基于水接触的氧传感器控制的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本公开的领域通常地涉及氧传感器控制。
【背景技术】
[0002]可操作进气和/或排气气体传感器来提供各种气体组分的指示。例如，来自氧传感器的输出可用于确定排气气体的空气燃料比(AFR)。可将氧传感器设置在发动机进气通道中以确定在进气增压空气中的排气气体再循环(EGR)气体的浓度。可使用AFR的指示来调节多种发动机操作参数，例如加注燃料和目标AFR。具体地，可控制排气气体AFR来实现目标AFR从而使排放物控制装置的操作效率最大化。对于一些氧传感器，它们的输出可作为它们的操作温度的函数而显著地变化。因此，可通过加热元件将这些氧传感器加热以实现期望的操作温度范围，从而提供期望的氧感测。
[0003]在一些方法中，使用氧传感器的阻抗控制氧传感器的温度。例如，可使用闭环控制来控制氧传感器温度，其中氧传感器温度基于在该氧传感器中的氧感测元件(例如，浓度电池)的阻抗被确定。
[0004]本文的发明者已经意识到这种氧感测元件的阻抗可随感测元件的温度的降低而呈指数增加。因此，在某些温度范围内阻抗对于确定氧传感器温度而言是过高的。
[0005]其他的因素对氧传感器控制提出了挑战。例如，当水与传感器接触时，当被加热时，在氧传感器中能够发生热冲击和碎裂。高速率的加热，快速增加至高速率的加热，以及持续加热尤其会增加这类问题的发生率，这可使氧感测降级并且因此使发动机操作降级。因此，一些氧传感器控制的方法等待加热氧传感器，直到排气气体达到露点温度，假定在露点温度排气系统中的水会蒸发。一旦达到露点温度，例如，则可经由闭环控制来控制氧传感器温度。
[0006]本文的发明者已经意识到该方法存在的一些问题。具体而言，在达到露点温度或在一些情况中超过露点温度的情况中，未蒸发的水可保持与氧传感器接触。例如，这种水可为累积在氧传感器上的混合有排气气体的浑浊的水，和/或为通常存在于排气系统中的浑浊的水。此外，即使水完全从氧传感器蒸发离开，额外的水可随后冲击在传感器上，例如在发生水溅洒事件时。如果此时经由闭环控制来控制氧传感器温度，则水溅洒将降低传感器温度，通过闭环控制促进快速增加至高水平加热，这可导致传感器中的热冲击和碎裂。
[0007]其他氧传感器控制的方法尝试基于栗送电流主动检测在氧传感器上的水冲击。栗送电流是通过在浓度电池两端施加栗送电压(例如，穿过电池的两极)将物质(例如，氧气)从浓度电池电化学地栗送出或栗送到浓度电池中而产生的电流，并且可与浓度电池内的物质成比例，从而产生该物质的浓度的指示。
[0008]本文的发明者已经认识到该方法存在的问题。栗送电流对于检测放置在排气系统中的氧传感器上的水撞击来说是不够大的。具体而言，这种氧传感器的栗送电流可保持在O周围，因为在正常操作期间排气气体中的氧浓度保持在O附近，这对于水冲击检测来说是不够大的。尽管在一些方法中栗送电压是改变的，但是该电压通常只在特定条件下改变很短的持续时间，以上两者对于检测水冲击而言都是不充分的。
【发明内容】
[0009]至少部分地解决以上问题的一个方法包括一种操作氧传感器的方法，该方法包括施加功率至氧传感器的加热器，并且基于氧传感器的温度的时间变化率指示是否水与氧传感器接触。
[0010]在一个更具体的实例中，指示是否水与氧传感器接触包括响应于氧传感器的温度的时间变化率小于对于施加至加热器的功率而言所期望的最小期望时间变化率而指示水与氧传感器接触。
[0011]在另一个实例中，该方法还包括在指示是否水与氧传感器接触之前，如果电阻指示温度低于或等于阈值温度，则仅基于加热器的电阻确定氧传感器的温度，以及如果电阻指示温度高于阈值温度，则基于加热器的电阻和氧传感器的阻抗两者来确定氧传感器的温度。
[0012]在又一个实例中，功率为第一功率水平，并且该方法还包括响应于水与氧传感器接触的指示施加大于第一功率水平的第二功率水平至加热器，以及确定氧传感器是否达到期望温度和氧传感器温度的最小期望时间变化率中的一个，其中期望温度和最小期望时间变化率都是对于第二功率水平而言所期望的。
[0013]以这种方式，氧传感器的温度和在其上的水冲击都可在它的操作范围内被确定，使得无论是否检测到传感器上的水接触都能够采取维持期望的氧传感器操作的合适的动作。因此，通过这些动作实现了技术效果。
[0014]当单独或结合附图参照以下详细的说明书时，本描述的以上优点和其他优点以及特征将是显而易见的。
[0015]应当理解，提供以上概要是为了以简化的形式介绍一组在详细的描述中将进一步描述的概念。并且不意在确定所声明主题的关键或必要特征，所声明主题的范围由跟随详细的说明书的权利要求唯一限定。此外，所声明的主题并不限于以上提及的或本公开的任意部分中的解决任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0016]图1为示出了示例性的发动机的示意图。
[0017]图2示出了示例性的氧传感器的示意图。
[0018]图3示出了作为示例性的氧传感器的温度的函数的加热器电阻和传感器元件阻抗。
[0019]图4示出了控制氧传感器的方法的流程图。
[0020]图5示出了基于水与传感器接触而控制氧传感器的方法的流程图。
[0021 ]图6为示出了标定地控制氧传感器的流程图。
[0022]图7为示出了示例性的氧传感器的操作的图表。
【具体实施方式】
[0023]提供了用于操作氧传感器的多种方法。在一个实例中，操作氧传感器的方法包括施加功率至氧传感器的加热器，基于氧传感器的温度的时间变化率指示是否水与氧传感器接触。图1为示出了示例性的发动机的示意图，图2示出了示例性氧传感器的示意图，图3示出了作为用于示例性的氧传感器的温度的函数的加热器电阻和传感器元件阻抗，图4示出了控制氧传感器的方法的流程图，图5示出了基于水与传感器的接触控制氧传感器的方法的流程图，图6示出了标定地控制氧传感器的流程图，以及图7示出了示例性的氧传感器的操作的图表。图1的发动机还包括被构造成执行在图4至图6中描述的方法的控制器。
