用于改善催化剂的诊断的方法和系统与流程

本申请涉及用于诊断位于内燃发动机的排气系统中的催化剂的操作的方法和系统。

背景技术：

催化剂可以结合到内燃发动机的排气系统中，以将烃和nox转换成co2、n2和h2o。催化剂可以以非常高的效率水平开始其寿命周期，但是催化剂的效率可能随催化剂达到其寿命周期极限而降低。如果催化剂充分地劣化，那么内燃发动机所在车辆可能无法满足法定的排放水平。一种确定催化剂是否劣化到内燃发动机可能无法满足法定的排放水平的水平的方式是比较由氧传感器输出电压电平生成的线长度的比率。特定地，上游氧传感器的输出电压可以被转换成线的长度，并且下游氧传感器的输出电压电平可以被转换成线的长度。线的比率然后可以是确定催化剂是否劣化的基础。然而，如果下游氧传感器输出降低，使得其呈现出低通滤波的氧传感器输出的特性，那么用于确定催化剂劣化的比率值可能受到影响，使得可能无法依赖比率值来准确地评估催化剂劣化的存在或不存在。因此，可能期望提供一种以允许比率值可用于评估催化剂劣化的存在或不存在的方式来补偿下游氧传感器劣化的方式。

技术实现要素：

本发明人已经认识到氧传感器劣化可能影响催化剂指数比的确定值并已经开发了一种发动机操作方法，包括：根据位于发动机的排气系统中的催化剂下游的氧传感器的响应而对位于所述催化剂上游的氧传感器进行滤波；以及响应于所述氧传感器的所述滤波的输出而调整致动器。

通过根据下游氧传感器的时间常数对上游氧传感器的输出进行滤波，可以提供改善催化剂劣化的存在或不存在的评估的技术结果。具体地，在一个示例中，可以根据可呈现出更显著的劣化的第二氧传感器的时间常数经由数字滤波器调整呈现出很小的劣化的氧传感器的响应。数字滤波器可以将较少劣化的氧传感器的响应特性与较多劣化的氧传感器的响应特性更接近地对准，使得描述催化剂性能的指数比值可以比起受到氧传感器性能影响而是更多地受到催化剂性能影响。

本说明书可以提供若干优点。具体地，该方法可以改善催化剂劣化评估。此外，该方法可以减少可能增加车辆保修成本的催化剂劣化的错误指示。此外，该方法可以允许在车辆寿命期间针对单个恒定阈值估计催化剂劣化，使得催化剂劣化和预期催化剂性能的指示可以更可靠。

应当理解，提供以上发明内容部分是为了以简化的形式介绍将在具体实施方式部分中进一步描述的一系列概念。这并不意味着所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围是由在具体实施方式之后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决在上面或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。

附图说明

图1示出了车辆的发动机系统的示意图。

图2示出了用于现有技术指数比确定过程的示例催化剂指数比值；

图3示出了根据本说明书的用于指数比确定过程的示例催化剂指数比值；

图4示出了用于确定催化剂劣化的存在或不存在的方法的流程图；

图5示出了根据图4的方法的用于诊断催化剂的序列；

图6示出了用于确定氧传感器的时间常数的方法的图形表示。

图7和图8示出了图4的方法可应用于的示例发动机和排气系统配置。

具体实施方式

以下描述涉及用于操作发动机的系统和方法，包括用于监测催化剂性能的诊断。发动机可以是图1中所示的类型。图2中示出了用于确定催化剂劣化的现有技术方法的催化剂指数比直方图。图3中示出了根据本方法的催化剂指数比直方图。图4中示出了用于确定催化剂指数比和应用缓解动作的方法。图5中示出了根据图4的方法的示例发动机操作序列。图6中示出了用于确定氧传感器的时间常数的方法。图7和图8中示出了示例发动机和排气系统。

现在转向附图，图1描绘了内燃发动机10的气缸14的示例，所述内燃发动机可以包括在车辆5中。发动机10包括多个气缸(图1中示出了气缸中的一个)，由电子发动机控制器12控制。控制器12接收来自图1中所示的各种传感器的信号，并且采用图1中所示的致动器以基于接收到的信号和存储在控制器12的存储器中的指令而调整发动机操作。

发动机10可以经由汽油、酒精、天然气或其它燃料加注燃料。发动机10可以至少部分地通过包括控制器12的控制系统和通过来自人类车辆驾驶员130经由输入装置132的输入来控制。在该示例中，输入装置132包括加速踏板和踏板位置传感器134，改踏板位置传感器用于生成比例踏板位置信号。发动机10的气缸(在本文中也被称为“燃烧室”)14可以包括燃烧室壁136，其中活塞138定位在该燃烧室中。活塞138可以联接到曲轴140，使得活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由如下面进一步描述的变速器54联接到车辆5的至少一个车轮55。此外，起动机马达(未示出)可以经由飞轮联接到曲轴140，以实现发动机10的起动操作。

