专利名称：运转具有连接至排气再循环系统的传感器的发动机的方法
运转具有连接至排气再循环系统的传感器的发动机的方法技术领域：
本发明总体上涉及运转发动机系统的方法，尤其涉及运转具有连接至车辆中排气 再循环系统的传感器的发动机系统的方法。背景技术：
在最新技术中，可确定排气传感器(例如NOx传感器)的偏移值以便校准传感器 使得能够获得排气成分的精确测量值。然而，随着时间流逝，传感器参数可能偏离，导致测 量误差。例如，偏移量和/或斜率——用于形成从传感器输出至测量参数的线性变换的校 准参数可能在传感器运转期间有所偏离。因此，在传感器的寿命期间可定期更新传感器参 数(包括传感器偏移量)，其中使已知NOj^P /或氨(NH3)含量的气体穿过传感器以开始更 新。一种方法将传感器放置在发动机排气中。美国专利6，311，480详细描述了在减速 断油期间或低负载下稀燃运转期间将NOx信号的偏移量归零的方法。然而，传递已知成分 浓度的气体的机会可能是有限的。例如，一个这种所述机会为在减速断油(deceleration fuel shut-off，DFS0)期间排气基本上由环境空气组成时。然而，如果传感器在NOx存储 催化剂下游，则NOx有可能离开排气系统中的催化剂。此外，传感器可能对排气流中存在的 其它气体(例如氨)交叉敏感。这样，即使在DFSO (其会导致随着时间流逝NOx排放增加) 期间确定精确NOx偏移量也可能十分困难。另一传递已知成分浓度的气体的机会为例如稀 燃及低负载发动机运转期间。然而，在这种运转期间，存在排气成分浓度(例如NOx和NH3) 过高及高于假定的风险。
发明内容本发明的发明人已经认识到上述问题，并已经设计出至少部分解决这些问题的方 法。这样，本发明公开了一种在机动车辆中运转具有连接至发动机的排气再循环系统的NOx 传感器的发动机系统的方法。该方法包含在第一工况期间从发动机排气引导至少一些排 气穿过排气再循环系统并经过NOx传感器至发动机进气；以及在第二工况期间引导至少一 些新鲜空气穿过排气再循环系统并经过NOx传感器。这样，在第一工况期间，传感器可在传感器仅遭受一部分总排气流时更加精确地 进行测量运转(例如NOx程度)。此外，在第二工况期间，可得到精确的偏移量(例如传感 器的NOx偏移量)，同时发动机继续执行燃烧。根据本发明的一个实施例，在发动机冷起动期间，启动传感器，并以第二工况运转 排气再循环系统直至排气达到阈值温度。根据本发明的一个实施例，传感器为排气成分传感器，且在第二工况期间得到排 气成分传感器的偏移量或增益。根据本发明的一个实施例，传感器为氧传感器，且在第二工况期间得到增益。根据本发明的一个实施例，传感器为氨传感器，且在第二工况期间得到氨传感器的偏移量。 根据本发明，还提供了一种用于车辆中发动机的系统，该系统包含排气再循环系 统，该排气再循环系统具有在第一端连接至一个或多个催化剂下游的发动机“T”型配件的 排气再循环通道，且该通道的第二端连接至压缩机上游的发动机进气歧管；在一端连接至 排气再循环通道而在相对端连接至压缩机下游的进气歧管的旁通；在通道的第二端和旁通 之间连接至排气再循环通道的排气再循环阀；在排气再循环通道和进气歧管之间连接至旁 通的排气再循环净化阀；在排气再循环通道的第一端和排气再循环冷却器之间连接至排气 再循环通道的NOx传感器。
根据本发明的一个实施例，还包含控制系统，其包含计算机可读存储介质，控制系 统从NOx传感器接收通信，该介质配置用于以第一模式运转排气再循环阀和排气再循环 净化阀，其中排气再循环阀门至少部分打开而排气再循环净化阀关闭，且排气流动穿过排 气再循环通道、经过NOx传感器、并进入进气歧管；以第二模式运转排气再循环阀和排气再 循环净化阀，其中排气再循环阀门关闭而排气再循环净化阀至少部分打开，且新鲜空气流 动穿过排气再循环通道、经过NOx传感器、并进入排气歧管；在第一运转模式期间基于来自 NOx传感器的输出确定排气NOx量；在第二运转模式期间基于来自NOx传感器的输出确定 环境NOx量；在第一运转模式期间基于第二运转模式期间确定的环境NOx量调节NOx信号， 环境NOx量为NOx传感器的偏移量。