积分的燃料催化剂监控器的制造方法

积分的燃料催化剂监控器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于监控被联接至发动机的排放装置的方法。在一种示例方法中，该方法包含：在减速燃料切断持续时间之后，基于致使传感器变得比阈值更富所需的富产物量指示排放装置的退化。所需的富产物量与排放装置中存储的氧量有关。
【专利说明】积分的燃料催化剂监控器

【技术领域】
[0001]本公开涉及一种催化剂监控系统。

【背景技术】
[0002]联接至燃烧发动机的排气的三元催化剂装置减少了燃烧副产物，诸如一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物。然而，随着催化剂装置老化，其存储氧的能力降低，导致效率降低。为了确定催化剂装置的效率，系统监控装置存储氧的能力。
[0003]一种监控催化剂性能的方法包括在减速燃料切断(DFSO)事件之后运行催化剂监控器，因为这种运转可以为监控排放装置中的催化剂的效率提供有利状况。具体地，在DFSO之后运行监控程序会减少对使发动机以稀燃模式运转以便使催化剂饱和的需要。另外，在DFSO期间，当发动机旋转并泵送空气通过催化剂时不喷射燃料，因此催化剂饱和可以比在稀发动机运转期间更快且更彻底地发生，降低了过饱和的风险。
[0004]然而，发明人在此已经认识到，这样的方法可能具有在被应用于催化剂与发动机之间的长度不同的一些列车辆时提供准确信息方面有问题。例如，开始求和提供给催化剂的富产物量的点可能不能良好与燃料喷射的恢复有关。


【发明内容】

[0005]一种解决上述问题的示例方法可以包括提供用于监控被联接至发动机的排放装置的方法。该方法包含:在减速燃料切断持续时间之后，基于致使下游传感器变得比阈值更富所需的富产物的总量指示排放装置的退化，当下游传感器开始偏移远离稀读数时开始总量的求和。例如，通过在正确情况下开始这些产物的求和(例如，积分)，引起传感器从稀切换为富所需的富产物量可以与排放装置中存储的氧量更准确地相关。以此方式，即使当催化剂与发动机之间的距离从一种车型到下一种车型发生变化时，也可以减少以另外的方式引入的延迟误差。这对于诸如示例豪华轿车中车辆装配中是特别属实的，其中对于给定排放系统的不同应用会引入显著的长度变化。
[0006]另外，发明人已经认识到，即使下游传感器在更远的下游，其远离稀值的最初偏移也提供富反应物实际到达催化剂时的最准确指示。因此，尽管使用最下游传感器来开始积分是与直觉相反的(因为传统想法是它会具有最大延迟)，但这样的方法实际上改善了估计结构的可重复性。另外，它消除了以任何试图依靠上游传感器开始求和的方式引入的误差，因为上游传感器对富反应物具有相对延迟反应。
[0007]因此，排放装置退化的指示可以基于存储的氧量。排放装置退化的指示可以进一步基于导致这些参数对退化的指示有影响所需的富产物的输送期间的空气质量和温度。
[0008]在此方法中，可以通过积分的燃料度量确定氧存储能力。此外，由于在催化剂饱和时的DFSO期间几乎没有燃烧发生，因此可以减少催化剂过饱和的负面影响。
[0009]应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的一些概念。这并不意味着辨别要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围仅由随附在具体实施例之后的权利要求确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1示出了具有被联接至发动机排气系统的排放控制装置的多缸发动机中的一个汽缸的示意图。
[0011]图2示出了用于在减速燃料切断持续时间之后开始催化剂监控的示例程序。
[0012]图3A、图3B和图3C示出了在减速燃料切断、催化剂重新启动事件之后监控排放控制系统时的系统部件的示例空气-燃料变化。
[0013]图4示出了用于在减速燃料切断、催化剂重新启动事件之后监控排放控制系统的示例程序。
[0014]图5示出了包括对氧存储能力积分中的空气质量和催化剂温度变化的补偿的程序。
[0015]图6A示出了用于空气质量补偿的示例函数。
[0016]图6B示出了用于催化剂温度补偿的示例函数。

【具体实施方式】
