响应于电阻和阻抗的氧传感器控制的制作方法_4

文档序号:9920298阅读:来源:国知局
值。在氧传感器的当前状态下,应用更新的阻抗设定值现在将产生期望的传感器温度。
[0061]正如上文所述,在一些实施方式中,加热器207的温度可用于估算氧传感器200的温度。由于它们紧密的物理接近,加热器207的温度可用于估算氧传感器200的温度。然而,由于它们的小分离,可存在加热器207的温度和氧传感器200的温度之间的差值——例如,当氧传感器200从加热器移动至另一个区域(例如,感测单元226和栗送单元228中的一个),可发生少量的热损失。这样,基于加热器207的温度确定氧传感器200的温度可包括调整加热器温度弥补(account for)该差值。该调整可包括例如热梯度因素,其可针对一个或多个输入(例如,表示加热器207的三维位置和感测单元226与栗送单元228中的一个或两个的三维位置之间的差值的三个笛卡尔输入)输出温度调整。
[0062]因此,在上述方法中,在确定了传感器温度对应期望的传感器温度时,可确定氧传感器200的更新的阻抗设定值,其中,基于加热器207的电阻确定传感器温度。然而,应该意识到,在不背离本公开的范围的情况下,可使用其他方法确定氧传感器200的温度是否对应于期望的传感器温度。
[0063]可以以各种合适的频率更新氧传感器200的阻抗设定值。在一些实例中,在确定了氧传感器200的温度对应于每个车辆驾驶循环的期望传感器温度时可将阻抗设定值更新为测量的瞬时传感器元件阻抗。
[0064]应该意识到,确定氧传感器200的温度可包括确定其构成元件中的一个或多个的温度。例如,可确定感测单元226的温度和/或栗送单元228的温度并将其看作是整个氧传感器200的温度。在本实例中,可使用热梯度因素来弥补加热器207与感测单元226和栗送单元228中的一个或两个之间的差值。
[0065]通过保持更新的且准确的阻抗设定值(其应用产生期望的氧传感器温度),可补偿氧传感器的阻抗-温度关系的变化(例如,由于零件间变化、老化)。因此,氧传感器的输出及其得出的参数可显示提高的准确性,这样进而导致排放物的减少、燃料经济性的提高、以及车辆驾驶性能的提高。此外,通过避免应用会导致过度传感器温度的阻抗设定值可延长氧传感器的使用寿命。
[0066]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300的流程图。例如,方法300可用于确定氧传感器200的加热器207的电阻-温度传递函数(图2)。在一些实例中,方法300可用于更新现有的电阻-温度传递函数,而在其他实例中,该方法可用于得出新的电阻-温度传递函数。
[0067]在方法300的302中,确定操作条件是否适于确定氧传感器加热器的电阻和温度。估算操作条件可包括确定是否已经发生车辆接通。估算操作条件还可包括在车辆接通之前,确定相关的发动机是否已关闭(例如,闲置)了至少阈值持续时间。阈值持续时间可对应于在其终了时发动机和氧传感器均已冷却至大致环境温度(例如,在10°c至30°C之间)的持续时间。如果确定已经发生车辆接通,并且已经关闭发动机至少阈值持续时间(YES),那么方法300进行至304。如果未满足这些条件(NO),则结束方法300。在这种情况下,先前确定的氧传感器加热器的电阻-温度传递函数可用于实施文本所述的加热器和传感器控制。
[0068]在方法300的304中,确定加热器的温度。在一些实例中,使用定位在发动机或车辆中的各种位置的温度传感器可确定加热器温度,因为由于阈值持续时间的终了,发动机和氧传感器处于大约相同的温度。例如,使用环境温度传感器可测量加热器温度。在其他实施方式中,以其他方式可推断出加热器温度。304中确定的加热器温度可以是诸如环境温度的第一温度一一例如,在10°C至30°C之间的温度。
[0069]在方法300的306中,确定加热器的电阻。加热器电阻的确定可包括将预先确定的电压施加给加热器并且测量产生的电流,以及基于电压和电流计算电阻(例如,当加热器在欧姆条件下进行操作时通过欧姆定律)。
[0070]304中确定的加热器温度和306中确定的加热器电阻一起可构成用于确定加热器的电阻-温度传递函数的第一数据点。
[0071]在方法300的308中,确定加热器的第二电阻-温度数据点。在一些实例中,第二数据点可包括通过在给定温度下由组成加热器的材料显示的电阻;不管其物理配置,在给定温度下整个加热器可显示该电阻。在一些实例中,第二数据点可以是材料的已知的固定电阻一一例如,对于加热器由铂(例如,具有非常少的晶粒边界的纯铂)的特定成分组成的实施例而言OK时为O Ω。在该实例中,确定第二数据点可包括从存储器中检索出第二数据点,因为其是已知的。因此,该第二数据点可包括不同于第一加热器温度的第二加热器温度,并且可与预先确定的加热器电阻配对。然而,在其他实例中,可取样第二电阻(例如,在如下文所述的氧传感器的操作温度下)。