根据本发明的一个实施例，第二运转模式包括当增压压力高于阈值量、阈值量高 于当前排气压力时，与第一模式相比在第二模式期间气流在排气再循环通道中反向。根据本发明的一个实施例，还包含在后续第一运转模式期间基于NOx传感器偏移 量调节排气NOx量。根据本发明的一个实施例，在第二运转模式期间净化排气再循环冷却器。根据本发明，还提供了一种用于车辆中发动机的系统，该系统包含排气再循环系 统，该排气再循环系统具有在第一端连接至一个或多个催化剂下游的发动机排气歧管的排 气再循环通道，且该通道的第二端连接至压缩机上游的发动机进气歧管；在一端连接至排 气再循环通道而在相对端对大气开放的进气歧管的旁通；在通道和旁通之间的结合处连接 至排气再循环通道的排气再循环阀；在排气再循环通道的第一端和排气再循环冷却器之间 连接至排气再循环通道的NOx传感器。根据本发明的一个实施例，还包含控制系统，其包含计算机可读存储介质，控制系 统从NOx传感器接收通信，该介质配置用于以第一模式运转排气再循环阀，其中排气再 循环阀门处于第一位置，且排气流动穿过排气再循环通道、经过NOx传感器、并进入进气歧 管；以第二模式运转排气再循环阀，其中排气再循环阀门处于第二位置，且新鲜空气从底部 流动穿过排气再循环通道、经过NOx传感器、并进入排气歧管；在第一运转模式期间基于来 自NOx传感器的输出确定排气NOx量；以及在第二运转模式期间基于来自NOx传感器的输 出确定环境NOx量。根据本发明的一个实施例，还包含用于在发动机冷起动期间启动NOx传感器并将 排气再循环阀设置为第二位置，并随后在排气温度超过阈值之后将排气再循环阀移动至第一位置。在一个具体示例中，低压EGR系统可配置为使得其具有包括EGR净化阀的旁通，该旁通在一端连接至EGR通道且在其另一端与连接至发动机的涡轮增压器的压缩机下游的 进气歧管相连。在第二工况期间，当压缩机提供的增压压力大于当前排气压力时，EGR净化 阀可设置为允许来自进气歧管的新鲜空气进入EGR通道。在第二工况期间，由于压力差， EGR通道中的气流方向可能反向，结果，可以清除掉EGR冷却器的沉积。另外，当新鲜空气从 进气歧管流动经过传感器并进入排气歧管时，可产生传感器的偏移量。应理解，上述发明内容提供用于以简化形式介绍一系列原理，其将在具体实施方 式中进一步进行描述。其并非意味着指出所要求保护的主题的关键或实质特征，所要求保 护的主题的范围仅由权利要求限定。另外，所要求保护的主题并未限定于解决上文或本说 明书中任意部分所提到的缺点的实施方案。
图1显示了带有包括带有阀门的旁通的排气再循环系统的发动机处于第一工况 的示意图。图2显示了带有图1的排气再循环系统的发动机处于第二工况的示意图。图3显示了带有包括对大气开放的旁通的排气再循环系统的发动机处于第一工 况的示意图。图4显示了带有图3的排气再循环系统的发动机处于第二工况的示意图。图5显示了说明了用于估算NOx浓度的程序的流程图。图6显示了说明了用于估算NOx浓度的程序的流程图。图7显示了说明了在发动机起动期间用于排气再循环系统的控制程序的流程图。图8显示了 “T”型配件的示意图。
具体实施方式下列描述涉及一种运转带有连接至机动车辆中排气再循环(EGR)系统的传感器 (例如NOx传感器)发动机系统的方法。该控制系统可配置用于控制和/或引导空气流动 穿过EGR系统并经过传感器以识别传感器的特性(例如校准斜率和/或偏移量)。在其它 工况期间，传感器测量从发动机排气引导至发动机进气的排气的参数，并可使该测量值与 来自发动机汽缸的发动机排气的状况相关联。这样，可响应于NOx传感器控制发动机运转， 同时使得能够在使用中更新NOx传感器。此外，在一些实施例中，对传感器的更新不依赖于 具体工况，并且如果需要的话，即使在执行燃烧时也可在整个驾驶循环中定期更新传感器。图1-4显示了车辆系统6的示意图。