[0017]以下描述涉及用于在减速燃料切断事件之后监控排放控制系统的系统和方法。图1示出了具有被联接至排气的排放控制装置的示例燃烧发动机。在DFSO事件之后，响应于退出DFSO事件的驾驶员踩加速器踏板和下游氧传感器远离其在DFSO事件期间达到的稀读数的移动，催化剂监控程序可以开始。图3A、图3B和图3C分别示出了燃料喷射器、排放控制装置上游的空气-燃料传感器和排放控制装置下游的空气-燃料传感器在示例催化剂监控事件期间的空气-燃料变化的示例。图4所示的示例催化剂监控程序基于引起传感器变得比阈值更富所需的富产物量确定排放控制装置中的催化剂的氧存储能力(OSC)。在一个示例中，传感器可以位于全部容积处。在另一示例中传感器可以位于部分容积处。例如，如果OSC低于阈值，程序可以指示催化剂退化状况。由于空气质量和催化剂温度是OSC计算中的变化源，所以空气质量和催化剂温度补偿可以应用于如图5和图6的示例中示出的OSC计算。
[0018]转向图1，示出了多缸发动机10的一个汽缸的示意图，发动机10可以被包括在汽车的推进系统中。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置130来自车辆操作者132的输入控制。在这个示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于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的燃烧室(即汽缸)30可以包括燃烧室壁32，活塞36被设置在其中。活塞36可以被联接至曲轴40，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统联接至车辆的至少一个驱动轮。此外，启动马达可以经由飞轮联接至曲轴40，以实现发动机10的启动运转。
[0019]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可以经由各自的进气门52和排气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中，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。
[0020]燃料喷射器66被显示为以如下构造布置在进气道44中，该构造提供到燃烧室30上游的进气道的所谓的燃料进气道喷射。燃料喷射器66可以经由电子驱动器68与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地喷射燃料。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道的燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器。在一些实施例中，燃烧室30可以可替代地或另外地包括直接联接至燃烧室30的燃料喷射器，其用于以所谓的直接喷射的方式将燃料直接喷射到燃烧室30中。
[0021]进气道42可以包括具有节流板64的节气门。在这个具体的示例中，控制器12可以通过提供给被包括在节气门62内的电动机或执行器改变节流板64的位置，这种构造通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门62可以被操作为改变提供给燃烧室30以及其他发动机汽缸的进气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号TP提供给控制器
12。进气道42可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气质量传感器122，用于向控制器12提供各自的信号MAF和MAP。
[0022]在选择的运转模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统88可以经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。尽管示出了火花点火部件，但在一些实施例中，不论具有或不具有点火火花都可以以压缩点火模式使发动机10的燃烧室30或一个或更多个其他燃烧室运转。
