用于阈值水平催化剂的识别的方法技术

公开了用于估测催化剂传递函数增益的系统和方法。在一个示例中，向催化剂应用空燃比强制函数。催化剂的上游的空燃比和下游的空燃比被操纵为确定催化剂的传递函数增益。传递函数增益可以是指示催化剂劣化的存在或不存在的基础。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
车辆可以包括三元催化剂(TWC)以用于对内燃发动机的排气进行处理。可以应用反馈控制以调节发动机的空燃比，使得可以以提高催化剂效率的方式调节发动机排气成分。一些车辆可以包括位于TWC上游的宽域排气氧(UEGO)传感器和位于TWC下游的加热排气氧(HEGO)传感器以将空燃比控制在理想配比附近。UEGO传感器提供了反馈以将发动机排气调节在理想配比周围。HEGO传感器提供了反馈以使发动机空燃比偏向于更浓或更稀，从而提高催化剂效率。精确的发动机空燃比控制可以提高催化转化效率；然而，如果催化剂处于劣化状态，那么即使发动机空燃比被精确地控制，车辆排放也可能在管控水平以上。因此，理想的是判断催化剂是否劣化，从而可以采取补救措施以使车辆回到管控排放水平以内或者向驾驶员发出警告以将车辆送至经销商处以便维修。一种判断催化剂是否劣化的方式是对发动机空燃比进行一次的从稀到浓的变化或者从浓到稀的变化，并且测量观察到催化剂下游的排气氧浓度的相应变化所需的时间。观察到氧浓度的变化所需的时间可以提供关于催化剂劣化水平的指示。然而，如果浓或稀的排气由于发动机空燃比的侵入变化而穿透催化剂，则发动机排放控制可能劣化。另外，监测步进变化的机会可能有限，并且系统中的噪声可能使得基于仅仅少量观察的估测结果不太确定。
技术实现思路
专利技术人已经认识到上述缺点并且已经完成了一种方法，其包括：在响应于催化剂排气传感器的下游的反馈发动机空燃比控制期间，响应于仅仅在基于排气传感器输出的指定频率范围内确定的催化剂传递函数，指示催化剂的劣化。通过仅仅在指定频率范围内确定催化剂传递函数，可以提供如下技术效果：通过用来提高催化剂效率的发动机空燃比调制来评估催化剂劣化。换言之，可以基于常规用来提高催化剂效率的小量的空燃比变化而非通过可能导致排放穿透的专门扰动来提供催化剂劣化评估。结果，可以通过不使车辆排放劣化并且对很多噪声源更可靠的方式提供催化剂劣化评估。本专利技术提供了诸多优点。特别地，上述方法可以改善车辆催化剂诊断。另外，上述方法可以通过提供催化剂劣化状态的指示而提供改善的车辆排放。另外，上述方法可以提供无侵入或不易被驾驶员注意到的催化剂诊断。当单独地或者结合附图来理解时，本专利技术的上述优点以及其他优点和特征将从下面的详细描述中变得显而易见。应当理解的是，提供前面的概述是为了以简化的形式提供将在详细的说明书中进一步描述的一系列概念。其并不意在确定要求保护的主题的关键或必要特征，其中要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。另外，要求保护的主题并不局限于解决在前文中或者在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出了示例性发动机系统的示意图；图2示出了示例性催化剂控制系统的示意图；图3示出了用于识别阈值催化剂的示例性方法的高级流程图；图4示出了对于应用至从下游HEGO传感器确定的空燃比和从催化剂模型确定的空燃比的带通滤波器，大小对于频率的示例性曲线图，其中所述催化剂模型将基于上游UEGO的空燃比作为输入；图5示出了在空燃比已经被带通滤波之后，对于应用至从下游HEGO传感器确定的空燃比和从催化剂模型确定的空燃比的低通滤波器，大小对于频率的示例性曲线图，其中所述催化剂模型将基于上游UEGO的空燃比作为输入；图6示出了对于未成熟的(例如，新的)催化剂、完全有用寿命的催化剂(例如，根据需要在假想的车辆寿命跨度内工作的老化的催化剂)和阈值催化剂(例如，满足最低排放阈值的催化剂)的修改的催化剂传递函数增益的示例性曲线图；以及图7示出了在不同初始条件下开始的增益的催化剂传递函数修改的示例性曲线图。具体实施方式本专利技术涉及诊断催化剂劣化的存在或不存在。具体地，描述了用于确定催化剂传递函数及其增益的方法和系统。所述系统和方法可以在包括发动机(例如图1描绘的发动机系统)的车辆中实施。该发动机系统可以包括如图2所示的空燃比控制系统。在图3中提供了用于确定催化剂传递函数增益的方法。在图4至图7中示出了所述方法和系统的示例性性能结果。图1是示出了多缸发动机10的一个汽缸的示意图，其中多缸发动机10可以包括在汽车的推进系统中。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统控制以及通过输入装置130由来自车辆操作人员132的输入控制。在本示例中，输入装置130是加速踏板，并且其包括用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(例如，汽缸)30可以包括燃烧室壁32，其中活塞36位于燃烧室壁32中。活塞36可以连接至曲轴40，使得活塞的往复运动被转化成曲轴的旋转运动。曲轴40可以通过中间传动系统连接至车辆的至少一个驱动轮。另外，起动机马达可以通过飞轮与曲轴40接合以实现发动机10的起动操作。燃烧室30可以通过进气通道42接收来自进气歧管44的进气，并且可以通过排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48能够通过相应的进气气门52和排气气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些示例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气气门和/或两个或更多个排气气门。在本示例中，进气气门52和排气气门54可以通过经由一个或多个凸轮进行的凸轮致动来控制，并且可以使用为了改变气门操作而可以由控制器12操作的凸轮轮廓切换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个。进气气门52和排气气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在替代性示例中，进气气门52和/或排气气门54可以通过电气门致动来控制。例如，可替代地，汽缸30可以包括经由电气门致动控制的进气气门和经由包括CPS系统和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气气门。在一些示例中，发动机10的每个汽缸可以构造成具有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例，汽缸30示出为包括一个燃料喷射器66，燃料喷射器66由燃料系统172供给燃料。燃料喷射器66示出为直接连接至汽缸30，用于与通过电子驱动器68从控制器12接收的信号的脉冲宽度FPW成比例地将燃料直接喷射到汽缸30中。通过这种方式，燃料喷射器66向燃烧汽缸30提供所谓的燃料直喷(下文中也称为“DI”)。将理解的是，在替代性示例中，喷射器66可以是将燃料提供至汽缸30上游的进气道的进气道喷射器。还将理解的是，汽缸30可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：在响应于催化剂排气传感器的下游的反馈发动机空燃比控制期间：响应于仅仅在基于排气传感器输出的指定频率范围内确定的催化剂传递函数，指示催化剂的劣化；并且响应于所指示的劣化调节致动器。

