用于催化剂传感器诊断的系统和方法与流程

本申请要求2016年12月9日提交的美国临时专利申请No.62/432,290的权益和优先权，该临时专利申请通过引用整体并入本文并用于所有目的。

技术领域

本公开涉及排气后处理系统。更具体地，本公开涉及操作排气后处理诊断系统。

背景技术：

内燃机的排放法规近年来越来越严格。环境问题促使世界许多地方对内燃机实施更严格的排放要求。政府机构，如美国环境保护局(EPA)，仔细监测发动机的排放质量，并设定可接受的排放标准，所有发动机必须根据法律遵守这些标准。例如，加州空气资源委员会(CARB)要求发动机系统诊断排放控制系统中使用的任何传感器，以发现可能影响排放水平的出错。

三元催化剂是化学计量比火花点火发动机(例如以汽油、乙醇和天然气为燃料的发动机)排放控制系统的关键部件。CARB要求发动机系统监测可能导致系统排放超过预定阈值的任何故障的三元催化剂。

技术实现要素：

一个实施例涉及一种装置，其包括处理电路，该处理电路构造成从位于催化剂入口上游的第一传感器接收指示上游空气-燃料当量比的第一信号，从位于催化剂入口下游的第二传感器接收指示下游空气燃料当量比的第二信号，至少部分地基于所接收的第一信号和所接收的第二信号确定催化剂的实际氧气存储容量，将实际氧气存储容量与最大存储容量进行比较，并响应实际氧气存储容量超过最大存储容量提供故障信号。该装置还包括通知电路，该通知电路构造成响应于接收到故障信号而提供指示第二传感器有故障的通知。

另一个实施例涉及一种装置，该装置包括处理电路，该处理电路构造成从位于催化剂入口上游的第一传感器接收指示上游空气-燃料当量比的第一信号，从位于催化剂入口下游的第二传感器接收指示下游空气-燃料当量比的第二信号，基于第一信号确定上游空气-燃料当量比的统计度量，基于第二信号确定下游空气-燃料当量比的统计度量，比较统计度量以确定差，并响应于超过预定阈值的统计度量差提供故障信号。该装置还包括通知电路，该通知电路构造成响应于接收到故障信号而提供指示第二传感器有故障的通知。

另一个实施例涉及一种装置，该装置包括处理电路，该处理电路构造成从位于催化剂入口上游的第一传感器接收指示上游空气-燃料当量比的第一信号。第一个信号定义了占空比。处理电路还构造成从位于催化剂入口下游的第二传感器接收指示下游空气-燃料当量比的第二信号，至少部分地基于第二信号调节占空比，并响应于占空比在预定时间段内不满足占空比范围提供故障信号。该装置还包括通知电路，该通知电路构造成响应于接收到故障信号而提供指示第二传感器有故障的通知。

另一个实施例涉及一种装置，该装置包括处理电路，该处理电路构造成从位于催化剂入口上游的第一传感器接收指示上游空气-燃料当量比的第一信号，从位于催化剂入口下游的第二传感器接收指示下游空气燃料当量比的第二信号，向发动机提供控制信号以产生期望的第一信号，至少部分地基于期望的第一信号预测预期的第二信号，将第一信号与期望的第一信号进行比较，当第一信号等于期望的第一信号时，确定第二信号和预期的第二信号之间的第二信号差，并且响应于第二信号差超过阈值差，提供故障信号。该装置还包括通知电路，该通知电路构造成响应于接收到故障信号而提供指示第二传感器有故障的通知。

另一个实施例涉及一种装置，该装置包括处理电路，该处理电路构造成接收来自点火电路的接通或断开信号，向发动机提供燃料切断或高空气占比(lean)运行信号，接收来自位于催化剂入口下游的传感器的指示下游空气-燃料当量比λ信号，并响应于指示下游空气-燃料当量比小于1的λ信号提供故障信号。该装置还包括通知电路，该通知电路构造成响应于接收到的故障信号而提供指示传感器有故障的通知。