在一些示例中，车辆5可以是混合动力车辆，具有可用于一个或多个车轮55的多个扭矩源。在其它示例中，车辆5是仅具有发动机的常规车辆或仅具有一个或多个电机的电动车辆。在所示的示例中，车辆5包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器56接合时，发动机10的曲轴140和电机52经由变速器54连接到车轮55。在所示的示例中，第一离合器56设在曲轴140与电机52之间，而第二离合器57设在电机52与变速器54之间。控制器12可以向每个离合器56的致动器发送信号以接合或脱离离合器，以便将曲轴140与电机52和与其连接的部件连接或断开，和/或将电机52与变速器54和与其连接的部件连接或断开。变速器54可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。

动力传动系统可以以各种方式配置，包括并联、串联或混联式混合动力车辆。在电动车辆示例中，系统电池58可以是牵引电池，所述牵引电池将电力输送到电机52以向车轮55提供扭矩。在一些示例中，电机52还可以作为发电机操作以例如在制动操作期间提供电力以对系统电池58充电。应当明白，在包括非电动车辆示例的其它示例中，系统电池58可以是联接到交流发电机46的典型起动、点亮、点火(sli)电池。

交流发电机46可以被配置为在发动机运行期间经由曲轴140使用发动机扭矩对系统电池58充电。另外，交流发电机46可以基于发动机的一个或多个电气系统(诸如一个或多个辅助系统(包括暖通空调(hvac)系统、车辆灯、车载娱乐系统)和其它辅助系统)的对应电气需求而对其供电。在一个示例中，在交流发电机上汲取的电流可以基于驾驶室冷却需求、电池充电需要、其它辅助车辆系统需求和马达扭矩中的每一者而不断地改变。电压调节器可以联接到交流发电机46，以便基于系统使用需要(包括辅助系统需求)而调节交流发电机的功率输出。

发动机10的气缸14可以经由一系列进气通道142和144以及进气歧管146接收进气。除了气缸14之外，进气歧管146还可以与发动机10的其它气缸连通。进气通道中的一者或多者可以包括一个或多个增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了配置有涡轮增压器的发动机10，所述涡轮增压器包括布置在进气通道142和144之间的压缩机174和沿着排气通道135布置的排气涡轮176。当增压装置被配置为涡轮增压器时，压缩机174可以至少部分地通过排气涡轮176经由轴180提供动力。然而，在其它示例中，诸如当发动机10设有机械增压器时，压缩机174可以通过来自马达或发动机的机械输入提供动力，并且可以任选地省略排气涡轮176。在再其它示例中，发动机10可以设有电动机械增压器(例如，“ebooster”)，并且压缩机174可以由电动马达驱动。在再其它示例中，诸如当发动机10是自然进气式发动机时，发动机10可以不设有增压装置。

包括节流板164的节气门162可以设在发动机进气通道中以用于改变被提供给发动机气缸的进气的流速和/或压力。例如，节气门162可以定位在压缩机174的下游，如图1所示，或者可以可选地设在压缩机174的上游。节气门162的位置可以经由来自节气门位置传感器163的信号传递到控制器12。

排气系统11包括排气歧管148，除了气缸14之外，该排气歧管148还可以接收来自发动机10的其它气缸的排气。上游排气传感器126(例如，供给气体氧传感器)被示出为联接到在排放控制装置178(例如，三元催化剂)上游的排气歧管148。排气传感器126可以从用于提供排气空燃比(afr)的指示的各种合适的传感器中进行选择，诸如宽域型线性氧传感器或uego(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或ego、hego(加热型ego)、nox、hc或co传感器。在图1的示例中，排气传感器126是uego传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂、nox捕集器、各种其它排放控制装置或它们的组合。在图1的示例中，排放控制装置178是三元催化剂。催化剂监测传感器(cms)158(例如，双态下游氧传感器)定位在排放控制装置178的下游和大气159的上游。

发动机10的每个气缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，气缸14被示出为包括位于气缸14的上部区域处的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些示例中，发动机10的每个气缸(包括气缸14)可以包括位于气缸的上部区域处的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。在该示例中，进气门150可以由控制器12通过经由包括一个或多个凸轮151的凸轮致动系统152的凸轮致动来控制。类似地，排气门156可以由控制器12经由包括一个或多个凸轮153的凸轮致动系统154来控制。进气门150和排气门156的位置可以分别由气门位置传感器(未示出)和/或凸轮轴位置传感器155和157来确定。

在一些状况期间，控制器12可以改变被提供给凸轮致动系统152和154的信号以控制相应的进气门和排气门的打开和关闭。可以同时地控制进气门和排气门正时，或可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或固定凸轮正时的可能性中的任一种。每个凸轮致动系统可以包括一个或多个凸轮，并且可以利用可由控制器12操作以改变气门操作的可变排量发动机(vde)、凸轮廓线变换系统(cps)、可变凸轮正时(vct)、可变气门正时(vvt)和/或可变气门升程(vvl)系统中的一者或多者。在替代示例中，进气门150和/或排气门156可以通过电动气门致动来控制。例如，气缸14可以可选地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由凸轮致动(包括cps和/或vct系统)控制的排气门。在其它示例中，进气门和排气门可以由共同气门致动器(或致动系统)或可变气门正时致动器(或致动系统)控制。