车辆系统6包括发动机10，其可包括在汽车 驱动系统中，发动机10具有多个汽缸30。可至少部分通过包括控制器12的控制系统14和 通过来自车辆驾驶员经由输入装置(图1-4中未显示)的输入控制发动机10。车辆系统6 包括最终通向尾气管(图1-4中未显示)的排气道48，尾气管最终将排气引导至大气。如 下文更为详细地描述的，车辆系统6的排气道48可包括一个或多个排放控制装置。车辆系统6可进一步包括控制系统14。控制系统14显示为从多个传感器16 (下 文描述了其多个示例)接收信息并向多个驱动器81 (下文描述了其多个示例)发送信号。 例如，传感器16可包括位于排气再循环通道50中的排气传感器26。在一些实施例中，排气 传感器沈可为用于测量排气中NOx量的NOx传感器。在其它实施例中，排气传感器可为例5如氧传感器或氨传感器。另外，其它传感器(例如压力、温度、空燃比、和组分传感器)可连 接至车辆系统6中的多个位置。又例如，驱动器可包括用于燃料喷射器(未显示)，控制阀 52、54、80和56，以及节气门(未显示)。控制系统14可包括控制器12。控制器12可为微型计算机，包括(尽管图1_4中 未显示)微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准值的电存储介质(例如 只读存储器芯片)、随机存取存储器、保活存储器、和数据总线。可用代表了可由微处理器执 行用于执行下文所述方法及有所预见但未具体列出的其它变形的指令的计算机可读数据 存储介质对只读存储器进行编程。例如，控制器可从多个传感器接收通信(即输入数据)、 处理输入数据、并基于编程于其中对应于一个或多个程序的指令或代码响应于处理的输入 数据来触发驱动器。本说明书中参考图5-7描述了示例程序。发动机10可进一步包括压缩装置，例如涡轮增压器或机械增压器，至少包括沿进 气歧管44 (在本说明书中也称为进气道)设置的压缩机62。对于涡轮增压器，压缩机62可 至少部分由沿排气道48设置的涡轮64 (例如通过轴60)。对于机械增压器，压缩机62可至 少部分由发动机和/或电机驱动，且可不包括涡轮。这样，通过涡轮增压器或机械增压器提 供给发动机的一个或多个汽缸的压缩量可通过控制器12进行改变。发动机10显示为连接至多个排放控制装置71、72、及73上有的排气道48。例如， 装置71可为用于喷射尿素并使之与排气混合的设备。此外，装置72可为选择性催化还原 (SCR)系统，其运转用于通过在催化剂中存储尿素(其为还原剂)用于与NOx反应来降低NOx 排放。装置73可为柴油微粒过滤器(DPF)，其运转用于从排气中去除烟粒。在一些实施例 中，在发动机10运转期间，排放控制装置71、72、及73中的一个或多个可通过在特定空燃比 内运转至少一个发动机汽缸来定期重置。这些装置及其设置为排气系统中排放控制装置的 一种可能设计的示例用于减少NOx并使用NOx传感器。例如，在一些实施例中，排放控制装 置的顺序可以有所不同(即，DPF可在SCR的上游)。此外，排放控制装置71、72、及73可 为另一排气处理系统，例如稀NOx捕集器(LNT)。此外，在公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可引导所需部分的排气从排气 道48穿过排放控制装置71、72、73下游的“T”型配件经由EGR通道50流至进气道44，排 气进入压缩机62上游的进气道44。这样，EGR系统可为低压EGR(LP-EGR)系统。提供给进 气道44的EGR量可由控制器12响应于发动机工况(例如发动机转速、发动机负载等)经 由EGR阀(图1、2中的EGR阀52和图3、4中的EGR阀56)而改变。此外，EGR传感器(图 1-4中未显示)可设置在EGR通道中并可提供排气压力、温度和浓度的指示中一个或多个。 在一些工况下，EGR系统可用于调节进气歧管中空气燃料混合物的温度，和/或用于例如通 过降低峰值燃烧温度来减少燃烧的NOx产物。又此外，EGR通道可包括EGR冷却器51，其可 降低穿过EGR通道流动的排气温度。“T”型配件可用于在排气系统中某位置对排气取样，在 该处需要排气成分浓度用于发动机控制和/或车载诊断(OBD)。如图1、2所示，EGR通道50可进一步包括旁通58，其在一端连接至EGR通道50并 在其相对端连接至压缩机62下游的进气歧管44。旁通58可包括排气再循环净化阀M，其 在选定工况下可控制用于允许新鲜空气从进气道44流入EGR通道50中，如下文更为详细 所述的。另外，除了是否存在气流之外，还可控制EGR阀52和EGR净化阀M用于调节气流的量。