[0024]图1是示出了示例性的发动机10的示意图，该发动机10可包含在汽车的推进系统中。发动机10被示出带有四个汽缸30。然而，根据当前的公开，也可使用的其它数量的汽缸。发动机1可至少部分地由包括控制器12的控制系统控制以及由经由输入装置130来自车辆操作者132的输入被控制。在此实例中，输入装置130包括加速器踏板以及用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器。发动机10的每个燃烧室(例如汽缸)30可包括燃烧室壁，活塞(未示出)定位在其中。活塞可连接至曲轴40，以使活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间传动系统(未示出)连接至车辆的至少一个驱动车轮。此外，启动马达可经由飞轮连接至曲轴40以使发动机10能够启动。
[0025]燃烧室30可经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气空气并且可经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管46经由相应的进气气门和排气气门(未示出)可选择地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或多个进气气门和/或两个或多个排气气门。
[0026]燃料喷射器50被示出直接地连接至燃烧室30用于与从控制器12接收的信号的脉冲宽度FPW成比例地向燃烧室30中直接喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器50提供被称为燃料至燃烧室30中的直接喷射。例如，燃料喷射器可安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。燃料可通过包括燃料箱、燃料栗和燃料轨道的燃料系统(未示出)被输送至燃料喷射器50。在一些实施例中，燃烧室30可替代地、或额外地包括以提供被称为将燃料从进气道喷射至每个燃烧室30上游的进气道的构造布置在进气歧管44中且的燃料喷射器。
[0027]进气通道42可包括节气门21和23，节气门21和23分别包括节气门板22和24。在该具体的实例中，节气门板22和24的位置可通过控制器12经由提供至与节气门21和23—起包含的致动器的信号而被改变。在一个实例中，致动器可为电子致动器(例如，电动马达)，并且该构造通常被称为电子节气门控制(ETC)。以这种方式，可操作节气门21和23以改变提供至燃烧室30以及其他汽缸中的进气空气。可通过节气门位置信号TP将节气门板22和24的位置提供给控制器12。进气通道42可进一步包括质量空气流量传感器120、歧管空气压力传感器122以及节气门入口压力传感器123，用于将相应的信号MAF(质量空气流)MAP(歧管空气压力)提供给控制器12。
[0028]排气通道48可接收来自汽缸30的排气气体。排气气体传感器128被示出连接至涡轮机62和排放物控制装置78上游的排气通道48。传感器128可从由用于提供排气气体空气/燃料比的多种合适的传感器之中选择，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽范围排气气体氧)、双阶段氧传感器或EG0、N0x、HC、或⑶传感器。排放物控制装置78可为三效催化剂(TffC), NOx捕集器、多种其他的排放物控制装置或它们的组合。
[0029]图1还示出了包括连接至进气通道42的进气空气传感器129。传感器129可为用于提供进气氧容量的指示的任意合适的传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽范围排气气体氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热的EGO)、N0x、HC、或CO传感器。在一些实施方式中，传感器128和129都可包含在如图1中示出的发动机10中，而在其它的实施方式中，仅包括传感器128和129中的一者而非另一者。
[0030]排气温度可通过位于排气通道48中的一个或多个温度传感器(未示出)测量。可替代地，可基于发动机操作条件(例如转速、载荷、AFR、火花延迟等)来推断排气温度。
[0031]在图1中示出的控制器12为微型计算机，包括微型处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的且在该具体的实例中作为只读存储芯片106示出的电子存储媒介、随机存取存储器108、保持活跃存储器110以及数据总线。控制器12可接收来自连接至发动机10的传感器的各种信号，除了之前讨论过的信号之外，还包括来自质量空气流量传感器120的引导的质量空气流量(MAF);来自温度传感器112的发动机冷却剂温度(ETC)，其中温度传感器112被示意性地示出为在发动机10内的一位置中；来自连接至曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自如讨论的节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来自如所讨论的传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可由控制器12从信号PIP产生。可使用来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP以提供在进气歧管44中的真空度或压力的指示。应当注意，可使用以上传感器的多种组合，例如不带有MAP传感器的MAF传感器，反之亦然。在理想配比操作期间，MAP传感器能够给出发动机扭矩的指示。此外，该传感器连同检测的发动机转速，可以提供引导至汽缸中的充气(包括空气)的估计。在一个实例中，传感器118(还用作发动机转速传感器)可在曲轴40的每个循环产生预定数