[0023]氧传感器126被显示为联接至排放控制装置70上游的排气道48。传感器126可以是用于提供排气空燃比指示的合适传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EG0、HEG0(加热型EGO) >NOx,HC或CO传感器。排放控制装置70被显示为沿排气氧传感器126下游的排气道48布置。装置70可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。在一些实施例中，在发动机10的运转期间，排放控制装置70可以通过使发动机中的至少一个汽缸在特定空燃比内运转而周期性地重置。全容积(全容积)氧传感器76被显示为联接至排放控制装置70上游的排气道48。传感器76可以是用于提供排气空燃比指示的合适传感器，诸如开关型氧传感器，包括双态氧传感器或EGO和/或HEG0(加热型EG0)传感器。另外，多个氧传感器可以被布置在排放控制装置内的部分容积位置处。温度传感器72可以被布置在排放控制装置70的上游，以监控进入排放控制装置的排气的温度。应当理解，图1所示的传感器位置仅是各种可能配置的一个示例。例如，排放控制系统可以包括具有近联催化剂的部分容积装置(set-up)。
[0024]控制器12在图1被示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口 104、在这个具体示例中作为只读存储器片106示出的用于可执行程序和校准数值的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存取器110和数据总线。控制器12可以接收来自联接至发动机10的传感器的各种信号，除了之前所讨论的那些信号外，还包括来自空气质量流量传感器120的进气质量空气流量计(MAF)的测量；来自联接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);来自联接至曲轴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);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来自传感器122的歧管绝对压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号可以被用来提供进气歧管内的真空或压力的指示。注意，可以使用上述传感器的各种组合，例如有MAF传感器而没有MAP传感器，反之亦然。在化学计量比运转期间，MAP传感器可以给出发动机扭矩的指示。此外，该传感器连同所检测的发动机转速可以提供进入气缸内的充气(包括空气)的估算。在一个示例中，也用作发动机转速传感器的传感器118可以在曲轴的每次旋转产生预定数量的等间距脉冲。此外，控制器12可以与集群显示装置136通信，例如以警告驾驶员发动机或排气后处理系统中的故障。
[0025]存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器102执行的指令，用于执行以下所述方法以及期望但没有具体列出的其他变体。
[0026]现在转向图2，示出了用于在DFSO持续时间之后开始催化剂监控的示例程序。在DFSO事件之前，发动机可以以大体化学计量比(例如，在化学计量空燃比I之内振荡)运转。在200处，程序确定DFSO进入条件是否满足。DFSO进入条件可以基于各种车辆和发动机工况。具体地，在200处，程序可以利用车辆速度、车辆加速度、发动机转速、发动机负荷、节气门位置、踏板位置、变速器挡位位置以及各种其他参数中的一个或更多个的组合来确定DFSO进入条件是否已经满足。在一个示例中，DFSO进入条件可以基于发动机转速低于阈值。在另一示例中，DFSO进入条件可以基于发动机负荷低于阈值。在另一示例中，DFSO进入条件可以基于加速器踏板位置。
[0027]如果在200处DFSO进入条件满足，程序进入到202，并激活DFS0。在DFSO期间，当发动机旋转并泵送空气通过排放装置时，发动机在没有燃料喷射的情况下运转。在此期间，排放控制装置中的催化剂通过氧被重新激活。
[0028]DFSO事件可以继续存在直至退出DFSO的条件满足为止。例如，可以基于驾驶员踩加速器踏板或车辆速度到达阈值结束DFSO事件。在204处，程序确定退出DFSO的条件是否满足。如果在204处退出DFSO的条件不满足，程序继续监控可以指示结束DFSO事件的各种发动机和车辆运转参数。例如，程序可以监控驾驶员踏板位置。在204处，一旦退出DFSO的条件，例如响应于驾驶员踩加速器踏板、车辆速度到达阈值和/或发动机负荷到达阈值，程序就进入到206。