如本文进一步所述，进气门150和排气门156可以在vde模式期间经由电力致动的摇臂机构停用。在另一个示例中，进气门150和排气门156可以经由cps机构停用，在该cps机构中，没有升程的凸轮凸角用于停用的气门。还可以使用再其它气门停用机构，诸如用于电力致动的气门的机构。在一个示例中，进气门150的停用可以由第一vde致动器(例如，联接到进气门150的第一电力致动的摇臂机构)控制，而排气门156的停用可以由第二vde致动器(例如，联接到排气门156的第二电力致动的摇臂机构)控制。在替代示例中，单个vde致动器可以控制气缸的进气门和排气门两者的停用。在再其它示例中，单个气缸气门致动器停用多个气缸(进气门和排气门两者)，诸如发动机组中的所有气缸，或不同的致动器可以控制所有进气门的停用，而另一个不同的致动器控制停用的气缸的所有排气门的停用。应当理解，如果气缸是vde发动机的不可停用的气缸，那么气缸可以不具有任何气门停用致动器。每个发动机气缸可以包括本文所述的气门控制机构。进气门和排气门在被停用时在一个或多个发动机循环内保持在关闭位置，以便防止流进出气缸14。

气缸14可以具有压缩比，该压缩比是当活塞138处于下止点(bdc)与处于上止点(tdc)时的容积比。在一个示例中，压比在9:1至10:1的范围内。然而，在使用不同的燃料的一些示例中，压缩比可以增大。例如，当使用较高辛烷值的燃料或具有较高潜在汽化焓的燃料时，可能发生这种情况。如果因直接喷射对发动机爆震的影响而使用直接喷射，那么压缩比也可以增大。

发动机10的每个气缸可以包括用于引发燃烧的火花塞192。在选定操作模式下，点火系统190可以响应于来自控制器12的火花提前信号而经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。可以基于发动机工况和驾驶员扭矩需求而调整火花正时。例如，可以在最佳扭矩最小点火提前角(mbt)正时提供火花以将发动机功率和效率最大化。控制器12可以将发动机工况(包括发动机转速、发动机负载和排气afr)输入查找表中，并且输出用于输入的发动机工况的对应的mbt正时。在其它示例中，火花可以从mbt延迟，诸如在发动机起动期间加速催化剂预暖或减少发动机爆震的发生。

在一些示例中，发动机10的每个气缸可以被配置有一个或多个燃料喷射器，以便向其提供燃料。作为非限制性示例，气缸14被示出为包括直接燃料喷射器166和进气道燃料喷射器66。燃料喷射器166和66可以被配置为输送从燃料系统8接收的燃料。燃料系统8可以包括一个或多个燃料箱、燃料泵和燃料轨。燃料喷射器166被示出为直接地联接到气缸14以用于与从控制器12接收的信号的脉冲宽度成比例地在其中直接地喷射燃料。进气道燃料喷射器66可以由控制器12以类似的方式控制。以这种方式，燃料喷射器166向气缸14中提供燃料的所谓的直喷(在下文也被称为“di”)。虽然图1示出了定位在气缸14一侧的燃料喷射器166，但是燃料喷射器166可以可选地位于活塞顶部，诸如靠近火花塞192的位置。由于一些醇基燃料的较低挥发性，因此当使用醇基燃料操作发动机时，这样的位置可能增加混合和燃烧。可选地，喷射器可以位于顶部并在进气门附近以增加混合。燃料可以经由燃料泵和燃料轨从燃料系统8的燃料箱输送到燃料喷射器166和66。此外，燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力传感器。

燃料喷射器166和66可以被配置为以不同的相对量从燃料系统8接收不同的燃料作为燃料混合物，并且还被配置为将该燃料混合物直接地喷射到气缸中。例如，燃料喷射器166可以接收醇类燃料，而燃料喷射器66可以接收汽油。此外，可以在气缸的单个循环的不同冲程期间将燃料输送到气缸14。例如，可以在前一排气冲程期间、在进气冲程期间和/或在压缩冲程期间至少部分地输送直接喷射的燃料。进气道喷射的燃料可以在接收燃料的气缸的前一循环的进气门关闭之后喷射，直到当前气缸循环的进气门关闭。因此，对于单个燃烧事件(例如，经由火花点火在气缸中燃烧燃料)，可以经由任一个或两个喷射器在每个循环中执行一次或多次燃料喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或它们的任何适当的组合期间执行多次di喷射，这被称为分流燃料喷射。

燃料系统8中的燃料箱可以容纳不同燃料类型的燃料，诸如具有不同的燃料质量和不同的燃料成分的燃料。差异可以包括不同的醇含量、不同的含水量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料共混物和/或它们的组合等。具有不同的汽化热的燃料的一个示例包括汽油作为具有较低汽化热的第一燃料类型，以及乙醇作为具有较大汽化热的第二种燃料类型。在另一个示例中，发动机可以使用汽油作为第一燃料类型并使用含醇燃料共混物(诸如e85(约85％乙醇和15％汽油)或m85(约85％甲醇和15％汽油))作为第二种燃料类型。其它可行物质包括水、甲醇、醇与水的混合物、水与甲醇的混合物、醇的混合物等。在又一个示例中，这两种燃料都可以是具有不同的醇成分的醇共混物，其中第一种燃料类型可以是具有较低醇浓度的汽油醇共混物，诸如e10(约10％乙醇)，而第二种燃料类型可以是具有较高醇浓度的汽油醇混合物，诸如e85(约85％乙醇)。另外，第一燃料和第二燃料在其它燃料品质方面也可能不同，诸如温度、粘度、辛烷值等的差异。此外，一个或两个燃料箱的燃料特性可能频繁地变化，例如由于每日在箱加燃料方面的变化。