这些和其他特征连同其组装和操作方式，将从以下结合附图的详细描述中变得显而易见。

附图说明

图1是根据示例实施例的具有控制器的排气后处理系统的示意图。

图2是根据示例实施例的与图1的排气后处理系统一起使用的控制器的示意图。

图3示出了根据示例实施例的诊断卡住(stuck)排气氧气传感器(EGO)的方法的流程图。

图4示出了根据示例实施例的在图3的方法的操作期间与第一EGO传感器相关联的第一λ和与第二EGO传感器相关联的第二λ随时间的曲线图。

图5示出了根据示例实施例的在图3的方法的操作期间与第一EGO传感器相关联的第一λ和与第二EGO传感器相关联的第二λ随时间的曲线图。

图6示出了根据示例实施例的诊断卡住EGO传感器的方法的流程图。

图7示出了根据示例实施例的在图6的方法的操作期间与第一EGO传感器相关联的第一λ和与第二EGO传感器相关联的第二λ随时间的曲线图。

图8示出了根据示例实施例的在图6的方法的操作期间与第一EGO传感器相关联的第一λ和与第二EGO传感器相关联的第二λ随时间的曲线图。

图9是根据示例实施例的由图1的排气后处理系统使用的反馈回路的示意图。

图10示出了根据示例实施例的诊断卡住EGO传感器的方法的流程图。

图11示出了根据示例实施例的在图10的方法的操作期间与第一EGO传感器相关联的第一λ和与第二EGO传感器相关联的第二λ随时间的曲线图。

图12示出了根据示例实施例的诊断卡住EGO传感器的方法的流程图。

图13示出了根据示例实施例的诊断卡住EGO传感器的方法的流程图。

具体实施方式

以下是基于模型的催化剂诊断的方法、装置和系统相关的各种概念的更详细描述和实施例。以上引入并在下文更详细讨论的各种概念可以以任何数量的方式实施，因为所描述的概念不限于任何特定的实施例。提供特定实施例和应用的示例主要用于说明目的。

一般参考附图，本文公开的各种实施例涉及用于操作发动机系统和监测或诊断排气后处理系统(例如，三元催化剂)的卡住催化剂传感器的系统、装置和方法。发动机系统包括内燃发动机，在一个实施例中，内燃发动机是火花点火发动机。在其他实施例中，可以使用利用化学计量比燃烧的另一种发动机类型。例如，压缩点火发动机(例如，柴油发动机)可以布置成使用如本文所述的排气后处理系统来运行。发动机系统还包括发动机排气管，其将发动机排气提供给催化剂。催化剂排气管连接到催化剂并将处理过的排气提供给消声器或排气后处理系统的另一部件。发动机控制系统包括控制器，布置成检测发动机排气状况的第一排气氧气传感器(EGO)，以及布置成检测处理过的排气状况的第二(或次级)EGO。为了调节催化剂的适当空燃比或诊断催化剂的故障，第二EGO传感器可以位于三元催化剂的下游或使得在第二EGO传感器和第一EGO传感器之间具有催化剂体积的上游的任何位置。EGO传感器可以被加热的或不被加热，或者是窄带(即切换)或宽带类型的传感器。

控制器接收来自第一EGO传感器和第二EGO传感器指示空气：燃料当量比(lambdaλ)的λ信号。当lambdaλ小于一(1)时，λ信号表明排气中的空气：燃料混合物是油占比高(rich)的。当兰布达λ大于一(1)时，λ信号表明废气中的空气：燃料混合物是空气占比高(lean)的。一(1)的λ信号指示化学计量比平衡。从第一EGO传感器接收的第一λ信号和从第二EGO传感器接收的第二λ信号的比较可用于诊断催化剂以及第一EGO传感器和第二EGO传感器的各种属性和故障。

在本文件中，术语电动驱动(motoring)，退出电动驱动和抖动描述了响应于用户(例如，驾驶员)输入而发生的发动机的三个运行状态。当没有向发动机提供燃料时发生电动。例如，当用户正在制动、下坡滑行或正在换档时可能发生电动。通常，对于任何给定的电动驱动状态，在客车或商用车辆中会发生1至15秒之间的电动驱动，尽管更偶然的情况下会发生电动驱动其他时间期间。在电动驱动状态期间，排气将是空气占比高的。当用户在电动驱动状态之后直接向发动机提供燃料时，发生退出电动驱动。退出电动驱动状态可持续一到两秒，或者可能更长。在退出电动驱动状态期间，向发动机提供额外的燃料以快速富集催化剂并从催化剂中解吸过量的氧气。在提供燃料时，在发动机的正常操作期间发生抖动。在抖动状态下，排气的空气：燃料混合物将在燃料占比高和空气占比高之间交替。

发动机控制系统监控催化剂以确认催化剂正常运行并监控EGO传感器以确认EGO传感器未卡住或出现其他故障。在一个实施例中，控制器设定对应于新催化剂的催化剂的基准氧气存储容量。然后，使用第一EGO传感器和第二EGO传感器，确定当前存储容量。如果确定当前存储容量大于基准存储容量，则控制器指示第一EGO传感器和第二EGO传感器中的一个卡住(即，指示燃料占比高或空气占比高的lambdaλ不准确)。