图1、2的示意图说明了带有连接至进气歧管44的旁通58的EGR系统的两种运转 模式。图1说明了第一运转模式，其中EGR启动(即EGR阀52至少部分打开)且排气从排 放控制装置下游的排气歧管流动穿过EGR通道50并进入压缩机62上游的进气歧管。如下 文所述，在这种配置中，由于NOx传感器沈连接至EGR通道50，可基于产生的排气中NOx浓 度测量值控制发动机(例如EGR量、空燃比等)。此处可从EGR通道50中的NOx浓度、并基 于穿过排气的总气流与穿过EGR通道50的气流的相对气流体积/质量来推断排气中度。此外，因为传感器沈位于EGR通道50中，可通过仅测量排气流的一部分而非所有排气 流来确定排气排放程度。这样，排气传感器可有效地比传感器位于整个排气流中的情况具 有更高的精度。图2说明了第二运转模式，其中EGR阀52关闭(即不需要EGR)且EGR净化阀M 至少部分打开。在这种配置中，基于增压和排气压力，EGR通道50中的气流方向可能反向， 且增压的新鲜空气从进气歧管44流动穿过EGR通道50并进入排气歧管48。这样，可得到 NOx或NH3传感器的偏移量并清除掉EGR冷却器51的沉积。如果排气传感器沈为通用或 宽域排气氧(UEGO)传感器，则可得到氧百分比增益。尽管在下面的实施例中使用了 NOx传感器，应理解可使用其它排气传感器。例如， 可使用另一排气成分(其在环境进气中浓度大约为0%)的传感器，例如氨传感器。此外， 可使用氧传感器，并得到氧百分比读数增益系数而非偏移系数。图8显示了可用在图1、2的配置中的“T”型配件74的示意图。在这种配置中，如 果阀门5254均关闭或如果穿过EGR阀52的气流较低则能够测量排气中的排气成分。例 如，来自排放控制装置73的排气流的冲压效应可能迫使涡流进入“T”型配件74的较低部 份并向后流至传感器26。在另一示例实施例中，如图3、4所示，EGR通道50可进一步包括旁通59，其在一端 连接至EGR通道50并在在其相对端对大气开放。可控制位于EGR通道50和旁通59之间 的结合处的EGR阀56以便运转在两个位置，这样在第一位置(图3)排气流动穿过EGR通 道50，而在第二位置(图4)来自底部的新鲜空气流动穿过EGR通道50，下文将更为详细地 进行描述。在一些实施例中，车辆系统6可额外地或替代地包括第二排气再循环(EGR)系统， 其可将排气的所需部分从排放控制装置71、72、73下游的排气道48经由EGR通道80 (由 图1-4中的虚线所指示)弓丨导至进气道44，排气进入压缩机62下游及EGR旁通58 (图1、2 中)和进气歧管44结合处下游的进气道44。这样，EGR系统可为高压EGR(HP-EGR)系统。 在下文所描述的示例实施例中，所指的EGR系统为LP-EGR系统。图3、4中的示意图说明了带有在一端对大气开放的旁通59的EGR系统的两种运 转模式。图3说明了第一运转模式，其中EGR启动(即EGR阀56处于第一位置)且排气从 排放控制装置下游的排气歧管穿过EGR通道50流入压缩机62上游的进气歧管中。如下文 所述，在这种配置中，由于NOx传感器沈连接至EGR通道50，可基于得到的排气中NOx浓度 测量值控制发动机(例如EGR量、空燃比等)。如上所述，因为传感器沈位于EGR通道50 中，可通过仅测量排气流的一部分来确定排气排放程度，且因此排气传感器可具有更高的 精度。