控制器12在图1中被示出为微计算机，该微计算机包括微处理器单元106、输入/输出端口108、用于可执行程序(例如，可执行指令)和校准值的电子存储介质(在该特定示例中被示出为非暂时性只读存储器芯片110)、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。控制器12可以从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括先前讨论的信号，并且另外包括以下项的测量值：来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量(maf)；来自联接到冷却套管118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ect)；来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其它类型)的曲轴位置信号；来自节气门位置传感器163的节气门位置；来自排气传感器126的信号uego，其可以由控制器12使用来确定排气的空燃比；经由爆震传感器90确定发动机振动(例如，爆震)；以及来自map传感器124的绝对歧管压力信号(map)。控制器12可以根据曲轴位置产生发动机转速信号rpm。来自map传感器124的歧管压力信号map可以用于提供对进气歧管中的真空或压力的指示。控制器12可以基于发动机冷却剂温度而推断发动机温度并推断排放控制装置178的温度。

如上所述，图1仅示出了多缸发动机中的一个气缸。因此，每个气缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。应当理解，发动机10可以包括任何合适的数量的气缸，包括2、3、4、5、6、8、10、12个或更多个气缸。此外，这些气缸中的每一者都可以包括由图1参考气缸14描述和示出的各种部件中的一些或全部。

在选定条件期间，诸如当未请求发动机10的全扭矩能力时，控制器12可以选择第一气缸组或第二气缸组中的一者进行停用(在本文也被称为vde操作模式)。在vde模式期间，可以通过关闭相应的燃料喷射器166和66来停用选定气缸组的气缸。此外，气门150和156可以被停用并在一个或多个发动机循环内保持关闭。当禁用的气缸的燃料喷射器关闭时，其余启用的气缸继续执行燃烧，其中对应的燃料喷射器以及进气门和排气门是活动的并正在操作。为了满足扭矩需要，控制器调整进入活动发动机气缸的空气量。因此，为了提供八缸发动机在0.2发动机负载和特定发动机转速下产生的等效发动机扭矩，活动发动机气缸可以在比发动机在所有发动机气缸都活动的情况下操作时发动机气缸的压力更高的压力下操作。这需要更高的歧管压力，从而导致降低的泵气损失和提高的发动机效率。另外，暴露于燃烧的较低有效表面积(仅来自活动气缸)减少发动机热损失，从而提高发动机的热效率。

因此，图1的系统提供了一种用于操作发动机的系统，包括：内燃发动机，所述内燃发动机包括致动器；排气系统，所述排气系统联接到所述内燃发动机，所述排气系统包括第一氧传感器、第二氧传感器和催化剂；以及控制器，所述控制器包括：可执行指令，所述可执行指令存储在非暂时性存储器中以调整数字滤波器的参数，所述数字滤波器被应用于所述第一氧传感器的输出，所述参数的值是基于所述第二氧传感器的时间常数；以及用于响应于所述数字滤波器的输出而调整所述发动机的空燃比的附加的指令。所述系统包括其中所述第一氧传感器位于所述催化剂上游。所述系统包括其中所述第二氧传感器位于所述催化剂下游。所述系统包括其中所述数字滤波器是低通数字滤波器。所述系统还包括用于从经由所述第二氧传感器输出的电压确定所述时间常数的附加的指令。所述系统还包括用于从所述数字滤波器的输出确定催化剂指数比的附加的指令。

现在参考图2，示出了根据现有技术方法的全使用寿命催化剂的催化剂指数比值的直方图和阈值催化剂的催化剂指数比值的直方图的预测图。直方图结合到示出针对在催化剂指数比值从若干不同水平的劣化的cms传感器确定时的催化剂指数比直方图的图中。全使用寿命催化剂是满足预定限定车辆寿命周期持续时间(例如，车辆行驶的150,000英里)的排放标准的催化剂。阈值催化剂是具有在超出该车辆的预定最大排放标准的特定范围内的性能水平的催化剂。竖直线250表示阈值催化剂指数比。如果催化剂的指数比大于阈值，那么可以确定催化剂劣化。每个图的直方图是基于针对每个图使用相同的全使用寿命催化剂和阈值催化剂确定的催化剂指数比的直方图。图中的差异反映图之间的cms传感器劣化的差异。

从图2的顶部起的第一个图是示出由未劣化的cms传感器的输出确定的全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图和阈值催化剂的催化剂指数比直方图的图。竖直轴线表示记录在每个催化剂指数比直方图的每个图格(例如，竖直条)中的催化剂指数比值的实际数字。水平轴线表示催化剂指数比值。直方图202表示当经由未劣化的cms传感器确定全使用寿命催化剂的催化剂指数比时全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图。直方图203表示当经由未劣化的cms传感器确定阈值催化剂的催化剂指数比时阈值催化剂的催化剂指数比直方图。