在另一个实施例中，控制器随时间推移监测从第一EGO传感器接收的第一λ信号和从第二EGO传感器接收的第二λ信号。控制器确定第一λ信号的第一λ中值和第二λ信号的第二λ中值。然后，控制器确定第一λ中值和第二λ中值之间的中值差。随着时间的推移，控制器继续确定并监控中值差。如果中值差超过预定阈值，则控制器指示第一EGO传感器和第二EGO传感器中的一个卡住。

在另一个实施例中，第一EGO传感器布置在催化剂的入口处，第二EGO传感器布置在催化剂的入口的下游。控制器至少部分地基于第一EGO传感器的占空比来控制提供给发动机的空气：燃料比。占空比由第一λ信号的抖动限定，因为它随时间推移在指示空气占比高和燃料占比高的空气：燃料混合物之间切换。正常运行的发动机系统将以大约50％的占空比运行。换句话说，第一λ信号表明空气：燃料混合物约一半的时间是燃料占比高的，并且约一半的时间是空气占比高的。在一些实施例中，优选以55％的占空比燃油占比略高地运行，55％的占空比表明空气：燃料混合物在55％的时间是燃料占比高的，并且在45％的时间是空气占比高的。在其他实施例中，可以根据需要期望并且由发动机系统实施不同的占空比。如果控制器确定预定的时间量内占空比在可接受的占空比范围之外运行，则控制器指示第一EGO传感器和第二EGO传感器中的一个卡住。在一些实施例中，可接受的占空比范围可以在30％和70％之间，并且预定时间是10秒。在其他实施例中，可接受的占空比范围可以在10％和90％之间，并且预定时间可以是5秒。

在另一个实施例中，控制器监测第二EGO传感器，并且提示状态使得能够进行侵入式卡住传感器检查。根据上述方案之一或另一个提示状态(例如初始发动机启动)，提示状态可以是第二EGO传感器卡住的指示。侵入式卡住传感器检查包括在已知状态下运行发动机(例如，如果第二EGO传感器陷入空气占比高，则提供燃料占比高的混合物，或者如果第二EGO传感器陷入燃料占比高，则提供空气占比高的混合物)。在预定量的时间(例如，10秒)之后，如果第二EGO传感器尚未对已知状态作出反应(例如，切换到高空气占比或高燃料占比)，则控制器指示第二EGO传感器卡住。

在另一个实施例中，控制器检查第二EGO传感器在接通(key-on)或断开(key-off)运行期间是否卡住。在接通或断开事件期间，催化剂应该有时间充分吸收氧气，因此第二个EGO传感器的读数应始终指示高空气占比的空气：燃料混合物。如果控制器接收到第二λ信号指示高燃料占比的空气：燃料混合物，则控制器指示第二EGO传感器卡住。

如图1所示，发动机系统20包括发动机24、接收来自发动机24的发动机排气的发动机排气管28、包括接收发动机排气管28的发动机排气并处理发动机排气的催化剂36的催化转化器32、接收来自催化转化器32的经处理排气的催化剂排气管40以及下游部件44(例如消声器或另一后处理部件)。发动机系统20还包括发动机控制系统48，发动机控制系统48包括控制器52、与控制器52连通并且定位成检测至催化剂36入口上游发动机排气特性的第一排气氧气传感器(EGO)56、以及与控制器52连通并且定位成检测在催化剂36入口下游点处理过的排气特性额第二EGO 60。在一个实施例中，催化转化器32是较大的排气后处理系统的一部分，该排气后处理系统可包括控制器52、传感器56、传感器60以及其他部件。

发动机24可以是内燃机，例如用汽油、天然气、乙醇、丙烷或适于火花点火的其他燃料供以燃料的火花点火发动机。发动机24可以是用柴油或其他适于压缩点火的燃料供以燃料的压燃式发动机。发动机24可包括燃烧室和排气口或歧管，排气口或歧管连接到发动机排气管28以容纳发动机排气。发动机和发动机排气管的许多设计和布置可以与本文描述的实施例一起使用，并且示出和描述的发动机和发动机排气管将被解释为非限制性示例。

在一个实施例中，催化转化器32包括三元催化剂36并且旨在与火花点火发动机一起使用。在另一个实施例中，催化剂可以是旨在与压燃式发动机一起使用的双向催化剂，或受益于监测系统的另一种催化剂。

催化剂排气管40和下游部件44接收来自催化转化器32的处理后的排气并且可以执行其他排放处理步骤，并且可以消除发动机24的噪音。催化剂排气管40和下游部件44的布置是非限制性示例。