【技术特征摘要】
2014.09.03 US 14/476,5381.一种方法，包括：
在响应于催化剂排气传感器的下游的反馈发动机空燃比控制期间：
响应于仅仅在基于排气传感器输出的指定频率范围内确定的催化剂传
递函数，指示催化剂的劣化；并且
响应于所指示的劣化调节致动器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述催化剂传递函数进一步基
于与所述排气传感器输出相比的模型化输出。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述劣化基于在阈值以上的所
述指定频率范围内的所述催化剂传递函数的增益。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述指定频率范围基于选择为
优化催化剂效率的预定催化剂方波调制频率。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反馈发动机空燃比控制是
外环反馈控制，所述方法还包括在所述外环反馈控制期间，进一步执行响
应于位于催化剂上游的氧传感器的内环反馈发动机空燃比控制，其中所述
外环包括添加至所述反馈控制的叠加方波。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述指定频率范围分别以频率
上限和频率下限从上方和下方与所述叠加方波的频率交界，所述频率下限
大于零。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述反馈控制期间，所述发
动机在所述催化剂传递函数被确定时经历瞬态且稳态的工作状况。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述催化剂为三元催化剂。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，空燃比控制包括调节燃料喷射
脉冲宽度。
10.一种方法，包括：
通过供给源自于变化的空燃比的催化剂排气来干扰催化剂；
引导来自上游氧传感器的数据通过模型以提供模型输出导数估测值并
且引导来自下游氧传感器的数据通过高通滤波器以提供排气管空燃比导数

\t估测值；
对所述模...

【专利技术属性】
技术研发人员：马里奥·安东尼·桑提洛，斯蒂夫·威廉·马格恩，迈克尔·詹姆斯·乌里希，姆尔简·J·扬科维奇，
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