可观察到，全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图的指数比值与阈值催化剂的催化剂指数比直方图之间存在显著的分离。此外，阈值催化剂203的催化剂指数比直方图比阈值250大得多，使得当cms传感器未劣化时，可以经由催化剂指数比容易地确定阈值催化剂。接近值一的催化剂指数比指示催化剂劣化，并且接近零的催化剂值指示起作用的催化剂。

从图2的顶部起的第二个图是示出由呈现小量的劣化(例如，cms传感器的时间常数为0.1秒)的cms传感器的输出确定的全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图和阈值催化剂的催化剂指数比直方图的图。竖直轴线表示记录在每个直方图的每个图格(例如，垂直条)中的催化剂指数比值的实际数字。水平轴线表示催化剂指数比值。直方图204表示当经由呈现小量的劣化的cms传感器确定全使用寿命催化剂的催化剂指数比时全使用寿命催化剂的直方图。直方图205表示当经由呈现小量的劣化的cms传感器确定阈值催化剂的催化剂指数比时阈值催化剂的催化剂指数比直方图。

可观察到，直方图205已经向左朝向阈值250位移。该位移与轻微劣化的cms传感器的滤波样响应有关。与直方图203相比，该位移使阈值250与直方图205之间的距离较小，使得因劣化的cms传感器影响催化剂指数比值而导致在指示劣化的催化剂方面的置信度较低。

从图2的顶部起的第三个图是示出由呈现较低中等量的劣化(例如，cms传感器的时间常数为0.2秒)的cms传感器的输出确定的全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图和阈值催化剂的催化剂指数比直方图的图。竖直轴线表示记录在每个直方图的每个图格(例如，垂直条)中的催化剂指数比值的实际数字。水平轴线表示催化剂指数比值。直方图206表示当经由呈现较低中等量的劣化的cms传感器确定全使用寿命催化剂的催化剂指数比时全使用寿命催化剂的直方图。直方图207表示当经由呈现较低中等量的劣化的cms传感器确定阈值催化剂的催化剂指数比时阈值催化剂的催化剂指数比直方图。

可观察到，直方图207已经进一步向左朝向阈值250位移。该位移与较低中等水平劣化的cms传感器的滤波样响应有关。与直方图205相比，该位移使阈值250与直方图207之间的距离较小，使得因劣化的cms传感器影响催化剂指数比值而导致在指示劣化的催化剂方面的置信度更低。

从图2的顶部起的第四个图是示出由呈现较高中等量的劣化(例如，cms传感器的时间常数为0.3秒)的cms传感器的输出确定的全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图和阈值催化剂的催化剂指数比直方图的图。竖直轴线表示记录在每个直方图的每个图格(例如，垂直条)中的催化剂指数比值的实际数字。水平轴线表示催化剂指数比值。直方图208表示当经由呈现较高中等量的劣化的cms传感器确定全使用寿命催化剂的催化剂指数比时全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图。直方图209表示当经由呈现较高中等量的劣化的cms传感器确定阈值催化剂的催化剂指数比时阈值催化剂的催化剂指数比直方图。

可观察到，直方图209已经进一步向左朝向阈值250位移。该位移与较高中等水平劣化的cms传感器的滤波样响应有关。与直方图207相比，该位移使阈值250与直方图209之间的距离较小，使得因劣化的cms传感器影响催化剂指数比值而导致在指示劣化的催化剂方面的置信度更低。此外，阈值250必须被调整为较低值以防止阈值催化剂被判断为未劣化的。

从图2的顶部起的第五个图是示出由呈现大量的劣化(例如，cms传感器的时间常数为0.5秒)的cms传感器的输出确定的全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图和阈值催化剂的催化剂指数比直方图的图。竖直轴线表示记录在每个直方图的每个图格(例如，垂直条)中的催化剂指数比值的实际数字。水平轴线表示催化剂指数比值。直方图210表示当经由呈现高水平的劣化的cms传感器确定全使用寿命催化剂的催化剂指数比时全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图。直方图211表示当经由呈现大量的劣化的cms传感器确定阈值催化剂的催化剂指数比时阈值催化剂的催化剂指数比直方图。

可观察到，直方图211已经进一步向左朝向阈值250位移。该位移与较高水平劣化的cms传感器的滤波样响应有关。与直方图209相比，该位移使阈值250与直方图211之间的距离较小，使得因劣化的cms传感器影响催化剂指数比值而导致在指示劣化的催化剂方面的置信度更低。此外，阈值250必须更进一步被调整为较低值以防止阈值催化剂被判断为未劣化的。

因此，可观察到，阈值250必须响应于cms传感器劣化而调整以防止阈值催化剂被判断为未劣化的。此外，由于全使用寿命催化剂的直方图与阈值催化剂的直方图之间的分离减小，因此变得越来越难确保催化剂被正确地诊断。

