述比是所述FOS在特定第一时间和特定第二时间之间的所述改变速率与所述输出电压在所述特定第一时间和所述特定第二时间之间的所述改变速率的比。9.一种发动机系统,其包含:三元催化剂,所述三元催化剂被布置在发动机排气通道中;加热型排气氧传感器即HEGO传感器,所述加热型排气氧传感器在所述排气通道中被布置在所述催化剂的下游;控制器,所述控制器包括具有被存储在其中的指令的非临时性存储器,所述指令可由处理器执行以:估计发动机排气排放物;根据估计的发动机排气排放物确定所述催化剂的部分氧化状态即FOS;监测所述FOS在指定时间段内的改变速率与所述HEGO传感器的输出电压在所述指定时间段内的改变速率的比;如果所述比是正的并且大于阈值,则指示HEGO传感器退化并且独立于来自所述HEGO传感器的反馈调整发动机空燃比。10.根据权利要求9所述的发动机系统,其中所述非临时性存...

【专利技术属性】
技术研发人员:P·库马尔I·H·马克伊D·P·菲尔沃
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

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