如图2所示，控制器52包括处理电路64和通信接口68，控制器52构造成与第一EGO 56、第二EGO 60、发动机24和显示器72通信。通信接口68可以从第一EGO 56接收第一λ信号、从第二EGO 60接收第二λ信号、从发动机24接收发动机信号、向发动机24提供使得发动机执行特定动作(例如，注入更多或更少的燃料)的运行指令、并向显示器72提供显示或警报信息。在一个实施例中，显示器72是发动机24上或与发动机24相关联的车辆中的数据端口。

处理电路64包括处理器76、存储器80和诊断电路84。处理器76可以包括通知电路，并且可以实现为通用处理器、专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、组处理组件或其他合适的电子处理组件。存储器80(例如，RAM，ROM，闪存，硬盘存储器等)可以存储数据和/或计算机代码，以促进本文描述的各种过程。存储器80可以可通信地连接到处理器76、诊断电路84和通信接口68，并且构造成向处理器76提供计算机代码或指令，用于执行关于控制器52描述的过程。另外，存储器80可以是或包括有形的、非瞬态的易失性存储器或非易失性存储器。因此，存储器80可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件或用于支持本文描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。

诊断电路84包括各种电路(例如，其中存储有可执行代码的处理器和存储器电路)、用于完成本文描述的活动。更具体地，诊断电路84包括构造成操作发动机24和后处理系统的部件的电路。虽然在图2中示出了具有特定功能的各种电路，但是应该理解，控制器52、存储器80和诊断电路84可以包括用于完成本文所述功能的任何数量的电路，并且所描述的任何数量的电路可以合并成一个电路。例如，诊断电路84的电路的活动和功能可以体现在存储器80中，或者组合在多个电路中或作为单个电路。可以包括具有附加功能的附加电路。此外，应当理解，控制器52可以进一步控制超出本公开范围的其他车辆活动。

诊断电路84包括发动机电路88，其构造成控制发动机24的各种操作以及与布置在发动机24中的各种传感器通信；燃料电路92，其构造成监测提供给发动机24的燃料量或提供给发动机24的燃料的特性；氧气输入电路96，其构造成与第一EGO 56通信并分析第一λ信号；氧气输出电路100，构造成与第二EGO 60通信并分析第二λ信号；λ电路104，其构造成与发动机电路88、燃料电路92、氧气输入电路96和氧气输出电路100通信并分析接收的信号；定时器电路112；氧气存储电路116，其构造成与λ电路104和定时器电路112通信，以分析催化剂36对发动机运行的响应。

如图3所示，确定卡住EGO传感器的方法118包括在步骤120中确定催化剂36的最大存储容量。最大存储容量对应于新催化剂36可以持有的氧气量。在催化剂36的寿命期间，催化剂36的储氧能力将降低，因此最大储存容量代表催化剂36实际上能够持有的实际最大氧气量。在一些实施例中，确定最大存储容量包括用氧气存储电路116查询存储器80以识别预定或保存的最大存储容量。在一些实施例中，存储器80是位于控制器52内的数据库。在一些实施例中，数据库位于远离控制器52的位置，并且可以由控制器52查询以确定最大存储容量。在一些实施例中，当首次安装催化剂36时，最大存储容量由氧气存储电路116确定。在一些实施例中，氧气的最大储存容量的确定至少部分地基于由第一EGO 56和第二EGO 60，以及氧气输入电路96和氧气输出电路100确定的流过催化剂36的氧通量。在一个实施例中，最大氧容量约为10克(10g)。在其他实施例中，最大储存容量约为7克至约13克(7-13g)之间。应当理解，对于其他催化剂，其他最大存储容量也是可能的。

一旦确定最大存储容量，控制器52在步骤124通过与燃料电路92和发动机电路88通信，确定发动机24的运行状态。如果燃料电路92确定没有燃料正在提供给发动机24并且发动机电路88确定发动机24仍在运转，则控制器52确定发动机24处于电动驱动状态。如果燃料电路92确定正向发动机24提供燃料，则发动机电路88确定发动机24仍在运转，并且控制器52识别出先前的运行状态是电动驱动状态，则控制器52确定发动机24处于退出电动驱动状态。

如果控制器52确定发动机24处于电动驱动状态，则在步骤128监测第一EGO 56和第二EGO 60。在监测期间，第一λ信号由氧气输入电路96接收，第二λ信号由氧气输出电路100接收，并且第一λ信号和第二λ信号由λ电路104处理以确定指示由第一EGO 56感测的空气：燃料混合物的第一lambdaλ1，以及指示由第二EGO 60感测的空气：燃料混合物的第二lambdaλ2。