现在参考图3，示出了根据本发明的方法的全使用寿命催化剂的催化剂指数比值的直方图和阈值催化剂的催化剂指数比值的直方图的预测图。直方图结合到示出针对在催化剂指数比值从若干不同水平的劣化的cms传感器确定时的催化剂指数比直方图的图中。全使用寿命催化剂是满足预定限定车辆寿命周期持续时间(例如，车辆行驶的150,000英里)的排放标准的催化剂。阈值催化剂是具有在超出该车辆的预定最大排放标准的特定范围内的性能水平的催化剂。竖直线350表示阈值催化剂指数比。如果催化剂的指数比大于阈值(在该示例中为0.3)，那么可以确定催化剂劣化。每个图的直方图是基于针对每个图使用相同的全使用寿命催化剂和阈值催化剂确定的催化剂指数比的直方图。图中的差异反映图之间的cms传感器劣化的差异。图3中所示的直方图经由计算催化剂指数比确定，如图4的方法中所述。此外，用于确定图3中的催化剂指数比的催化剂与图2中应用的那些相同。

从图3的顶部起的第一个图是示出由未劣化的cms传感器的输出确定的全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图和阈值催化剂的催化剂指数比直方图的图。竖直轴线表示记录在每个催化剂指数比直方图的每个图格(例如，竖直条)中的催化剂指数比值的实际数字。水平轴线表示催化剂指数比值。直方图302表示当经由未劣化的cms传感器确定全使用寿命催化剂的催化剂指数比时全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图。直方图303表示当经由未劣化的cms传感器确定阈值催化剂的催化剂指数比时阈值催化剂的催化剂指数比直方图。

可观察到，全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图的指数比值与阈值催化剂的催化剂指数比直方图之间存在显著的分离。此外，阈值催化剂303的催化剂指数比直方图比阈值350大得多，使得当cms传感器未劣化时，可以经由催化剂指数比容易地确定阈值催化剂。接近值一的催化剂指数比指示催化剂劣化，并且接近零的催化剂值指示起作用的催化剂。

从图3的顶部起的第二个图是示出由呈现小量的劣化(例如，cms传感器的时间常数为0.1秒)的cms传感器的输出确定的全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图和阈值催化剂的催化剂指数比直方图的图。竖直轴线表示记录在每个直方图的每个图格(例如，垂直条)中的催化剂指数比值的实际数字。水平轴线表示催化剂指数比值。直方图304表示当经由呈现小量的劣化的cms传感器确定全使用寿命催化剂的催化剂指数比时全使用寿命催化剂的直方图。直方图305表示当经由呈现小量的劣化的cms传感器确定阈值催化剂的催化剂指数比时阈值催化剂的催化剂指数比直方图。

可观察到，直方图305已经向左朝向阈值350位移。该位移与轻微劣化的cms传感器的滤波样响应有关。与直方图303相比，该位移使阈值350与直方图305之间的距离较小，使得因劣化的cms传感器影响催化剂指数比值而导致在指示劣化的催化剂方面的置信度较低。然而，使全使用寿命催化剂的直方图与阈值催化剂的直方图之间保持足够的分离以提供具有高置信度水平的催化剂评估。

从图3的顶部起的第三个图是示出由呈现较低中等量的劣化(例如，cms传感器的时间常数为0.2秒)的cms传感器的输出确定的全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图和阈值催化剂的催化剂指数比直方图的图。竖直轴线表示记录在每个直方图的每个图格(例如，垂直条)中的催化剂指数比值的实际数字。水平轴线表示催化剂指数比值。直方图306表示当经由呈现较低中等量的劣化的cms传感器确定全使用寿命催化剂的催化剂指数比时全使用寿命催化剂的直方图。直方图307表示当经由呈现较低中等量的劣化的cms传感器确定阈值催化剂的催化剂指数比时阈值催化剂的催化剂指数比直方图。

可观察到，直方图307已经进一步向左朝向阈值350位移。该位移与较低中等水平劣化的cms传感器的滤波样响应有关。与直方图305相比，该位移使阈值350与直方图307之间的距离较小，使得因劣化的cms传感器影响催化剂指数比值而导致在指示劣化的催化剂方面的置信度更低。然而，使全使用寿命催化剂的直方图与阈值催化剂的直方图之间保持足够的分离以提供具有高置信度水平的催化剂评估。

从图3的顶部起的第四个图是示出由呈现较高中等量的劣化(例如，cms传感器的时间常数为0.3秒)的cms传感器的输出确定的全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图和阈值催化剂的催化剂指数比直方图的图。竖直轴线表示记录在每个直方图的每个图格(例如，垂直条)中的催化剂指数比值的实际数字。水平轴线表示催化剂指数比值。直方图308表示当经由呈现较高中等量的劣化的cms传感器确定全使用寿命催化剂的催化剂指数比时全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图。直方图309表示当经由呈现较高中等量的劣化的cms传感器确定阈值催化剂的催化剂指数比时阈值催化剂的催化剂指数比直方图。

可观察到，直方图309没有进一步向左朝向阈值350位移。相反，直方图309接近与直方图307相同的催化剂指数水平。通过供给气体氧传感器的低通滤波输出，可以限制因cms传感器劣化而导致的催化剂指数比的位移。这允许阈值350保持于0.3的恒定值，即使存在cms传感器劣化也是如此。另外，使全使用寿命催化剂的直方图与阈值催化剂的直方图之间保持足够的分离以提供具有高置信度水平的催化剂评估。