[0029]在206处，程序确定开始催化剂监控程序的进入条件是否满足。例如，程序可以确定DFSO持续时间是否长到足以使排放控制装置中的催化剂充分饱和。指示DFSO事件长到足以使催化剂充分饱和可以提高催化剂监控程序的准确性。例如，如果在运行催化剂监控程序之前没有使排放装置中的催化剂充分饱和，错误的退化指示可能会发生。例如，如果减速燃料切断的持续时间大于阈值，那么在206处，程序可以指示DFSO事件没有足够长。例如，阈值可以基于在DFSO持续时间结束的时候或之前传感器为稀。此外，由于在发动机旋转并泵送氧通过排放控制装置时没有喷射燃料，离开发动机的排气大体上由氧组成。因此，在DFSO事件期间使排放装置中的催化剂饱和可以充分降低与催化剂过饱和相关的风险。
[0030]如果在206处开始催化剂监控程序的进入条件没有满足，例如，如果DFSO事件没有足够长，则程序进入到208。在208处，程序在没有开始监控程序的情况下激活燃料供给。然而，如果在206处开始催化剂监控程序的进入条件满足，例如，如果DFSO事件足够长，程序进入到步骤210。
[0031]在210处，激活燃料供给并开始催化剂监控程序。例如，在210处开始的监控程序可以基于引起传感器变得比阈值更富所需的富产物的总量指示排放装置的退化。在一个示例中，传感器可以被布置在全部容积处。在另一示例中，传感器可以被布置在部分容积处。引起传感器变得比阈值更富所需的富产物量与排放装置中存储的氧量有关。因此，催化剂退化的指示可以基于催化剂中存储的氧量。
[0032]在210处开始的监控程序中的催化剂退化的指示可以进一步基于所需富产物输送期间的空气质量和催化剂温度。催化剂温度和空气质量均可以引起在210处开始的监控程序的变化。例如，当空气质量增加时，净化燃料存在于催化剂中的时间量将会增加，从而导致净化燃料的还原率的减小。同样，当催化剂的温度增加时，净化燃料的还原率会增加。
[0033]在一个不例中，空气质量可以基于来自质量空气流量传感器(例如图1中的传感器120)的读数。在另一示例中，空气质量可以基于多个传感器读数中的一个或更多个。在另一示例中，可以基于各种发动机运转参数建立空气质量的模型。例如，可以通过发动机的排气装置中布置的多个传感器中的一个或更多个来确定催化剂温度。在另一示例中，可以基于各种发动机运转参数建立催化剂温度的模型。由于催化剂退化的指示可以基于空气质量和排气温度，因此监控程序可以不限于仅怠速或低负荷状况。例如，如果没有在使催化剂充分饱和的DFSO事件之后立即要求高转速或高负荷，由于包括空气质量和催化剂温度补偿，因此仍可以有效地进行催化剂监控。
[0034]图3A、图3B和图3C分别示出了示例催化剂监控事件期间的燃料喷射器、排放控制装置上游的空气-燃料传感器和排放控制装置下游的空气-燃料传感器在DFSO持续时间之后的空气燃料变化的示例。图3B和图3C所示的示例空气-燃料信号可以是来自HEG0、UEGO或任何合适的排气传感器的信号。例如，尽管图3B示出了来自HEGO传感器的示例信号，但UEGO传感器反而可以被布置在催化剂上游的排气管道中。在这样的情况下，会使图3B所示的示例信号翻转。
[0035]例如，如在上文中关于图2的程序所描述的DFSO在图3A、图3B和图3C中的300处开始。如图3A所示，在发动机旋转并泵送空气通过排放装置时的DFSO持续时间302期间没有喷射燃料。因此，在DFSO期间，使排放装置中的催化剂氧饱和。在此运转期间(诸如阶段302期间)，下游空燃比传感器在稀极限读数处饱和，稀极限读数可以是可能来自传感器的最大稀读数(当实际净化空气正经过传感器时)。注意，在一个示例中，最大值可以随着工况和传感器的老化而变化。因此，本文中所描述的程序可以适应性地学习DFSO运转期间的最大或极限稀读数，用于识别在DFSO结束和燃料喷射重新激活之后提供的富产物积分的开始的随后比较。
[0036]具体地，在304处，响应于驾驶员踩加速器踏板，发动机退出DFSO运转，并以顺序次序重新开始到每个发动机汽缸的燃料喷射。如上所述，催化剂监控程序是否开始取决于DFSO持续时间302是否长到足以使排放装置中的催化剂充分饱和并且下游传感器饱和到其最大稀极限值。可以通过下游空气-燃料传感器是否在DFSO持续时间302结束的时候或之前的点处(例如在如上文中所述的图3C中的点306处)读取到充分稀的值来确定催化剂和下游传感器的充分饱和。例如，如果驾驶员在304处踩加速器踏板以退出在点306之前的点处发生的DFS0，由于催化剂没有充分饱和，那么催化剂监控将不会开始。
[0037]然而，在图3A、图3B和图3C的示例中，当催化剂充分饱和时，驾驶员踩加速器踏板在点304处发生。因此，催化剂监控程序在DFSO持续时间302之后的点304处开始。如图3A所示，在304处，当催化剂监控运行时，响应于驾驶员踩加速器踏板，发动机以富燃料喷射的方式运行。