在步骤132中，第一lambdaλ1经历了第一高空气占比突破(breakthrough)。在步骤136，第二lambdaλ2经历第二高空气占比突破。氧气存储电路116与λ电路104和计时器电路112通信以识别第一高空气占比突破和第二高空气占比突破。在步骤142，氧气存储电路116基于第一高空气占比突破和第二高空气占比突破确定催化剂36的实际存储容量。实际存储容量可以至少部分地基于第二高空气占比突破相对于第一高空气占比突破的时间来计算。

图4示出不同时间经历高空气占比突破的第一lambdaλ1和第二lambdaλ2。第一高空气占比突破指示为发生在对应于步骤132的时间132，并且第二高空气占比突破突破指示为发生在对应于步骤136的时间136。在142实际存储容量指示为第一高空气占比突破突破和第二高空气占比突破之间的积分。

如图3所示，在步骤146，氧气存储电路116将实际的氧气存储容量与最大存储容量进行比较。如果实际存储容量大于最大存储容量，则在步骤150生成故障通知，并且从通信接口68向显示器72发送通知以警告用户第二EGO 60陷入高燃料占比。在一个实施例中，如果实际存储容量大于最大存储容量超过阈值，则生成故障通知。在一些实施例中，阈值是最大存储容量的大约五倍(即，阈值＝5x最大存储容量)。在一些实施例中，阈值是固定值(例如，50克)。如果实际存储容量不大于最大存储容量，则该方法返回到步骤124。

如果控制器52在步骤124确定发动机24处于退出电动驱动状态，则在步骤154监测第一EGO 56和第二EGO 60。在步骤158，第一lambdaλ1经历第一高燃料占比突破。在步骤162，第二lambdaλ2经历第二次高燃料占比突破。氧气存储电路116与λ电路104和计时器电路112通信以识别第一高燃料占比突破和第二高燃料占比突破。在步骤166，氧气存储电路116基于第一高燃料占比突破和第二高燃料占比突破确定催化剂36的实际存储容量。实际存储容量可以至少部分地基于第二高燃料占比突破相对于第一高燃料占比突破的时间来计算。

图5示出在不同时间经历高燃料占比突破的第一lambdaλ1和第二lambdaλ2。第一高燃料占比突破指示为发生在对应于步骤158的时间158，并且第二高燃料占比突破指示为发生在对应于步骤162的时间162。在166实际存储容量指示为第一高燃料占比突破和第二高燃料占比突破之间的积分。

如图3所示，在步骤170，氧气存储电路116将实际的氧气存储容量与最大存储容量进行比较。如果实际存储容量大于最大存储容量，则在步骤174生成故障通知，并且从通信接口68向显示器72发送通知以警告用户第二EGO 60陷入高空气占比。如果实际存储容量不大于最大存储容量，则该方法返回到步骤124。

如图6所示，确定卡住EGO传感器的方法176包括监测第一EGO 56和第二EGO 60，并在步骤178通过λ电路104确定第一lambdaλ1和第二lambdaλ2。在步骤182，控制器52基于第一lambdaλ1确定第一统计度量。在一些实施例中，第一统计度量是中间λ值(例如，1.4表示高空气占比中值，0.5表示高燃料占比中值)。在一些实施例中，第一统计度量是平均λ值。在一些实施例中，可以使用另一个统计度量，例如占空比。在步骤186，控制器52基于第二lambdaλ2确定第二统计度量。第二统计度量与第一统计度量相同(例如，中值、平均值、占空比)。

在一些实施例中，在步骤190由控制器52确定第一统计度量的第一可变性，并且在步骤194由控制器52确定第二统计度量的第二可变性。根据需要，第一可变性和第二可变性可以是统计工具，例如标准偏差\带宽计算或其他可变性测量。

在步骤198，通过将第一统计度量与第二统计度量进行比较，由控制器52确定统计度量差。在步骤202，将统计度量差与预定阈值进行比较。如果统计度量差小于预定阈值，则该方法返回到步骤178并继续监测。在一些实施例中，在步骤206控制器52还将第一可变性与第二可变性进行比较，并且如果第二可变性不小于第一可变性，则该方法返回到步骤178并继续监测。

如果控制器52在步骤202确定统计度量差大于预定阈值，则控制器52在步骤210检查发动机24以确定运行状态。在一些实施例中，控制器52在进行到步骤210之前验证第二可变性小于第一可变性。在其他实施例中，步骤206的可变性比较替代步骤202。

