利用可变电压氧传感器估计空燃比的方法和系统技术方案

本申请涉及利用可变电压氧传感器估计空燃比的方法和系统。一种用于发动机的方法可以包含：响应于包含在可变电压模式下操作的第一排气氧传感器的基准电压增加到阈值电压以上的第一条件，确定与基准电压的增加对应的第一排气氧传感器的输出的变化，基于输出变化校正第一排气氧传感器的输出，以及基于校正的输出调节发动机操作。以这种方式，可以保持基于排气传感器的空气‑燃料估计的精度，并且即使当排气氧传感器正在以VVs模式操作时，也可以维持发动机的闭环燃料控制，从而减少发动机排放、增加燃料经济性并且提高车辆驾驶性能。

【技术实现步骤摘要】
利用可变电压氧传感器估计空燃比的方法和系统
本说明书整体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)可以被定位在车辆的排气系统中并且被操作以提供各种排气成分的指示。在一个示例中，排气传感器可以用于检测从车辆的内燃发动机排出的排气的空燃比。然后，排气传感器读数可以用于控制内燃发动机的操作以推进车辆。在另一示例中，排气传感器的输出可以用于估计排气中的水含量。使用排气氧传感器估计的水含量可以用于推断在发动机操作期间的环境湿度。更进一步地，水含量可以用于推断发动机中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)氧传感器操作，以便更精确地确定排气水含量。当在VVs模式下操作时，排气传感器的基准电压从较低的基本电压(例如，大约450mv)增加到较高的目标电压(例如，在900-1100mV的范围内)。在一些示例中，较高的目标电压可以是水分子在氧传感器处部分或完全解离的电压，而基本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，专利技术人在此已经认识到在VVs模式中操作排气传感器的潜在问题。作为一个示例，当基准电压增加到基本电压以上时，利用排气传感器的空气-燃料估计可能是无效的，因为氧传感器不再是化学计量的。例如，在较高的基准电压下，传感器解离水蒸气和二氧化碳，这有助于在由排气传感器输出的泵浦电流中表示的氧浓度。由于水蒸气和二氧化碳随着燃料中的环境湿度和乙醇浓度而变化，并且这些参数是未知的，因此传统的泵浦电流与空燃比传递函数在提高的基准电压下是不准确的。因此，车辆可能不得不在开环燃料控制中操作，这可能对排放、燃料经济性以及驾驶性能产生负面影响。在一个示例中，上述问题可以通过一种用于发动机的方法至少部分地解决，该方法包含：响应于包含在可变电压模式下操作的第一排气氧传感器的基准电压增加到阈值电压以上的第一条件，确定与基准电压的增加对应的第一排气氧传感器的输出的变化，基于输出变化校正第一氧传感器的输出，以及基于所校正的输出来调节发动机操作。在另一示例中，一种方法可以包含在基于空燃比的闭环控制模式中的内燃发动机的操作期间，校正在可变电压模式下操作的第一排气氧传感器的输出，以及基于第一排气氧传感器的校正的输出确定空燃比。以这种方式，可以实现保存基于排气传感器的空气-燃料估计的精度并且即使当排气氧传感器正在以VVs模式操作时，也维持发动机的闭环燃料控制的技术效果，从而减少发动机排放、增加燃料经济性并且提高车辆驾驶性能。应当理解，提供以上本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍一系列概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一地限定。另外，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示出包括一个或多个排气氧传感器的发动机的示意图。图2示出描绘空燃比的估计可以如何受到排气氧传感器的基准电压的变化影响的曲线图。图3A和图3B分别示出描绘HEGO排气氧传感器和UEGO排气氧传感器的示例输出的曲线图。图4示出用于估计在排气氧传感器的可变电压操作期间的排气空燃比的方法的流程图。图5示出描绘在使用一个或多个排气氧传感器的变化的发动机工况下空气-燃料估计变化的时间线。具体实施方式以下描述涉及用于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通道中的一个或多个排气氧传感器。氧传感器中的一个可以包括可变电压氧传感器，并且因此氧传感器的基准电压可以在水蒸气和二氧化碳未解离的较低电压状态与水蒸气和/或二氧化碳解离的较高电压状态之间被调节。氧传感器的输出可以是以泵浦电流的形式，泵浦电流可以用于确定排气的空燃比。具体地，当氧传感器在非加燃料条件期间(诸如在减速燃料切断(DFSO)事件期间)正在操作时，从基准点获得的泵浦电流的变化可以用于推断空燃比。然而，如图2中所见，当在较高电压状态下操作时，氧传感器的输出可以被破坏，并且因此基于此可以降低空燃比估计的精度。排气氧传感器可以包括UEGO传感器和HEGO传感器中的一个或两个，其具有如图3所示的相应特性输出。图4示出用于增加氧传感器在较高的第二基准电压下操作期间的空燃比估计精度的方法。因此，如图5中所见，当氧传感器在可变电压模式下操作时，可以减少空气-燃料估计的误差。现在参考图1，其示出显示可以包括在汽车的推进系统中的多缸发动机10的一个汽缸的示意图。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和经由输入装置130来自车辆操作员132的输入来控制。在该示例中，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(例如，汽缸)30可以包括其中定位有活塞36的燃烧室壁32。活塞36可以耦接到曲轴40，使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统耦接到车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动机马达可以经由飞轮耦接到曲轴40，以实现发动机10的起动操作。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可以经由相应的进气门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可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。在该示例中，进气门52和排气门54可以经由相应的凸轮致动系统51和凸轮致动系统53通过凸轮致动控制。凸轮致动系统51和凸轮致动系统53可以各自包括一个或多个凸轮，并且可以利用可以由控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个来改变气门操作。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和位置传感器57确定。在替代实施例中，进气门52和/或排气门54可以通过电动气门致动控制。例如，汽缸30可以替换地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以配置有一个或多个燃料喷射器，用于向其提供燃料。作为非限制性示例，汽缸30被示出包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出直接耦接到汽缸30，用于与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射在其中。以这种方式，燃料喷射器66提供所谓的燃料到燃烧汽缸30中的直接喷射(以下也称为“DI”)。应当认识到，在替代实施例中，喷射器66可以是向汽缸30上游的进气道提供燃料的进气道喷射器。还应当认识到，汽缸30可以从多个喷射器(诸如多个进气道喷射器、多个直接喷射器或其组合)接收燃料。燃料系统172中的燃料箱可以容纳具有不同燃料品质的燃料，诸如不同的燃料组分。这些不同可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的蒸发热、不同的混合燃料和/或它们的组合等。发动机可以使用包含醇的混合燃料，诸如E85(其为大约85％的乙醇和15％的汽油)或者M85(其为大约85％的甲醇和15％的汽油)。替代地，根据由操作员供应到燃料箱中的燃料的醇含量，发动机可以利用储存在燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于发动机的方法，其包含：响应于包含在可变电压模式下操作的第一排气氧传感器的基准电压增加到阈值电压以上的第一条件，确定与所述基准电压的增加对应的所述第一排气氧传感器的输出的变化，基于所述输出变化校正所述第一排气氧传感器的所述输出，以及基于所述校正的输出调节发动机操作。

