用于催化剂监测启用的方法和系统技术方案

本公开提供了“用于催化剂监测启用的方法和系统”。提供了用于无论排气催化剂中储存的氧的水平如何都启用所述催化剂的诊断的方法和系统。在一个示例中，一种方法可包括：响应于联接在所述催化剂下游的氧传感器超过阈值次数地记录到与化学计量空燃比输出相交的测量值而发起所述催化剂的诊断。

【技术实现步骤摘要】
用于催化剂监测启用的方法和系统
本说明书总体涉及用于无论排气催化剂中储存的氧的水平如何都启用所述催化剂的诊断的方法和系统。
技术介绍
车辆可包括三元催化剂(TWC)，以用于处理内燃发动机的排气。反馈控制可应用以调节发动机的空燃比(AFR)，使得可以提高催化剂效率的方式来调整发动机排气成分。车辆可包括定位在TWC上游的通用排气氧(UEGO)传感器和定位在TWC下游的加热型排气氧(HEGO)传感器，以控制AFR接近化学计量。UEGO传感器提供反馈以关于化学计量调整发动机排出气体。HEGO传感器提供反馈以使发动机空燃比偏向更富或更稀，从而提高催化剂效率。三元催化剂包含二氧化铈化合物，所述二氧化铈化合物储存和释放氧分子以充当缓冲剂，以防止在化学计量的短的稀和富偏移期间产生不期望的排气尾管排放物。然而，随着催化剂老化，二氧化铈化合物开始失活，从而降低了催化剂的总储氧能力，由此降低了催化剂减少排气尾管排放的效果。精确的发动机空燃比控制可以提高催化剂转化效率；然而，如果催化剂处于劣化状态，则即使精确地控制发动机空燃比，车辆排放也可能高于规定水平。因此，可能期望确定催化剂是否劣化，使得可采取补救措施以减少不想要的排放或警示驾驶员将车辆带到经销商处进行维修。提供了用于基于来自一个或多个排气氧传感器的输入来执行排气催化剂的诊断程序的各种方法。在一个示例中，如在美国专利号9,359,967中显示的，Santillo等人教导了：当HEGO传感器输出接近化学计量时，在闭环收敛条件期间执行排气催化剂诊断。判断催化剂是否劣化的其他方法是使发动机的空燃比进行一次从稀到富的改变或反之亦然，并且测量观察催化剂下游的排气氧浓度的对应变化所花费的时间。观察氧浓度变化所花费的时间可以提供关于催化剂劣化水平的指示。然而，本文的专利技术人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，可能无法在所有储氧水平下满足闭环收敛条件。作为一个示例，如果催化剂没有储存的氧气(也称为“空罐”)，则HEGO传感器读数可能偏离近化学计量。在不存在闭环收敛的条件期间，可禁用催化剂诊断以考虑到控制系统误差，所述控制系统误差也可通过闭环收敛的缺乏来表明。然而，通过在空罐状况期间禁用催化剂诊断，催化剂诊断的完成速率可能降低。为了有效且高效地监测催化剂的健康状况，期望在所有储氧水平下启用催化剂诊断。对于侵入性地改变发动机的空燃比以进行诊断的诊断程序，如果由于发动机的空燃比的这种变化而使富排气或稀排气穿过催化剂，则发动机排气排放可能劣化。此外，监测阶跃变化的机会可能是有限的，并且系统中的噪声可能使得仅基于一些观察的估计结果不太确定。
技术实现思路
在一个示例中，可以通过一种用于发动机的方法来解决上述问题，所述方法包括：在满足包括以下的诊断进入条件时，基于来自联接在催化剂下游的氧传感器的输入来监测联接到排气通道的所述催化剂的健康状况：所述氧传感器高于阈值次数地记录到化学计量空燃比。以这种方式，通过基于氧传感器(例如，HEGO传感器)记录到化学计量空燃比的次数来启用催化剂诊断，可以在所有储氧水平下执行催化剂诊断。作为一个示例，在满足所述诊断程序的启用条件时，可以基于在催化剂上游联接到排气通道的第一氧传感器(诸如UEGO传感器)的输出与在催化剂下游联接到排气通道的第二氧传感器(诸如HEGO传感器)的输出之间的比较来执行催化剂诊断程序。作为一个示例，可以操纵催化剂上游和下游的空燃比以确定催化剂的传递函数增益。传递函数增益可以是用于指示催化剂劣化的存在或不存在的基础。诊断程序的启用条件可包括空燃比控制系统收敛到化学计量，如由在预定持续时间内由HEGO传感器记录到化学计量空燃比的次数高于阈值所指示的。替代地，可以估计下游氧传感器的化学计量相交的速率，并且如果所述化学计量相交的速率高于阈值速率，则可以启用催化剂诊断程序。用于启用催化剂诊断程序的另外的条件可以包括期望温度范围、发动机负载和转速条件。以这种方式，即使下游氧传感器的瞬时读数偏离近化学计量，也可以启用催化剂诊断程序。因此，在催化剂中的任何储氧水平下都不会禁用催化剂诊断。基于HEGO传感器记录到化学计量空燃比的次数来启用催化剂诊断的技术效果在于可以更频繁地执行催化剂诊断。通过增加催化剂诊断的频率，可以迅速检测到催化剂的劣化并且可以执行相关联的减轻动作。总之，通过高效地监测所述排气催化剂的健康状况，可以提高排放质量。应当理解，提供以上
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或本质特征，所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。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。附图说明图1显示包括排气催化剂的示例性发动机系统的示意性描绘。图2显示示例性催化剂控制系统的示意图。图3显示示出可被实现以启用排气催化剂的诊断程序的示例性方法的流程图。图4显示示出可被实现以识别劣化的排气催化剂的示例性方法的流程图。图5显示在排气催化剂下游联接到排气通道的氧传感器的电压输出变化的示例性曲线图。图6显示排气催化剂的示例性启用和诊断。具体实施方式以下说明书涉及用于无论排气催化剂中储存的氧的水平如何都启用所述催化剂的诊断的系统和方法。所述系统和方法可以在车辆(诸如混合动力车辆)中实现，所述车辆包括发动机，诸如图1中所描绘的发动机系统。发动机系统可包括如图2所示的空气燃料控制系统。发动机控制器可被配置为执行控制程序，诸如用于启用排气催化剂的诊断程序的图3的示例性程序和用于执行排气催化剂的诊断程序的图4的示例性程序。图5显示在排气催化剂下游联接到排气通道的氧传感器的电压输出变化的示例性曲线图。在图6中显示排气催化剂的示例性启用和诊断。图1示出显示多缸发动机10的一个气缸的示意图，所述多缸发动机可被包括在车辆5的推进系统中。发动机10可由包括控制器12的控制系统以及由车辆操作员132经由输入装置130的输入至少部分地控制。在此示例中，输入装置130包括加速踏板，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，气缸)30可包括燃烧室壁32，其中活塞36位于所述燃烧室壁中。活塞36可以联接到曲轴40，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统联接到车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可以经由飞轮接合曲轴40，以启用发动机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。在一些示例中，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可以经由一个或多个凸轮通过凸轮致动来控制，并且可以利用可由控制器12操作来改变气门操作的凸轮廓线切换(CPS)、可变凸轮正时(VCT本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于发动机的方法，其包括：/n在满足包括以下中的每一者而无需两者同时发生的诊断进入条件时，基于来自在催化剂下游联接在排气通道中的氧传感器的输入来监测联接到所述排气通道的所述催化剂的健康状况：所述氧传感器的输出电压在阈值范围内；以及所述氧传感器在阈值持续时间内高于阈值次数地记录到化学计量空燃比。/n