[0038]在点304之后，催化剂监控程序被用来基于从燃料喷射开始到308处的下游传感器稀至富的转变所输送的富排气产物量指示排放装置退化。如在本文中所描述的，从发动机到排放控制装置的排气通道长度会影响富排气产物求和的开始。如在下文中所描述的，由于下游传感器的移动与实际到达被监控的排放控制装置的富产物最准确相关，因此下游传感器远离304处的稳定稀极限值的移动(例如读数远离极限值某一阈值的偏移)会触发求和的开始。在一个示例中，求和或积分只在下游传感器已经将阈值升至304处的稀极限值之上(比304处的稀极限值更稀)之后开始，并继续直至下游传感器改变(例如，通过叉乘化学计量比或另一相关阈值)远离稀读数。因此，在一个示例中，积分或求和的开始并非基于完全设置在排放装置的上游的上游空燃比传感器，诸如，等待上游空燃比传感器到达化学计量比的阈值内(然而，进行积分的方式可以基于上游空燃比传感器，如图4的404处所示的)。
[0039]继续图3的绘图，在310处指出的最初时间延迟期间，在燃料喷射重新开始之后，积分仍没有开始，因为富反应物由于沿排气通道行进的时间延迟还没有充分到达排放控制装置。如上所述，对于改装车辆(诸如豪华轿车)而言，该延迟可以比图3C所示的延迟显著更长，并且因此引起估计的存储氧的错误。而且，积分只在下游传感器移动远离稀极限值某一阈值量之后(诸如持续时间313开始的时候)。然而，在上游空气-燃料传感器在范围内之前，富排气产物量可以基于独立于上游空气/燃料传感器的排气空燃比的估计。例如，排气空燃比的估计可以基于能够根据燃料喷射器脉冲宽度(例如，转换为燃料质量的积分的脉冲宽度)确定的喷射的燃料量。在此持续时间之后，当上游传感器在范围内时，例如在点312处，富排气产物量可以基于用于保持催化剂监控事件的持续时间314的上游空气-燃料传感器(例如，基于下文中所描述的方程式)。
[0040]在308处，下游传感器稀至富的转变可以基于图3C中的316处所示的可变切换阈值。例如，可以基于各种发动机、排气、和/或传感器运转参数增加或减小切换阈值。一旦下游传感器在点308处从稀转变到富，监控程序就会结束，并且发动机返回至化学计量比运转。
[0041]现在转向图4，示出了用于在减速燃料切断事件之后监控排放控制系统的示例程序，其中排放装置中的催化剂充分氧饱和。图4的程序可以被用于基于引起传感器变得比阈值更富所需的燃料量指示排放控制装置的退化。在一个示例中，传感器变得比阈值更富可以包括传感器从读数稀切换为读数富。在另一示例中，传感器变得比阈值更富可以包括传感器基于阈值从读数稀切换为读数更稀。在图4中的示例程序中，退化的指示基于DFSO持续时间之后的排放控制装置中存储的氧量，例如，如通过阈值所表示的。当DFSO持续时间足够长时，可以在氧存储能力确定之前使排放装置中的催化剂充分氧饱和。例如，可以通过全容积传感器读数稀来指示催化剂在DFSO事件期间的充分饱和。
[0042]如上所述，可以通过积分的燃料度量确定氧存储能力。因此，与间接监控方法相t匕，可以实现催化剂活性的更小相对变化的检测。可以通过依赖于空气质量(AM)和空气/
燃料化学计量比(λ)的以下方程式来确定排放控制装置的氧存储能力:
/ \
f AM I I
[0043]ΞΞΙ I rmrmr.r.r.r.r.r.r..r.r.r.r.-.r.-.?ι
^ K λ
V J
[0044]上面方程式中的空气/燃料化学计量比(λ)是进入排放装置的排气的空气/燃料化学计量比(λ)。例如，空气/燃料化学计量比(λ)可以通过排放装置上游的空气-燃料传感器进行测量或基于喷射的燃料量进行估计。在另一示例中，空气/燃料化学计量比(λ)可以基于传感器读数与基于各种发动机运转参数的估计的组合。如图3所示，在DFSO事件之后且在下游空燃比传感器移动至小于最大稀值(例如，在图3中的313处)之后的开始的第一持续时间内，空气/燃料化学计量比(λ)可以基于排气空燃比的估计，例如基于燃料喷射量、进气增压等。在第一持续时间之后的第二持续时间(例如，图3中的持续时间314)内，空气/燃料化学计量比(λ)可以基于上游传感器。如上所述，持续时间313只在下游传感器移动远离其在DFSO期间(诸如在304处)到达的最大稀值之后开始。
[0045]上面方程式中的参数K表示化学计量空燃比。化学计量空燃比K取决于发动机所使用的燃料类型，例如汽油、乙醇、汽油-乙醇混合物和甲醇。例如，当发动机使用汽油时，K = 14.7。此外，各种调节器可以应用于积分，以补充发动机所使用的燃料的类型和成分。例如，调节器可以应用于上面的积分，以补偿燃料中的甲醇的百分比。