从图3的顶部起的第五个图是示出由呈现大量的劣化(例如，cms传感器的时间常数为0.5秒)的cms传感器的输出确定的全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图和阈值催化剂的催化剂指数比直方图的图。竖直轴线表示记录在每个直方图的每个图格(例如，垂直条)中的催化剂指数比值的实际数字。水平轴线表示催化剂指数比值。直方图310表示当经由呈现高水平的劣化的cms传感器确定全使用寿命催化剂的催化剂指数比时全使用寿命催化剂的催化剂指数比直方图。直方图311表示当经由呈现大量的劣化的cms传感器确定阈值催化剂的催化剂指数比时阈值催化剂的催化剂指数比直方图。

可观察到，直方图311没有进一步向左朝向阈值350位移。相反，直方图311接近与直方图307和309相同的催化剂指数水平。另外，阈值350保持于0.3的恒定值，即使存在附加的cms传感器劣化也是如此。此外，使全使用寿命催化剂的直方图与阈值催化剂的直方图之间保持足够的分离以提供具有高置信度水平的催化剂评估。

因此，可观察到，阈值350可以保持恒定值，无论cms传感器是新的还是劣化的。另外，全使用寿命催化剂的直方图与阈值催化剂的直方图之间存在足够的分离，这允许具有高置信度水平的催化剂评估。

现在参考图4，示出了用于操作发动机的方法。图4的方法可以包括在图1的系统中，并且可以与图1的系统配合。方法400的至少一部分可以结合在图1的系统中作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令。另外，方法400的其它部分可以经由转变物理世界中的装置和致动器的操作状态的控制器执行。控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。此外，方法400可从传感器输入确定选定控制参数。图4的方法可以应用于发动机的气缸组和耦接到发动机的气缸组的排气系统中的每一者。

在402处，方法400经由图1中所述的传感器确定车辆和发动机工况。方法400可以确定工况，所述工况包括但不限于发动机转速、发动机负载、发动机温度、环境温度、燃料喷射正时、爆震传感器输出、di和端口喷射器的燃料喷射正时、发动机位置、提升阀打开和关闭正时、驾驶员需求扭矩和发动机空气流量。方法400前进至404。

在404处，方法400判断是否已经满足减速燃料切断(dfso)状况以及是否期望cms氧传感器时间常数表征。满足dfso状况可以包括但不限于驾驶员需求扭矩小于阈值扭矩和车辆速度大于阈值车辆速度。

cms氧传感器时间常数是描述响应于反映在发动机的排气系统中的燃烧副产物中的发动机空燃比的阶跃变化的cms氧传感器输出的参数。随着时间和发动机工况，cms氧传感器的输出可能较小程度地响应于排气成分的变化(例如，氧水平)。例如，当cms氧传感器响应于排气氧浓度的阶跃变化时，cms氧传感器输出可以类似于一阶低通滤波器的输出。不时地(例如，每次车辆行驶预定距离或当发动机在车辆行程期间满足dfso状况一次时)，可能期望一个或多个cms传感器的时间常数表征。cms传感器的时间常数表征允许对供给气体氧传感器的输出进行滤波，使得供给气体氧传感器输出响应更接近与供给气体氧传感器相关联的cms传感器的输出响应。经由近似cms氧传感器的响应特性的低通滤波器补偿供给气体氧传感器输出，可以产生更能代表催化剂性能而不是cms氧传感器性能的催化剂指数比值。如果方法400判断已经满足dfso状况并期望cms氧传感器时间常数表征，那么答案为是，并且方法400前进至406。否则，答案为否，并且方法400前进至414。

在406处，方法400经由控制器的模拟到数字转换器对来自气缸组的cms传感器的输出电压进行采样，并且将电压电平存储到存储器。可以以预定时间间隔(例如，每隔100毫秒)对cms传感器输出电压进行采样。另外，方法400可以使发动机富操作一段时间以致使cms传感器的输出指示富排气。方法400前进至408。

在408处，方法400停止将燃料喷射到与正被表征的cms传感器相关联的气缸组的气缸。通过停止向气缸组喷射燃料，发动机停止燃烧，但是泵送空气通过发动机。空气流过发动机和排气系统，最终地在那里将氧传感器的状态从富变稀。即使至少一个发动机气缸组没有燃烧燃料，发动机仍然经由从车辆的车轮提供的能量继续旋转。通过改变cms传感器的状态，可以表征cms传感器的时间常数。在停止发动机气缸中的燃烧并泵送未参与发动机内的燃烧的空气通过发动机和排气系统之后，方法400进行至410。

在410处，方法400确定或估计cms传感器的时间常数。在一个示例中，方法400计算通过将发动机从富空燃比操作改变为稀空燃比操作导致的cms传感器的电压变化的斜率。例如，方法400可以在表示富排气成分的电压和表示稀排气成分的电压之间执行与cms传感器数据输出电压的最小二乘拟合。最小二乘拟合是方程y＝mx+b，其中y是输出变量，x是输入变量，m是直线的斜率，并且b是直线的位移。斜率和偏移值可以通过以下方程找到：

