用可变电压氧传感器估计空燃比的方法和系统技术方案

提供用于基于排气氧传感器的输出来估计排气空燃比的方法和系统。在一种示例中，一种方法可以包括根据基于排气氧传感器的输出估计的空燃比和获悉的修正系数调整发动机运行。例如，所述氧传感器可以在可变电压模式下运行，其中氧传感器的参考电压可在较低第一电压和较高第二电压之间调整，且所述获悉的修正系数基于第二电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及用于操作内燃发动机的可变电压排气传感器的方法和系统。
技术介绍
排气传感器(例如，排气氧传感器)可以被安装在车辆的排气系统中，并且操作成提供对各种排气成份的指示。在一种示例中，排气传感器可以被用于检测从车辆的内燃发动机排放的排气的空燃比。之后排气传感器读数可以被用于控制内燃发动机的运行以推进车辆。在另一示例中，排气传感器的输出可以被用于估计排气中的水含量。采用排气氧传感器估计的水含量可以被用于推断发动机运行期间的环境湿度。此外，水含量可以被用于推断发动机内燃烧的燃料的醇含量。在选择条件下，排气传感器可以作为可变电压(VVs)氧传感器运行以便更准确地确定排气水含量。当以VVs模式运行时，排气传感器的参考电压从较低基础电压(例如，近似450mv)升高到较高目标电压(例如，在900-1100mv范围内)。在一些示例中，较高目标电压是水分子在氧传感器处被部分或全部解离的电压，而基础电压是水分子在传感器处未解离的电压。
技术实现思路
然而，本专利技术的专利技术者已认识到以VVs模式运行排气传感器的潜在问题。作为一个示例，当参考电压升高到超出基础电压时，由于氧传感器不再是化学计量比的，因此用排气传感器进行空燃比估计是无效的。例如，在较高参考电压，传感器解离水蒸汽和二氧化碳，这增加了排气传感器的泵送电流输出中所呈现的氧浓度。由于水蒸汽和二氧化碳随着环境湿度和燃料中的乙醇浓度而变化并且这些参数是未知的，所以在升高的参考电压下传统泵送电流到空燃比的传递函数是不准确的。因此，车辆必须以开环燃料控制运行，而这会对排放、燃料经济性和驾驶性能产生负面影响。在一种示例中，以上所述问题可通过一种方法来解决，该方法用于：在排气氧传感器在可变电压模式(在该可变电压模式中氧传感器的参考电压从较低第一电压被调整到较高第二电压)下运行期间，根据基于排气氧传感器的输出
估计的空燃比和基于第二电压的获悉的修正系数，调整发动机运行。换句话说，当氧传感器以可变电压模式运行时，获悉的修正系数可以被用于基于氧传感器的输出调整空燃比估计。因此，可以在排气氧传感器在较高第二电压下运行的同时增加空燃比估计的准确性，从而增加基于估计的空燃比的发动机控制的准确性。作为一种示例，排气氧传感器可以以可变电压模式运行，其中被应用于氧传感器的参考电压可以在水蒸汽和二氧化碳未解离的较低第一电压和水和/或二氧化碳被解离的较高第二电压之间被调整。修正系数可基于在较高第二电压下运行的氧传感器输出的泵送电流和参考泵送电流之间的差被获悉。参考泵送电流可以是基于具体在第二参考电压下将泵送电流关联于空燃比的已知传递函数。当氧传感器以可变电压模式运行时，修正系数可以用于调整空燃比估计。用这种方式，当排气氧传感器以可变电压模式运行以确定发动机的附加运行参数时，在无需进入开环空燃比控制的情况下，空燃比也可以基于排气氧传感器的输出被估计。应理解上面的概述提供用于以简化的形式引入将在详细描述中进一步描述的选择的概念。不意味着确认所保护的本专利技术主题的关键的或实质的特征，本专利技术的范围将由本申请的权利要求唯一地界定。此外，所保护的主题不限于克服上文或本公开的任何部分中所述的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出包括排气氧传感器的发动机示意图。图2示出描述排气氧传感器的参考电压变化会如何影响空燃比的估计的示图。图3示出描述参考电压对排气氧传感器的输出的影响示图。图4示出描述燃料乙醇浓度对排气氧传感器的输出的影响示图。图5示出一种用于在排气氧传感器的可变电压运行期间估计排气空燃比的方法的流程图。图6示出描述图5所述方法的示图。图7示出描述采用排气氧传感器在变化的发动机工况下的空燃比估计变化的示图。具体实施方式以下说明涉及估计排气中的空燃比的系统和方法。如图1所示，发动机可以包括位于发动机的排气管道中的排气氧传感器。氧传感器是可变电压氧传感器，并且正因如此氧传感器的参考电压可以在水蒸汽和二氧化碳未解离的较低第一电压和水蒸汽和二氧化碳被解离的较高第二电压之间被调整。氧传感器的输出可以是用于确定排气的空燃比的泵送电流的形式。具体地说，泵送电流从当氧传感器在非加油条件下(比如在减速燃料切断(DFSO)事件期间)运行时取得的参考点发生的变化可以被用于推断空燃比。然而，如图2所示，当在较高第二电压运行时，氧传感器的输出受到影响，并且因此空燃比估计的准确性会降低。在恒定湿度和燃料乙醇浓度的条件下，可以针对任何给定参考电压在泵送电流和空燃比之间建立传递函数，如图3所示。因此，只要环境湿度和燃料乙醇浓度保持恒定，则参考电压的变化可以通过选择与新参考电压相关联的传递函数而被考虑到。然而，如果环境湿度和燃料乙醇浓度变化，则采用传递函数估计空燃比的准确性降低。具体地说，泵送电流且因此空燃比估计会受燃料乙醇浓度变化的影响，如图4所示。图5示出了一种用于在氧传感器在较高第二参考电压运行期间提高空燃比估计准确性的方法。具体地说，可以基于在第二参考电压测量的泵送电流和参考泵送电流的比较来设立偏移，如图6所示。然后，获悉的偏移可以被用于调整空燃比。这样，当氧传感器正以可变电压模式运行时的空燃比估计的误差可以被降低，如图7所示。现在参考图1的示意图，其示出了可被包括在机动车辆的推进系统内的多缸发动机10的一个汽缸。发动机10可由包括控制器12的控制系统和通过输入装置130来自车辆驾驶员132的输入至少部分控制。在该示例中，输入装置130包括加速踏板和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(即，汽缸)30可以包括燃烧室壁32，其中活塞36置于其中。活塞36可以被联接至曲轴40以便活塞的往复运动被转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可以通过中间变速器系统被联接至车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可以通过飞轮被联接至曲轴40以实现发动机10的起动运行。燃烧室30可以通过进气管道42接收来自进气歧管44的进气空气并通过排气管道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气管道48可通过相应的进气门52和排气门54与燃烧室30选择相通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多进气门和/或两个或更多排气门。在该示例中，进气门52和排气门54可以通过相应的凸轮致动系统51和53由凸轮致动控制。凸轮致动系统51和53中的每个可以包括一个或更多个凸轮且可利用由控制器12操作以改变气门运行的凸轮廓线变换系统(CPS)、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)系统的一个或更多个。进气门52和排气门54的位置可分别通过位置传感器55和57确定。在替代性实施例中，进气门52和/或排气门54可通过电动气门致动控制。例如，汽缸30可以替代性地包括通过电动气门致动控制的进气门和通过凸轮致动(包括CPS和/或VCT系统)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有用于向其提供燃料的一个或更多个燃料喷射器。作为非限制性示例，所示汽缸30包括一个燃料喷射器66。所示燃料喷射器66直接联接至汽缸30用于与通过电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地直接向其内喷射燃料。用这种方式，燃料喷射器66向燃烧汽缸30提供所谓的燃料的直接喷射(以后也称为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：在排气氧传感器以所述氧传感器的参考电压从较低第一电压调整到较高第二电压的可变电压模式运行期间，根据基于所述排气氧传感器的输出估计的空燃比和基于所述第二电压的获悉的修正系数来调整发动机运行。