[0046]上面方程式中的OSC积分可以在DFSO事件之后开始，其中排放装置中的催化剂充分氧饱和。例如，如图3C所示，在DFSO持续时间之后，如果全容积传感器在DFSO持续时间结束之后不再读出足够稀的值(如通过指示DFSO事件长到足以使饱和催化剂的阈值确定的)，OSC积分可以开始，并执行图4的程序。
[0047]在图4中，当在400处开始催化剂监控的条件满足，程序进入到402。在402处，响应于驾驶员踩加速器踏板退出DFS0，富燃料供给开始，但OSC积分还没有开始。如在403出所示，在图4中的404处大致指示的OSC积分只可以在下游空燃比传感器移动远离其最大稀读数某一阈值量之后开始，并且可以继续直至下游传感器在414处从读数稀切换为读数富。以此方式，处理发动机排气装置与排放控制装置之间的排气管长度的不同变化是可能的。例如，带有具有非临时性存储器(其中带有执行本文中所描述的示例程序)的控制器的第一车辆可以具有相对更短的排气管长度，并且因此具有更小的时间延迟310，而带有具有非临时性存储器(其中带有相同指令)的第二控制器的第二车辆可以具有相对更大的排气管长度，并且因此具有更大的时间延迟。但是，通过基于如在本文中所描述的下游传感器移动而开始富反应物的积分，两种车辆都可以实现准确的氧存储估计和催化剂诊断。
[0048]在一个示例中，传感器稀至富的转变可以基于切换阈值。切换阈值可以基于发动机、车辆和/或空气-燃料传感器工况。例如，切换阈值可以基于通过空气-燃料传感器检测到的空燃比的变化量。在另一示例中，切换阈值可以基于空气-燃料传感器的敏感性。
[0049]在404处大致指示了 OSC积分。在406处，程序确定排放装置上游的空气_燃料传感器(例如，图1中的传感器126)是否在范围内。例如，在燃料喷射被切断时的DFSO期间，上游传感器读数稀。然而，在DFSO之后，当燃料供给重新开始时，即使下游空燃比传感器指示富反应物已经到达排放控制装置，上游传感器也可以不立即回到范围值内，并且因此可能不会准确地反应正确空燃比。传感器进入范围内所花费的时间是可变的，并且取决于各种参数。例如，传感器位置、传感器老化和燃料改变都会影响传感器提供准确地反应正确空燃比的信号的时间。
[0050]如果在404处上游传感器不在范围内，例如直接在退出DFSO之后或在退出DFSO之后不久，程序进入到406。在406处，程序开始利用基于自适应燃料的开环预测的OSC积分(如上所述的)。例如，可以通过λ = 给出上面OSC方程式中的空气/燃料化学计量比(λ)，其中λ_是通过基于自适应燃料的开环预测调整的所需λ。在一个示例中，当λ ffleas> λ req+cal_offset时，基于自适应燃料的开环预测可以在OSC积分中使用，其中λ _s是通过上游空气-燃料传感器测量的λ，而cal_0ffset是被用来确定传感器是否在范围内的阈值。在406处，可以使用基于自适应燃料的开环预测，直至上游空气-燃料传感器输出在范围内为止。当在406处传感器在范围内时，OSC积分继续使用在410处通过上游传感器测量的λ_。
[0051]通过在OSC积分中包括基于自适应燃料的开环预测，可以在监控过程中去除作为噪声系数的传感器位置。另外，可以减少传感器老化的影响。监控过程中的剩余噪声由适应的燃料控制系统起作用的良好程度指示。另外，在此方法中还可以减少传感器漂移。
[0052]利用406处的开环预测和408处的测量的λ值的两个积分步骤还包括410处的对空气质量和催化剂温度的变化的补偿。在500处示出了图5的程序中的每个OSC积分步骤期间的对空气质量和催化剂温度的补偿。催化剂温度和空气质量都是在上面关于OSC积分方程式描述的积分的燃料度量的显著变化源。例如，在不包括图5中的步骤502处的空气质量补偿步骤的情况下，通过上面方程式描述的积分的燃料度量会随着空气质量的增加而减小。因此，尽管上面OSC公式包括方程式中的空气质量，但它没有表征空气质量的全部影响。
[0053]例如，以完全饱和的催化剂(例如，100%存储的氧)开始，随着存储的氧被消耗，存储的氧的去除速率会逐渐下降。然而，一旦表面氧被全部消耗，速率会迅速下降，因为催化剂的二氧化铈中存储的体积氧会更难以减少。在固定速率的还原剂输送(例如，恒定的空气质量和富λ)下，当存储的氧的减少速率降至还原剂输送速率之下时，即使存储的氧没有被完全消耗，全容积传感器也可以从读数稀切换为读数富。对于给定的温度，测量的存储的氧量然后会随着还原剂输送速率增加而减小。