如果控制器52在步骤210确定发动机24在电动驱动状态下运行，则在步骤214产生故障通知，并且从通信接口68向显示器72发送通知以警告用户第二EGO60陷入高燃油占比。如果控制器52在步骤210确定发动机24正在抖动状态下运行，则在步骤218产生故障通知，并且从通信接口68向显示器72发送通知以警告用户第二EGO60陷入高空气占比。

如图7所示，方法176监测随时间推进的第一lambdaλ1和第二lambdaλ2。第一统计度量至少部分地基于第一λ信号和第二λ信号的化学计量比突破。第一统计度量在线182处显示为对应于步骤182的随时间的中值，而第二统计度量在线186处显示为对应于步骤186的随时间的中值。如果控制器52在步骤202确定线186处所示的中值与线182处所示的中值之间的差值大于预定阈值，则产生故障信号。图7示出了第二EGO 60陷入高燃油占比的示例。

如图8所示，可以在预定的时间量内测量第一可变性(显示为对应于步骤190的范围190)，并且可以在相同的预定时间内测量第二可变性(显示为对应于步骤194的范围194)。如果第二EGO 60正常运行，则第二λ信号应指示第二lambdaλ2中比第一lambdaλ1变化大。如果第二lambdaλ2具有比第一lambdaλ1小的可变性，那么第二个EGO 60卡住而不能准确读数。图8示出了第二EGO 60陷入高空气占比的示例。

如图9所示，发动机24由控制器52至少部分地基于与第一EGO 56通信的主反馈电路222、与第二EGO 60通信的次级反馈电路226以及故障诊断方法230控制。故障诊断方法230基于由λ电路104确定的第一lambdaλ1的占空比。主反馈电路222用于控制发动机24以在催化剂36的入口处实现化学计量比平衡。换句话说，控制器52将控制信号发送到发动机24，使得第一lambdaλ1是一或另一个期望值(例如，0.95)。次级反馈电路226也用于控制发动机24，但第二lambdaλ2的可变性较大，并且从控制器52发送到发动机24的控制信号对校正动作或基于第二反馈电路226的次级控制，而不是主反馈电路222提供的主要控制做出解释。

如图10所示，方法230在步骤234首先利用控制器52确定发动机24在抖动状态下运行。如果发动机24在抖动状态下运行，则在步骤238监测第一EGO 56。电路96中的氧气接收第一λ信号，λ电路104确定第一lambdaλ1。然后，控制器52在步骤242将主控制信号(即，主反馈电路222)发送到发动机24，以将第一lambdaλ1保持在期望的控制λ(例如，1.0、0.95)。

在步骤246同时监测第二EGO 60，并且氧气输出电路100接收第二λ信号。然后λ电路104确定第二lambdaλ2。然后，在步骤250，控制器52将次级控制信号(即，次级反馈电路226)发送到发动机24，以将第二lambdaλ2保持在期望的λ范围内(例如，在0.5和1.5之间)。

在步骤254，控制器52的故障诊断230确定第一lambdaλ1的占空比。如上所述，占空比指示随时间推进的高燃油占比：高空气占比比率。在正常运行期间，占空比将对应于期望的控制λ(例如，50％占空比、52％占空比)。在步骤258，将占空比与占空比范围进行比较。占空比范围是指示正常运行的占空比值预定范围。在一些实施例中，占空比范围在约40％和约60％之间。在一些实施例中，占空比范围在约30％和约70％之间。在一些实施例中，占空比范围在约10％和约90％之间。如果在步骤258确定占空比小于占空比范围，则在步骤262产生故障通知，并且从通信接口68向显示器72发送通知以警告用户第二EGO 60陷入高燃料占比。

如果在步骤266确定占空比大于占空比范围，则在步骤270产生故障通知，并且从通信接口68向显示器72发送通知以警告用户第二EGO 60陷入高空气占比。

方法230利用基于主反馈电路222和次级反馈电路226的控制信号来诊断第二EGO 60。如果第二EGO 60陷入高燃料占比，它将连续地使控制器52发送次级控制信号指示发动机24运行高空气占比。依次将使第一EGO 56的占空比下降到占空比范围之外(例如，占空比下降到25％)。在步骤258将识别该占空比下降，并且控制器52将指示第二EGO 60陷入高燃料占比。如果第二EGO 60陷入高空气占比，则它将连续地使控制器52发送次级控制信号指示发动机24运行高燃料占比。这又将导致第一EGO 56的占空比上升到占空比范围之外(例如，占空比上升到75％)。在步骤266将识别占空比的这种上升，并且控制器52将指示第二EGO 60陷入高空气占比。