图4说明了第二运转模式，其中EGR阀56处于第二位置(即不需要EGR)，其中来自底部的环境空气流入EGR通道50、经过传感器沈、并进入进气歧管44。这样，可得到传感 器的偏移量，并由于第二运转模式不依赖于具体工况，可在整个驾驶循环中多次得到偏移量。图5-7中显示了用于车辆系统6的示例控制和估算程序。图5说明了用于通过图 1、2中所示EGR系统配置估算排气成分浓度的示例程序，而图6、7说明了用于图3、4中所示 车辆系统配置的示例程序。首先，图5中的程序500显示了用于在图1所显示的配置中测量离开DPF的排气 中NOx浓度、以及测量如图2的配置所说明的流动穿过EGR通道的新鲜空气中NOx浓度的示 例方法。具体地，程序500基于EGR和EGR净化阀的位置确定得到的NOx浓度是否代表排气 中NOx的量或者其是否为NOx传感器的偏移量。在一个示例中，将排气排放中缺少的新鲜空 气选择性地吸入发动机涡轮增压器压缩机下游的排气再循环系统中，而新鲜空气流动经过 NOx传感器并进入排气。这样，即使NOx传感器位于催化剂下游也可定期得到传感器的精确 NOx偏移量以便维持和/或降低NOx排放。在程序500的510处，确定发动机工况。发动机工况可包括但不限于增压、RPM、 负载、排气歧管中的压力、温度、和空燃比。一旦确定了工况，则在程序500的512处确定增压压力是否高于阈值量。如下文 所述，在增压压力高于排气歧管中压力的情况下，排气再循环通道中气流方向可反向，允许 以来自进气歧管的新鲜空气排出通道中的排气。如果在512处确定增压不高于阈值量，程序500移动至528，在该处传感器以第一 运转模式运转，其中运转NOx传感器以测量排气中NOxW浓度。在第一运转模式期间，EGR 阀至少部分打开，且EGR净化阀关闭。这样，排气从排气歧管流动穿过排气再循环通道、经 过NOx传感器、并进入压缩机上游的进气歧管。另一方面，如果在图5中程序500的512处确定增压高于阈值量，程序500前进至 514，在该处确定EGR阀是否打开。如果确定EGR阀至少部分打开，且因此排气流动穿过EGR 通道，则程序500移动至528，如上所述在该处传感器运转为NOx传感器以确定排气中NOx浓 度。相反，如果在514处确定EGR阀关闭(即EGR关闭)，则程序500继续至516，在该处确 定EGR净化阀是否打开。如果确定EGR净化阀关闭，则程序500移动至526，在该处打开EGR净化阀。一旦 EGR净化阀打开，则程序返回516。当确定EGR净化阀打开时，图5的程序500前进至518， 在该处传感器以第二运转模式运转以确定流动穿过排气再循环系统的新鲜空气中NOx的浓 度。在第二运转模式期间，EGR阀关闭且EGR净化阀至少部分打开。由于增压压力以及进 气歧管中旁通连接至进气歧管的位置处的压力高于排气歧管中的压力，EGR系统中的气流 可反向。这样，连接至进气歧管的压缩机所压缩(即增压)的新鲜空气流动穿过排气再循 环通道、经过NOx传感器、并进入排放控制装置下游的排气歧管。另外，由于EGR通道中气 流的方向反向、且新鲜空气而非排气流动穿过EGR通道，EGR冷却器以及EGR通道可移除污 染物。另外，在一些实施例中，在第一运转模式或第二运转模式期间可控制增压压力。例 如，EGR净化阀可用作限压废气门。如果增压压力上升高于阈值程度，可打开EGR净化阀以 允许过度增压的空气流入EGR通道中并离开排放控制装置下游的EGR通道或流回入压缩机8上游的进气中。回到程序500，在520处确定NOx新鲜空气浓度。由于流动经过传感器的空气流主 要由新鲜空气(即环境空气)而非排气组成，520处确定的NOx浓度指示新鲜空气中NOxW 量(例如基本上为零)。然而，得到的NOx浓度与新鲜空气的NOx浓度不同指示NOx传感器 的偏移量。因此，520处确定的新鲜空气的NOx浓度可随后用于在程序500的522处确定NOx 偏移量。522处可包括时钟时间以确保获得稳定的偏移量读数(即考虑到管道净化时间和 传感器响应时间)。此外，因为第二运转模式期间气流方向在EGR通道中反向且传感器并未 暴露至排气，发动机可继续执行燃烧同时得到传感器的偏移量。