[0054]此外，当催化剂的温度增加时，排气成分(例如，HC)的还原率会增加。因此，通过上面方程式描述的积分的燃料度量会随着催化剂温度的增加而增加。
[0055]因此，为了获得更准确的催化剂监控的OSC确定，OSC积分可以还包括图5中的502处所示的对空气质量的补偿和图5中的504处所示的对催化剂温度的补偿。例如，可以通过以下方程式给出对空气质量和催化剂温度的补偿:
{αμ( I I
[0056]OSC = ? —丄—I.FN(AM) ■ FN(CatTemp) ■ dt
K I1 J
[0057]上面方程式中的OSC乘数FN(AM)和FN(CatTemp)分别是提供空气质量和催化剂温度补偿的函数。在一个示例中，OSC乘数FN(AM)和FN(CatTemp)可以是依赖于发动机和排气系统运转参数的预定函数。在另一示例中，OSC乘数FN(AM)和FN(CatTemp)可以基于在发动机运转期间通过多个传感器的一个或更多个测量的质量空气流量和催化剂温度。
[0058]图6Α示出了用于空气质量补偿OSC乘数的作为空气质量的函数的示例函数FN(AM)。在这个示例中，为了补偿如上所述的随着空气质量增加而减小的积分的燃料度量，OSC乘数FN(AM)会随着空气质量的增加而增加。因此，基于更高的空气质量，氧存储量被确定为更闻。
[0059]图6B示出了用于催化剂温度补偿OSC乘数的作为催化剂温度的示例函数FN(CatTemp)。在这个示例中，为补偿如上所述的随着催化剂温度增加而增加的积分的燃料度量，OSC乘数FN(CatTemp)会随着催化剂温度的增加而减小。因此，基于更高的温度，氧存储量被确定为更低。
[0060]返回至图4，在404处OSC积分程序继续利用空气质量和催化剂温度补偿的OSC积分，直至在414处传感器从读数稀切换为富值。如上所述，从稀至富的传感器切换可以基于稀切阈值。当在414处传感器读数富时，OSC积分停止，并且在步骤416发动机切换为稀或化学计量比运转。
[0061]例如，如果通过404处的程序确定的氧存储能力低于阈值，那么可以指示排放控制装置的退化。例如，指示出现在群集显示器上，以使驾驶员警觉。
[0062]注意，在本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所描述的各种动作、操作或功能可以所示顺序、并行地被执行，或者在一些情况下被省略。同样，实现在本文中所描述的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图示说明和描述而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略，所示出的动作或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的代码。
[0063]应认识到，在本文中所公开的配置和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造和其它的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
[0064]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子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他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而得要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、等同或不同，都被认为包括在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种用于监控被联接至发动机的排放装置的方法，其包含: 在减速燃料切断持续时间之后，基于致使下游切换传感器变得比阈值更富所需的富产物的总量指示所述排放装置的退化，当所述下游传感器开始偏移远离稀读数时开始所述总量的求和。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器是全容积传感器，而所述阈值大体在化学计量比处，并且其中所述稀读数是在所述减速燃料切断期间达到的最大稳定稀读数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中致使所述传感器从稀切换为富所需的富产物量与所述排放装置中存储的氧量相关，所述指示基于所存储的氧量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中当所述减速燃料切断持续时间大于阈值时执行所述指示，并且其中所述传感器是至少部分定位在所述排放装置下游的下游传感器，并且其中所述求和的开始并非基于完全定位在所述排放装置上游的上游空燃比传感器。