【技术特征摘要】
2016.01.25 US 15/005,9891.一种用于发动机的方法，其包含：响应于包含在可变电压模式下操作的第一排气氧传感器的基准电压增加到阈值电压以上的第一条件，确定与所述基准电压的增加对应的所述第一排气氧传感器的输出的变化，基于所述输出变化校正所述第一排气氧传感器的所述输出，以及基于所述校正的输出调节发动机操作。2.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述校正的输出调节发动机操作包含基于所述校正的输出确定空燃比以及基于所述空燃比调节发动机操作。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包含响应于所述基准电压的增加，基于第二排气氧传感器的输出校正所述第一排气氧传感器的所述输出。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一条件进一步包含所述第一排气氧传感器的泵浦电流增加到阈值电流以上。5.根据权利要求4所述的方法，进一步包含在所述第一排气氧传感器在可变电压模式下操作期间，基于所述空燃比以闭环方式控制所述发动机，并且响应于所述基准电压的增加，基于所述空燃比维持所述发动机的闭环控制。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述阈值电压包含一电压，在所述电压以上，排出的水或排出的二氧化碳在所述第一氧传感器处解离。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二排气氧传感器被定位在所述第一排气氧传感器的下游。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一排气氧传感器被定位在排放控制装置的上游。9.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述输出变化校正所述第一氧传感器的输出包含从所述输出中减去所述输出的变化。10.一种方法，其包含：在内燃发动机基于空燃比以闭环控制模式操作期间，校正在可变电压模式下操作的第一排气氧传感器的输出，以及基于所述第一排气氧传感器的所述校正的输出确定所述空燃比。11.根据权利要求10所述的方法，进一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·阿洛比耶达特，G·苏尔尼拉，D·A·马克莱德，M·哈基姆，R·E·索尔蒂斯，M·麦奎林，S·E·史密斯，
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