[0072]在方法300的310中,基于第一和第二数据点推测出加热器的电阻-温度传递函数。在一些实例中,电阻-温度传递函数是线性的,并且这样,基于第一和第二数据点通过计算传递函数的斜率可确定电阻-温度传递函数。通过第二数据点可给出y截距。然而,在电阻-温度传递函数为非线性的情况下,使用各种合适的曲线拟合技术,通过第一和第二数据点以及如本文所述的可被取样的潜在的附加数据点可推测出传递函数。因此,推测可包括基于第一和第二温度推测出加热器温度不等于第一和第二温度时的加热器电阻,这样可确定加热器温度不等于第一和第二温度时的加热器电阻。308之后,结束方法300。
[0073]根据方法300确定的电阻-温度传递函数可用于准确地控制氧传感器加热器,因此能够准确地控制氧传感器和期望的感测。
[0074]图4示出了说明一种确定氧传感器的阻抗设定值的方法400的流程图。方法400可用于确定阻抗设定值,例如,该阻抗设定值的应用产生氧传感器200的期望传感器温度(图2)。在一些实例中,方法400可用于更新现有的阻抗设定值,而在其他实例中,方法可用于得出新的阻抗设定值。
[0075]在方法400的402中,确定氧传感器的温度是否处于期望的传感温度。理想的传感器温度可以是操作温度,例如,在该操作温度,氧传感器提供期望的感测。在一些实例中,基于其相关的加热器的电阻可确定氧传感器温度一一例如,加热器的电阻-温度传递函数可用于获得与加热器的电阻相对应的温度。例如,根据方法300可确定传递函数。如果使用该传递函数,在一些实例中可对加热器温度进行调整以弥补加热器和氧传感器(例如,传感器的感测元件或单元)之间的热条件的不同。例如,该调整可包括热梯度因素。如果确定氧传感器未处于期望的传感器温度(NO),那么方法400返回至402。如果确定氧传感器处于期望的传感器温度(YES),那么方法400进行至404。
[0076]在方法400的404中,确定氧传感器的传感器元件的阻抗。传感器元件可以是氧传感器的感测单元(例如,图2的感测单元226)或栗送单元(例如,图2的栗送单元228)。如上文参照图2所述可确定传感器元件的阻抗。
[0077]在方法400的406中,将阻抗设定值设置为404中确定的传感器元件阻抗。阻抗设定值可用于控制氧传感器,以便当用于控制传感器时,导致氧传感器呈现期望的传感器温度(例如,操作温度)。因为阻抗设定值被设置为与期望的传感器温度相对应的阻抗,所以应用阻抗设定值控制氧传感器能够使传感器达到期望的传感器温度。
[0078]根据方法400确定的阻抗设定值可用于准确地控制氧传感器,从而能够准确地控制氧传感器和期望的感测。在一些实例中,通过图3的方法300确定的电阻-温度传递函数可用于确定加热器温度和/或氧传感器温度。响应于确定了氧传感器温度对应于期望的传感器温度(例如,起燃温度),可测量氧传感器阻抗并且将其设定为阻抗设定值,基于该阻抗设定值,可控制氧传感器(和加热器)——例如,可控制加热器的输出,以便氧传感器显示出该阻抗设定值,进而使氧传感器具有期望的传感器温度。
[0079]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500。特别是,曲线图500示出了标称电阻-温度传递函数502和更新的电阻-温度传递函数504。例如,可能已经为非老化氧传感器确定了传递函数502,而可能已经为处于老化状态的相同氧传感器,或为显示明显的零件间变化的不同氧传感器,确定了传递函数504。通常,传递函数504相对于传递函数502为电阻输入输出了更高的温度,尽管如此,应该意识到,传递函数的函数形式的差值仅为实例且不旨在限制。例如,根据图3的方法300可能已经确定了传递函数502和504中的一个或两个。在所述实例中,基于氧传感器加热器的取样的电阻505,通过传递函数504确定了温度506。如本文所述,温度506可用于控制氧传感器及其加热器。
[0080]图6示出了说明为氧传感器确定阻抗设定值的曲线图600。特别是,曲线图600示出了标称的阻抗-温度关系602和变化的阻抗-温度关系604,标称的阻抗-温度关系602说明了氧传感器(例如,传感器元件)的阻抗如何随着非老化氧传感器的温度而变化,以及变化的阻抗-温度关系604说明了处于老化状态和/或当具有明显的零件间变化时氧传感器的阻抗如何随着温度而变化。通常,相对于非老化的氧传感器,老化的氧传感器在给定温度下可显示出更高的阻抗。在所述实例中,期望确定更新的阻抗设定值(通过该阻抗设定值可控制氧传感器),以便当使用更新的阻抗设定值控制传感器时可达到期望的传感器温度。因此,确定氧传感器温度是否对应于期望的传感器温度。基于加热器电阻可进行确定一一例如且参照图5,温度506可以是根据更新的电阻-温度传递函数504确定的期望的传感器温度。这样,传递函数504可用于确定氧传感器温度是否对应于期望的传感器温度。当确定实现了该对应时,测量瞬时氧传感器阻抗(例如,传感器元件阻抗)并将其设定为更新的阻抗设定值606,以便根据更新的阻抗设定值控制氧传感器会产生期望的传感器温度。如图6可见,更新的阻抗设定值606大于对应于标称的阻抗温度关系602和与温度506相关的先前确定
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