图11示出了陷入高空气占比的第二EGO 60的示例，高空气占比导致占空比倾向高燃料(例如，75％)。在步骤266，控制器52识别占空比的这种变化，并且向显示器72发送通知，指示第二EGO 60陷入高空气占比。

如图12所示，确定卡住的EGO传感器的方法274包括在步骤278用控制器52监测第一EGO 56和第二EGO 60。在监测期间，氧气输入电路96接收第一λ信号，并且λ电路104确定第一lambdaλ1，并且氧气输出电路100接收第二λ信号，并且λ电路104确定第二lambdaλ2。

在步骤282，控制器52产生期望的第一lambdaλ1，D，并向发动机24发送第一控制信号，以在步骤286产生由第一EGO 56测量的期望第一lambdaλ1，D。基于期望的第一lambdaλ1，D，控制器52在步骤290产生预期的或预测的第二lambdaλ2，P。

然后控制器52继续监测第一EGO 56和第二EGO 60，并在步骤294将第一lambdaλ1与期望的第一lambdaλ1，D进行比较，直到第一兰布达λ1等于期望的第一兰布达λ1，D并且已达到稳定状态。一旦第一lambdaλ1等于期望的第一lambdaλ1，D并且已达到稳态，则控制器在步骤298确定第二lambdaλ2与预测的第二兰布达λ2，P之间的第二信号差。

在步骤302，控制器52将第二信号差与阈值差进行比较。如果第二信号差小于阈值差，则方法274返回到步骤278并继续监测。如果第二信号差不小于阈值差，则在步骤306产生故障通知，并且从通信接口68向显示器72发送通知以警告用户第二EGO 60卡住。在一些实施例中，阈值差约为0.7。在一些实施例中，阈值差约为0.5。在一些实施例中，控制器52使用第二信号差的绝对值来与阈值差进行比较。在一些实施例中，第二lambdaλ2的值用于确定第二EGO 60是陷入高燃料占比或陷入高空气占比。

在一个示例中，第一控制信号指示发动机24运行高燃料占比以达到约0.5的期望的第一lambdaλ1，D。预测的第二lambdaλ2，P约为0.6。然后，控制器52确定实际的第二lambdaλ2约为1.3，并且第二信号差约为0.7。控制器52将第二信号差值与0.5的阈值差值进行比较，并识别第二EGO 60卡住。控制器52还可以识别第二EGO 60陷入高空气占比，因为第二lambdaλ2大于1。发送通知到显示器72，指示第二EGO 60陷入高空气占比。

如图13所示，方法310为第二EGO 60在接通和断开状态下提供诊断解决方案。例如，首先正在启动发动机24的用户可以被认为是接通状态，并且正在关闭或停止的发动机24可以被认为是断开状态。在步骤314，控制器52识别接通或断开状态。在步骤318，控制器52向发动机24发送控制信号以在燃料切断或高空气占比运行状态之一中操作。在接通状态的情况下，控制器52可以检查以确定自上次断开状态以来的断开时间(例如，通过与定时器电路112的通信)。如果断开时间等于或大于预定的休息时间，则控制器52假定催化剂36有时间充分氧化或吸附充足存储容量的氧气，并且发送控制信号以在高空气占比运行状态中操作发动机24。在断开状态的情况下，控制器52发送信号以使在燃料切断状态下的发动机24运转预定的燃料切断时间，以使催化剂36提供足够的时间充分氧化或吸附充分存储容量的氧气。在步骤318发送控制信号之后，控制器52在步骤322监测第二EGO 60。

在步骤326，控制器52将第二lambdaλ2与化学计量比平衡(例如，1.0)进行比较。如果第二lambdaλ2大于化学计量比平衡，则控制器52指示第二EGO 60陷入高燃料占比，并且在步骤330产生故障通知，并且从通信接口68向显示器72发送通知以警报用户第二个EGO 60陷入高燃料占比。如果第二lambdaλ2等于或小于化学计量比平衡，则控制器52通过继续运行或在步骤334停止来正常操作发动机24。

应理解，本文中的任何权利要求要素均不应根据35U.S.C.§112(f)的规定来解释，除非使用短语“用于……的装置”明确叙述该要素。上问描述的示意性流程图和方法示意图通常被阐述为逻辑流程图。这样，所描绘的顺序和标记的步骤仅为代表性实施例。其他步骤、顺序和方法可认为在功能、逻辑或效果上等同于示意图中示出的方法的一个或多个步骤或其部分。此外，在整个说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”或类似语言的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中出现短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“在示例实施例中”和类似语言可以但不是必须全部指代相同的实施例。