在图5中程序500的5M处，可基于522处得到的偏移量调节NOx传感器的偏移 系数。例如，传感器可能具有在制造传感器时、先前驾驶循环期间、或同一驾驶循环中先前 确定传感器偏移量期间得到的已有偏移量。如果522处得到的偏移量与传感器的已有偏移 量系数不同，则调节NOx偏移量以在5M处反映新的偏移量系数。再参考程序500的512、514，如果确定增压压力小于阈值量或如果EGR阀打开，则 NOx传感器以第一运转模式运转以测量流动穿过排气再循环系统中NOx传感器的排气流中 的NOx浓度。5 处的NOjIU量可能需要时钟时间以说明排气在EGR通道中流动的时间。一 旦得到NOx浓度，可在程序500的530处基于第二运转模式期间在5M处确定的存储偏移 量(或现有偏移量，如果偏移量未被调节的话)确定调节的NOx浓度。例如，可从5 处得 到的排气NOx浓度减去传感器的偏移量，导致排气中NOx量的精确指示。在图5中程序500的532处，基于调节的排气中NOx浓度调节发动机、排气系统、和 /或OBD运转参数中一个或多个。例如，可响应于调节的排气NOx浓度控制催化剂状态。例 如，在至少一种工况下，可响应于由调节的NOx传感器信号所指示的排气NOx浓度的增加而 增加喷射入排气的尿素量。这样，排放中NOx量可降低至所需程度。又例如，532处确定的 NOx浓度可由控制器用于排气候处理系统的车载诊断(OBD)。过高或过低的NOx量可指示后 处理系统的一个或多个组件的劣化。如上所述，EGR和EGR净化阀的位置确定流动经过位于排气再循环通道中的NOx传 感器的空气流的成分和方向。如果EGR阀至少部分打开且EGR净化阀关闭，排气流动经过 NOx传感器，且传感器以第一模式运转以确定排气NOx浓度。可替代地，如果EGR阀关闭且 EGR净化阀至少部分打开，则新鲜空气以与第一模式相反的方向流动并经过NOx传感器，这 样传感器运转以得到NOx偏移量。如果阀门均部分打开，则气流方向和速度将取决于各个 阀门打开至何种程度。NOx偏移量可随后在后续第一运转模式期间由控制器用于调节一个 或多个运转参数。类似地，图3、4的EGR系统配置中，EGR阀的位置确定了流动经过位于排气再循环 通道中NOx传感器的空气流的成分。图6中的流程图描述了用于估算图3所示配置(第一 位置)中“T”型配件处排气中NOx浓度的程序600。图4的配置对于第二阀门位置说明了 流动穿过EGR通道的新鲜空气中NOx浓度。具体地，程序600基于EGR阀的位置确定得到 的NOx浓度是否指示排气中的NOx量或者其是否代表了 NOx传感器的偏移量。在图6中程序600的610处，确定发动机工况。发动机工况可包括但不限于空燃 比和温度。一旦确定发动机工况，程序600前进至612，在该处确定EGR阀是否处于第一位置。如果确定阀门处于第一位置，则程序600移动至622，在该处传感器以第一运转模式运转以 测量排气中NOx浓度。在EGR阀门处于第一位置的第一运转模式期间，排气从排气歧管流 动穿过排气再循环通道、经过NOx传感器、并进入压缩机上游的进气歧管。另一方面，如果在612处确定EGR阀未处于第一位置而是处于第二位置，则程序 600前进至614，在该处传感器以第二模式运转以得到流动穿过排气再循环系统的新鲜空 气的NOx浓度。在EGR阀处于第二位置的第二运转模式期间，新鲜空气从车辆底部流入旁 通、穿过EGR通道、经过NOx传感器、并进入进气歧管。这样，未接触排气的空气可流经NOx 传感器并可得到NOx传感器的偏移量。此外，由于在第二运转模式期间传感器未暴露至排 气，可得到传感器的偏移量同时发动机继续执行燃烧。在图6中程序600的616处，确定新鲜空气的NOx浓度。如上文参考图5所述，由 于流动经过传感器的气流主要由新鲜空气而非排气组成，616处确定的NOx浓度指示新鲜空 气中NOx的量(即基本上为零)。616处确定的新鲜空气的NOx浓度可随后用于在程序600 的618处确定NOx偏移量。