响应于电阻和阻抗的氧传感器控制的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明的领域一般涉及氧传感器控制。
【背景技术】
[0002]可操作进气和/或排气传感器来提供各种排气成分的指示。例如，定位在发动机排气系统中的氧传感器可用于确定排气的空燃比(AFR)，然而定位在发动机进气系统中的氧传感器可用于确定进气混合气(intake charge air)中的排气再循环(EGR)气体的浓度。这两个参数，以及可通过氧传感器测量的其他参数，可用于调节发动机操作的各个方面。基于氧传感器指示出的AFR可控制发动机以达到期望的排气AFR，从而例如最大化排放物控制装置的操作效率。对于一些氧传感器来说，它们的输出可根据其操作温度而发生明显地变化。因此，加热元件可加热这种氧传感器以产生期望范围内的传感器温度，以便提供了期望的氧感测。在一些实例中，根据期望的温度和推断的温度控制加热元件，基于加热元件的电阻可确定上述温度，因为加热器电阻可随着加热器温度而发生线性地变化。然而，不同的氧传感器可具有不同的电阻-温度加热器传递函数。
[0003]第2003/0019865号美国专利申请公开了控制排气氧传感器的加热元件的方法。尤其是，通过在将加热元件温度和加热元件电阻关联起来的线性函数中使用适应性偏移(例如，利用其他参数形成y截距)，识别和解决了因传感器对传感器的变化而导致的氧传感器之间的电阻-温度加热器传递函数的不同。基于在发动机启动的预先确定条件下测得的加热元件的电阻与其标称值之间的偏差调整偏移。该线性函数包括使加热器电阻和制造商指定的加热器温度相关的斜率。
[0004]本文的发明人已经意识到上述认定的方式存在问题。氧传感器的电阻-温度传递函数的变化可包括用于根据加热元件电阻确定加热元件温度的线性函数的偏移和斜率的变化。根据制造商指定，以上确定的方法的斜率不适用于氧传感器的整个使用寿命，这样可导致不准确的氧传感器控制，这种不准确的氧传感器控制进而导致排放物的增加、燃料经济性的降低、以及车辆驾驶性能的降低。
[0005]氧传感器可显示能够影响传感器和加热元件控制的附加变化。在一些方法中，基于传感器的传感器元件(例如，Nernst浓差电池)的阻抗来控制氧传感器的温度；因为传感器元件阻抗可以是温度的函数，所以通过使传感器元件阻抗达到期望的阻抗可将传感器温度控制为期望的温度。然而，传感器元件阻抗和温度之间的关系在氧传感器之间因老化而发生改变。
[0006]第5，852，228号美国专利公开了用于获得目标传感器元件阻抗以使氧传感器达到理想温度的方法和装置。通过根据供应给传感器加热元件的功率改变目标阻抗来认识和解决传感器元件阻抗随着传感器元件退化而增加。具体地，根据供应给加热元件的平均功率可选择四个目标阻抗中的一个。通过将相对较低的阻抗增加预先确定量可实现从相对较低的目标阻抗到相对较高的目标阻抗的过渡。
[0007]本文的发明人已经意识到，这种方法存在问题。在一些情况下，由于缺少可选阻抗的间隔尺寸(granularity)，所以基于选自四个目标阻抗中的一个目标阻抗来控制氧传感器可导致不理想的传感器温度，该温度不能实现期望的传感器操作和/或能够潜在地降低传感器操作。传感器老化加剧了这种问题，这样可导致传感器的阻抗和温度之间关系的变化。
【发明内容】
[0008]一种解决上述认定的问题的至少一些的方法包括一种操作包括加热器的氧传感器的方法，该方法包括在第一温度下取样第一加热器电阻，并且基于第一加热器电阻和第二温度下的第二加热器电阻确定使加热器电阻和加热器温度相关的电阻-温度传递函数，
第二温度不同于第一温度。
[0009]另一种解决上述认定的问题的至少一些的方式包括一种控制氧传感器的方法，该方法包括:响应于确定了氧传感器的温度对应于期望的温度，确定氧传感器的阻抗，将阻抗设定值设置为确定的阻抗，并且控制氧传感器以便氧传感器的阻抗对应于阻抗设定值。
[0010]以这种方式，在氧传感器的整个使用寿命期间可以准确地控制氧传感器的温度，从而能够增强氧传感器的输出以及从其得出的参数的准确性。因此，通过这些动作实现了技术结果。
[0011]当单独或结合附图时，通过下列【具体实施方式】将很容易地明白本说明书的上述优势和其他优势以及特征。
[0012]应该理解，提供上述总结以一种简单的方式引入下列的【具体实施方式】中进一步描述的构思的选择。这并不意味着确定了所要求保护的主题的关键或必要特征，【具体实施方式】后面的权利要求唯一地限定了该主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任意部分中的任意缺点的实施方式。最后，上述解释不承认任意信息或问题是已知的。
【附图说明】
[0013]图1是示出了实例发动机的原理图。
[0014]图2示出了实例氧传感器的示意图。
[0015]图3示出了说明一种为氧传感器加热器确定电阻-温度传递函数的方法的流程图。
[0016]图4示出了说明一种确定氧传感器的阻抗设定值的方法的流程图。
[0017]图5示出了说明为氧传感器加热器确定电阻-温度传递函数的曲线图。
[0018]图6示出了说明为氧传感器确定阻抗设定值的曲线图。
[0019]图7示出了说明一种控制施加给氧传感器加热器的电压的方法的流程图。