另外，提供所采用的格式和符号来解释示意图的逻辑步骤，并且不应理解为限制图所示方法的范围。尽管在示意图中可以采用各种箭头类型和线类型，但是应理解为不限制相应方法的范围。事实上，可使用一些箭头或其他连接器仅用于指示方法的逻辑流程。例如，箭头可以指示所描绘方法的枚举步骤之间的未指定持续时间的等待或监测时段。另外，特定方法发生的顺序可能严格遵守或不严格遵守所示相应步骤的顺序。还应注意，框图和/或流程图的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合可以由执行特定功能或动作的基于专用硬件的系统来实现，或专用硬件和程序代码的组合。

本说明书中描述的许多功能单元已被标记为电路，以便更具体地强调它们的实现独立性。例如，电路可以实现为包括定制的超大规模集成(VLSI)电路或门阵列的硬件电路，诸如逻辑芯片，晶体管或其他分立元件的现成半导体。电路还可以在可编程硬件设备中实现，例如现场可编程门阵列，可编程阵列逻辑，可编程逻辑设备等。

如上所述，电路也可以在机器可读介质中实现，以供各种类型的处理器执行。例如,所识别的可执行代码的电路可以包括计算机指令的一个或多个例如被组织为对象，过程或功能的物理或逻辑块。然而，所识别的电路的可执行文件不需要在物理上位于一起，而是可以包括存储在不同位置的不同指令，当逻辑地连接在一起时，包括电路并实现电路的所述目的.。实际上，计算机可读程序代码的电路可以是单个指令或许多指令，甚至可以分布在几个不同的代码段上，不同的程序之间，以及几个存储器设备上。类似地，可以在电路内识别和说明操作数据，并且可以以任何合适的形式实现操作数据并且在任何合适类型的数据结构内组织操作数据。操作数据可以收集作为单个数据集，或者可以分布在包括不同存储设备的不同位置上，并且可以至少部分地仅作为系统或网络上的电子信号存在。

计算机可读介质(这里也称为机器可读介质或机器可读内容)可以是存储计算机可读程序代码的有形计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是，例如但不限于，电子，磁，光，电磁，红外，全息，微机械或半导体系统，装置或设备，或者前述的任何合适的组合。如上所述，计算机可读存储介质的示例可包括但不限于便携式计算机磁盘，硬盘，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编程读取器。仅存储器(EPROM或闪存)，便携式光盘只读存储器(CD-ROM)，数字通用光盘(DVD)，光学存储设备，磁存储设备，全息存储介质，微机械存储设备或者前述的任何合适的组合。在本文件的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，其可以包含和/或存储供指令执行系统，装置或设备使用和/或与指令执行系统，装置或设备结合使用的计算机可读程序代码。

计算机可读介质也可以是计算机可读信号介质。计算机可读信号介质可以包括其中(例如，在基带中或作为载波的一部分)具有计算机可读程序代码的传播的数据信号。这种传播信号可以采用多种形式中的任何一种，包括但不限于电，电磁，磁，光或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质，其不是计算机可读存储介质并且可以通信，传播或传输计算机可读程序代码以供指令执行系统，装置或设备使用或与之连接。如上所述，计算机可读信号介质上包含的计算机可读程序代码可以使用任何适当的介质传输，包括但不限于无线，有线，光纤电缆，射频(RF)等，或任何上述的适当组合。在一个实施例中，计算机可读介质可以包括一个或多个计算机可读存储介质和一个或多个计算机可读信号介质的组合。例如，计算机可读程序代码可以既通过光缆传播为电磁信号，以便由处理器执行又存储在RAM存储设备上以供处理器执行。

用于执行本发明各方面的操作的计算机可读程序代码可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写，包括诸如Java，Smalltalk，C++等的面向对象的编程语言和传统的过程编程语言，诸如“C”编程语言或类似的编程语言。计算机可读程序代码可以完全在用户的计算机上，部分在用户的计算机上，作为独立的计算机可读包，部分地在用户的计算机上，部分地在远程计算机上或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户的计算机，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)。

程序代码还可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以指示计算机，其他可编程数据处理装置或其他设备以特定方式运行，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实现在示意性流程图和/或示意性框图块或块中指定的功能/动作的指令。

因此，在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本公开可以以其他特定形式实施。所描述的实施例在所有方面仅被认为是说明性的而非限制性的。因此，本公开的范围由所附权利要求而不是前面的描述表示。在权利要求的等同物的含义和范围内的所有变化都将被包含在其范围内。