此外，如果618处得到的偏移量与先前存储的偏移系数不同的 话，可基于程序600的620处所得到的偏移量调节NOx传感器的偏移系数。另外，由于第二 运转模式不取决于具体工况(例如增压压力)，可在整个驾驶循环中定期得到偏移量。例 如，可在驾驶循环期间、不需要测量NOx的时间段期间、或冷起动期间等每10英里得到NOx 偏移量。再参考图6的程序600的612，如果确定EGR阀处于第二位置，程序600移动至 622，在该处传感器以第一模式运转并得到排气NOx浓度。在622处得到排气NOx浓度之后， 在6M处基于第二运转模式期间在程序600的620处所得到的存储偏移量(或已有偏移量， 如果偏移量未被调节的话)确定调节的NOx浓度信号。在程序600的6 处，可基于6M处所确定的调节的排气NOx浓度调节一个或多 个运转参数。如上文参考图5所述，调节的NOx浓度可例如由控制器用于后处理系统的车 载诊断和/或控制催化剂状态。因此，可取决于图3、4中所示EGR系统配置的EGR阀的位置控制穿过排气再循环 通道的气流的成分。这样，连接至EGR通道的NOx传感器可用于得到排气NOx浓度或传感器 偏移量，其可用于在传感器的整个寿命内精确确定NOx浓度。另外，如将参考图7详细描述 的，当传感器用在图3、4中所示EGR系统配置中时，在发动机冷起动期间可减少NOx传感器 的起燃时间。最后，图7中的流程图说明了用于图3、4中所示排气再循环系统的配置的控制程 序700。具体地，程序700描述了用于在发动机冷起动期间基于排气温度控制EGR阀和位于 EGR通道中的NOx传感器的方法。类似的程序可应用于图1、2中所示的排气再循环配置，其 显示在图7中的括号内。在710处程序700开始(例如在钥匙点火)时，确定排气温度是否高于阈值温度。 对于不同的发动机、排气系统、和车辆工况，可将阈值温度调节为高于或低于100°c以便能 够预测排气中NOx传感器位置处液态水的存在。例如，在一些实施例中，阈值可为100°C (即 H2O的沸点)。低于100°C，排气中可能出现水，其会导致传感器劣化。这样，如果确定排气 温度低于阈值，则程序700移动至718，在该处EGR阀移动至第二位置以便最小化进入排气 再循环通道的排气量。程序700随后移动至720处启动传感器加热器并随后在716处移动至程序600 (或500)。在一些示例中，钥匙点火可能发生在冷起动状况下。如本说明书中所指，“冷起动” 意味着在发动机已经冷却至环境状况(其可能相对较热或较冷)的情况下发动机起动。另一方面，如果确定排气温度高于阈值，程序700继续至712，在该处EGR阀移动至 第一位置而排气流动穿过EGR通道。一旦排气开始流动穿过EGR通道并经过NOx传感器，则 在程序700的714处传感器加热器继续对NOx传感器加热。由于排气温度高于水的沸点， NOx传感器可在710处达到阈值之后开始测量排气NOx浓度。这样，通过控制图3、4中所示EGR系统配置的EGR阀的位置，可减少NOx传感器的 起燃时间，因为一旦LP-EGR阀移动至第一位置(即一旦排气超过阈值温度)传感器便可开 始得到排气中NOx浓度的测量值。请注意，本说明书包括的示例控制和估算程序可用于多种发动机和/或多种车辆 系统配置。本说明书中描述的具体程序可代表任意数目处理策略(例如事件驱动、中断驱 动、多任务、多线程等)中的一个或多个。同样，可以所说明的顺序、并行执行所说明的多种 动作、运转或功能，或在一些情况下有所省略。类似地，处理的顺序并非实现本说明书所描 述的示例实施例的特征和优点所必需，而是提供用于说明和描述的方便。取决于使用的特 定策略，可反复执行所说明的动作或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作可图形化表 示被编程在发动机控制系统中计算机可读存储介质中的代码。应了解，此处公开的配置与程序实际上为示例性，且这些具体实施例不应认定为 是限制性，因为可能存在多种变形。