【技术特征摘要】
20191004 US 16/593,8801.一种用于发动机的方法，其包括：
在满足包括以下中的每一者而无需两者同时发生的诊断进入条件时，基于来自在催化剂下游联接在排气通道中的氧传感器的输入来监测联接到所述排气通道的所述催化剂的健康状况：所述氧传感器的输出电压在阈值范围内；以及所述氧传感器在阈值持续时间内高于阈值次数地记录到化学计量空燃比。


2.如权利要求1所述的用于发动机的方法，其中所述诊断进入条件还包括：所述氧传感器的化学计量相交的第一速率高于阈值速率，其中化学计量相交对应于所述氧传感器记录到所述化学计量空燃比。


3.如权利要求2所述的用于发动机的方法，其中所述诊断进入条件还包括：所述氧传感器的所述化学计量相交的所述第一速率基本上等于在所述催化剂上游联接在所述排气通道中的另一个氧传感器的输出的化学计量相交的第二速率。


4.如权利要求1所述的用于发动机的方法，其中记录到所述化学计量空燃比包括记录到所述氧传感器的对应于所述化学计量空燃比的输出电压值，并且其中所述阈值范围包括所述氧传感器在电压上限与电压下限之间的输出电压范围。


5.如权利要求1所述的用于发动机的方法，其中所述氧传感器是加热型排气氧(HEGO)传感器。


6.如权利要求1所述的用于发动机的方法，其中所述诊断进入条件还包括：所述催化剂的温度高于所述催化剂的起燃温度。


7.如权利要求1所述的用于发动机的方法，其中监测所述催化剂的所述健康状况包括：响应于基于所述氧传感器的输出在指定频率范围内确定的催化剂传递函数而指示所述催化剂的劣化。


8.如权利要求7所述的用于发动机的方法，其中所述劣化是基于所述指定频率范围内的所述催化剂传...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·保罗·巴尼亚斯科，马里奥·安东尼·桑蒂洛，保罗·雷蒙德·威利特，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US