【技术特征摘要】
2015.02.19 US 14/626,5421.一种方法，其包括：在排气氧传感器以所述氧传感器的参考电压从较低第一电压调整到较高第二电压的可变电压模式运行期间，根据基于所述排气氧传感器的输出估计的空燃比和基于所述第二电压的获悉的修正系数来调整发动机运行。2.根据权利要求1所述的方法，其中当所述排气氧传感器在所述第二电压运行时，所述排气氧传感器的所述输出为泵送电流输出。3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述排气氧传感器以所述参考电压保持在所述第一电压的非可变电压模式运行期间，所述获悉的修正系数进一步基于之前估计的空燃比。4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括，基于在所述第二电压下所述排气氧传感器输出的初始泵送电流、针对所述第二电压的泵送电流到空燃比的传递函数以及在所述之前估计的空燃比处针对所述第二电压的根据所述泵送电流到空燃比的传递函数所确定的参考泵送电流，确定所述获悉的修正系数。5.根据权利要求4所述的方法，其中确定所述获悉的修正系数进一步包括：基于所述第二电压的值从多个泵送电流到空燃比的传递函数中选择所述泵送电流到空燃比的传递函数；和基于在所述初始泵送电流和所述参考泵送电流之间的差调整所述选择的泵送电流到空燃比的传递函数，其中对所述调整的传递函数的输入是所述排气氧传感器的输出，并且所述输出是所述空燃比。6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，基于所述获悉的修正系数调整所述排气氧传感器的所述输出，并且基于所述调整的输出和针对所述第二电压的泵送电流到空燃比的传递函数估计在所述第二电压运行期间的所述空燃比。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，基于在所述第二电压下由所述排气氧传感器输出的初始泵送电流和根据预设参考空燃比的第一参考泵送电
\t流之间的差和在所述初始泵送电流和根据在所述排气氧传感器在所述参考电压保持在所述第一电压的非可变电压模式运行期间在之前估计的空燃比下针对所述第二电压的泵送电流到空燃比的传递函数所确定的第二参考泵送电流之间的差确定所述获悉的修正系数。8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，当在所述可变电压模式下运行所述排气氧传感器时，基于在所述较低第一电压下所述排气氧传感器的第一输出和在较高第二电压下所述排气氧传感器的第二输出，确定所述发动机的附加发动机运行参数，其中所述附加发动机运行参数是环境湿度、排气中的水含量和燃料乙醇含量中的一个或多个。9.一种方法包括：在排气氧传感器的参考电压从较低第一电压升到较高第二电压的可变电压模式下运行所述排气氧传感器，以确定发动机的第一运行状况；和当在所述第二电压运行时，基于在所述第二电压下的参考泵送电流调整所述排气氧...

【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，K·J·贝洱，
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