例如，上述技术可应用于V-6、1-4、I-6、V-12、对置4缸、 和其它发动机类型。本发明的主题包括多种系统与配置以及其它特征、功能和/或此处公 开的性质的所有新颖和非显而易见的组合与子组合。本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和次组 合。这些权利要求可引用“一个”元素或“第一”元素或其等同物。这些权利要求应该理解 为包括一个或多个这种元素的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元素。所公开的特 征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或 关联申请中提出新的权利要求得到主张。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，也被认 为包括在本发明主题内。
权利要求
1.一种运转具有连接至车辆中排气再循环系统的传感器的发动机系统的方法，包含 在第一工况期间，引导至少一些来自所述发动机排气的排气穿过所述排气再循环系统、经过所述传感器、并流至所述发动机的进气；以及在第二工况期间，引导至少一些新鲜空气穿过所述排气再循环系统并经过所述传感O
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器为NOx传感器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二工况期间引导新鲜空气从底 部经过所述传感器流至所述发动机进气，并在所述第二工况期间所述发动机执行燃烧而将 燃烧的排气引导至大气并旁通过所述传感器。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二工况期间引导新鲜空气从进 气歧管经过所述传感器流至所述排气或周边环境。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二工况期间经由压缩机增压所 述新鲜空气。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第二工况期间得到所述NOx传感器 的偏移量。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一工况期间，所述排气再循环系 统运转为低压排气再循环系统。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一工况期间，所述传感器的输出 对应于来自所述发动机的排气的排气NOx浓度。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述第一工况期间基于所述第二工况 期间得到的所述偏移量调节NOx传感器输出，其中响应于所述调节的NOx传感器输出调节一 个或多个运转参数。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，基于所述调节的NOx传感器输出控制催 化剂状态，其中在至少一种工况下响应于由所述调节的NOx传感器输出所指示的排气NOx浓 度的增加而增加喷射至所述催化剂的尿素量。
全文摘要
本发明描述了运转具有连接至机动车辆中排气再循环系统的传感器的发动机系统的多个系统和方法。一个示例方法包含在第一工况期间引导至少一些来自发动机排气的排气穿过排气再循环系统并经过传感器流至发动机进气，并在第二工况期间引导至少一些新鲜空气穿过排气再循环系统并经过传感器。
文档编号F02D21/08GK102052166SQ20101052861
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月28日 优先权日2009年10月28日
发明者D·C·韦伯, D·J·斯泰爱兹, D·J·林克维奇, M·J·范尼马斯塔特 申请人:福特环球技术公司