[0020]图8示出了说明一种基于氧传感器的输出确定一个或多个发动机操作参数的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021]提供了操作氧传感器的各种方法。在一个实例中，一种操作包括加热器的氧传感器的方法包括在第一温度下取样第一加热器电阻，以及基于第一加热器电阻和第二温度下的第二加热器电阻确定使加热器电阻和加热器温度相关的电阻-温度传递函数，第二温度不同于第一温度。图1是示出了实例发动机的原理图，图2示出了实例氧传感器的示意图，图3示出了说明一种确定氧传感器加热器的电阻-温度传递函数的方法的流程图，图4示出了说明一种确定氧传感器的阻抗设定值的方法，图5示出了说明确定氧传感器加热器的电阻-温度传递函数的曲线图，图6示出了说明确定氧传感器的阻抗设定值的曲线图，图7示出了说明一种控制施加给氧传感器加热器的电压的方法的流程图，以及图8示出了说明一种基于氧传感器的输出确定一个或多个发动机操作参数的方法的流程图。图1的发动机还包括被配置成执行图3、图4、图7和图8所描述的方法的控制器。
[0022]图1是示出了实例发动机10的原理图，发动机10可包含在汽车的推进系统中。发动机10被示出有四个汽缸30。然而，根据现有公开可使用其他数量的汽缸。发动机10可至少部分地由包括控制器12的控制系统以及车辆操作者132通过输入装置130的输入控制。在该实例中，输入装置130包括加速踏板和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的每个燃烧室(例如，汽缸)30可包括其内设置有活塞(未示出)的燃烧室壁。活塞可连接至曲轴40，以便活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴40通过中间传动系统(未示出)可连接至车辆的至少一个驱动轮。此外，启动马达通过飞轮可连接至曲轴40以实现发动机1的启动操作。
[0023]燃烧室30可通过进气通道42接收来自进气歧管44的进气并且可通过排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管46通过相应的进气气门和排气气门(未示出)可与燃烧室30选择性地连通。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。
[0024]燃料喷射器50被示出为直接连接至燃烧室30以与控制器12接收的信号的脉冲宽度FPW成比例地直接将燃料喷射至燃烧室30。通过这种方式，燃料喷射器50提供已知的将燃料直接喷射进燃烧室30中。燃料喷射器可安装在例如燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。通过包括燃料箱、燃料栗和燃料轨的燃料系统(未示出)可将燃料输送给燃料喷射器50。在一些实施例中，燃烧室30可以可选地、或附加地包括布置在进气歧管44中的燃料喷射器，这种配置提供了已知的将燃料通过进气道喷射进每个燃烧室30上游的进气道中。
[0025]进气通道42可包括分别具有节气门板22和24的节气门21和23。在该特定实例中，节气门板22和24的位置可通过控制器12经由提供给节气门21和23包含的致动器的信号来改变。在一个实例中，致动器可为电子致动器(例如，电动马达)，这种配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。通过这种方式，可操作节气门21和23以改变提供给燃烧室30以及其他发动机汽缸的进气。通过节气门位置信号TP可将节气门板22和24的位置提供给控制器12。进气通道42还可包括用于将相应的信号MAF(质量空气流量)MAP(歧管气压)提供给控制器12的质量空气流量传感器120、歧管气压传感器122和节气门入口压力传感器123。
[0026]排气通道48可接收来自汽缸30的排气。排气传感器128被示出为连接至涡轮机62和排放物控制装置78上游的排气通道48。传感器128可选自用于提供排气空气/燃料比的指示的各种合适的传感器，例如，诸如线性氧传感器或UEG0(宽域或宽范围排气氧)、双态氧传感器或EG0、N0x、HC或⑶传感器。排放物控制装置78可以是三元催化转换器(TWC)、N0x捕获器、各种其他的排放物控制装置、或它们的组合。
[0027]图1还示出了包含有连接至进气通道42的进气传感器129。传感器129可以是任意合适的用以提供进气氧含量的指示的传感器，例如，诸如线性氧传感器或UEGO(宽域或宽范围排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热EGO)、N0x、HC或⑶传感器。在一些实施方式中，如图1所示，传感器128和129均可包含在发动机10中，然而在其他实施方式中，可包含传感器128和129中的一个而不包含另一个。
[0028]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)来测量。可选地，基于诸如速度、负载、AFR、点火延迟等的发动机操作条件可推断出排气温度。
[0029]图1中将