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述阈值基于在所述减速燃料切断持续时间结束的时候或之前所述传感器为稀。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示进一步基于所需富产物的输送期间的空气质量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示进一步基于所需富产物的输送期间的温度。
8.根据权利要求3所述的方法，其中当上游传感器不在范围内时所述存储的氧量基于自适应基于燃料的开环预测，而当所述上游传感器在范围内时，所述存储的氧量基于所述上游传感器。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述排放装置是三元催化剂，所述方法还包含在所述减速燃料切断之前使所述发动机以大体化学计量比运转。
10.根据权利要求1所述的方法，其中从稀至富的传感器切换基于切换阈值。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述切换阈值基于发动机工况。
12.一种用于监控被联接至燃烧发动机的排放控制装置的系统，其包含: 空气-燃料传感器，其被联接至所述排放控制装置的催化剂材料容积的下游； 控制系统，其具有计算机存储介质，所述计算机存储介质在其上带有被编码的指令，所述指令包含: 基于发动机工况开始减速燃料切断的指令； 在所述减速燃料切断之后，响应于驾驶员踩加速器踏板开始燃料供给的指令； 在所述驾驶员踩加速器踏板之后，基于从所述燃料供给开始之后并且在所述空气-燃料传感器从在所述减速燃料切断至所述空气-燃料传感器从稀到读数富的切换期间到达的稀值移动远离阈值量之后输送的富产物的总量，指示所述排放控制装置退化的指令。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述空气-燃料传感器是被联接在监控的催化剂材料的全部容积下游的全容积传感器，并且其中所述稀值是极限稀值。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述排放控制装置是三元催化剂。
15.一种用于具有催化剂装置的发动机的方法，其包含: 当所述发动机旋转并泵送空气时执行燃料切断事件，然后； 重新开始燃料喷射；以及 如果所述燃料切断事件充分持续以致于下游空气-燃料传感器到达最大稀值，基于从远离所述最大稀值的所述空气-燃料传感器的最初偏移到稀至富的转变输送的富排气量指示退化。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述催化剂装置是三元催化剂，并且其中所述富排气量基于空气质量和上游空气-燃料传感器。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，在燃料喷射重新开始之后且在上游空气-燃料传感器在范围内之前的最初持续时间期间，所述富排气产物量基于排气空燃比的估计并且不依赖于所述上游空气-燃料传感器；以及在所述最初持续时间之后，所述富排气产物量基于所述上游空气-燃料传感器。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述指示进一步基于在所述点之后但在所述稀至富传感器转变之前的空气质量和排气温度。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述指示基于所述催化剂装置的氧存储量，所述氧存储量基于所述富产物量、所述空气质量和排气温度，其中基于更高空气质量，所述氧存储量被确定为更高，而基于更高温度，所述氧存储量被确定为更低。
【文档编号】F01N11/00GK104141524SQ201410188061
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2013年5月10日
【发明者】M·J·于里克, I·H·马基, P·库马尔, M·卡斯迪 申请人:福特环球技术公司