其中xi是变量x(时间)的第i个样本，yi是变量y(cms电压)的第i个样本，是x的平均值，是y的平均值，并且n是取得的cms电压样本的总数。然后，可以通过经由斜率值索引或参考cms时间常数值的表或函数将斜率转换为cms时间常数值。表中的值可以经由以下方式以经验确定：将氧传感器从富切换为稀，计算斜率，并且通过确定cms传感器从指示富排气的电压切换到指示稀排气的电压花费时间量的约63％来从同一数据计算cms传感器的时间常数值。时间常数可以根据与确定的cms时间常数值相关联的cms传感器输出电压的斜率存储在表或函数中。可选地，方法400可以通过确定cms传感器从指示富排气的电压切换到指示稀排气的电压花费时间量的约63％来估计cms传感器时间常数。在确定cms传感器时间常数值之后，方法400前进至412。

在412处，方法400判断是否仍然满足dfso状况。如果方法400判断仍然满足dfso状况，那么方法400返回到406。如果方法400判断不满足dfso状况，那么答案为否，并且方法400前进至414。

在414处，方法400确定是否期望评估车辆的催化剂是否满足性能目标。在一个示例中，方法400可以判断每个车辆驾驶循环评估催化剂性能一次。在其它示例中，方法400可以判断在车辆行驶预定距离之后评估催化剂性能。如果方法400判断不期望催化剂性能评估，那么答案为否，并且方法400进行至430。否则，方法400判断期望催化剂性能评估，并且方法400进行至416。

在416处，方法400调整发动机的空燃比以提供围绕化学计量空燃比振荡的空气燃料混合物。在一个示例中，驾驶员需求扭矩被转换成发动机空气量，并且发动机空气量乘以提供化学计量空燃比的空燃比。然后，通过将比例和积分燃料调整量添加到提供化学计量空燃比的燃料量来修改化学计量空燃比。比例和积分燃料调节量可以取决于或基于来自发动机的供给气体氧传感器的反馈。例如，发动机空燃比可以变富，直到供给气体氧传感器指示富排气为止，然后发动机空燃比可以被调整为更稀并然后斜降为甚至更稀，直到供给气体氧传感器指示稀排气为止，然后发动机空燃比可以被调整为更富并然后斜升为甚至更富，直到供给气体氧传感器指示富排气为止。可以重复地执行该过程以使发动机的空燃比围绕化学计量空燃比循环。方法400前进至418。

在418处，方法400将低通滤波器应用于与cms传感器相关联的供给气体氧传感器(例如，相同气缸组的氧传感器)的输出。然而，可以首先将供给气体氧传感器输出转换成类似于ego传感器输出的输出。特别地，供给气体氧传感器的输出电压可以从随经由排气氧浓度指示的发动机空燃比线性地变化的电压转换为随如排气氧浓度指示的发动机空燃比几乎以两种状态方式变化的电压(例如，uego传感器输出可以被转换为ego传感器类型输出)。然后，可以对修改的供给气体氧传感器输出进行低通滤波。

低通滤波器具有等于在410处针对cms传感器估计的时间常数的时间常数。在一个示例中，低通滤波器具有y(i)＝(1-α)y(i-1)+αx(i)的形式，其中i是样本数量，y是滤波器输出值(例如，滤波的供给气氧传感器输出电压)，x是滤波器输入值(例如，修改的供给气体氧传感器输出电压)，α是平滑因子，并且平滑因子可以经由以下方程从cms时间常数τ确定：其中δt是采样周期，α是平滑因子，并且τ是cms传感器时间常数。然后，可以将低通滤波的修改的供给气体氧传感器输出作为值存储在控制器存储器中。另外，在发动机空燃比围绕化学计量空燃比振荡时，cms传感器的输出被存储到控制器存储器。方法400前进至420。

在420处，方法400确定催化剂指数比。在一个示例中，可以经由以下方程确定供给气体氧传感器(例如，上游氧传感器)的n个样本和cms氧传感器(例如，下游氧传感器)的n个样本的催化剂指数比：

其中r是催化剂指数比，i是样本数量，s1是cms氧传感器输出，s2是滤波的修改的供给气氧传感器输出(例如，来自步骤418的y(i))，t是时间。该方程确定弧长度比作为确定催化剂劣化的存在或不存在的基础。分子近似于从cms氧传感器生成的线长度，并且分母近似从供给气体氧传感器生成的线长度。在确定催化剂指数比值之后，方法400进行至422。

在422处，方法400判断催化剂指数比值是否大于(g.t.)阈值。可以经由在发动机排气系统中安装阈值催化剂和全使用寿命催化剂并确定两种催化剂的催化剂指数比来以经验确定阈值。阈值水平可以经选择为落入阈值催化剂的指数比值与全使用寿命催化剂的指数比值之间。如果方法400判断催化剂的指数比大于阈值，那么答案为是，并且方法400进行至424。否则，回答为否，并且方法400前进以退出。

在424处，方法400调整致动器以针对劣化的催化剂进行补偿。在一个示例中，方法400可以照亮灯或经由显示器提供指示以通知车辆乘员可能需要车辆维修。另外，方法400可以调整发动机的燃料喷射器以减小发动机空燃比峰-峰变化，以便补偿劣化的催化剂的较低的氧存储容量。此外，可以调整燃料喷射器以增大或减小空燃比振荡频率，以提高催化剂效率。方法400还可以延迟火花正时以在存在催化剂劣化的情况下减少发动机nox排放。此外，方法400可以进行凸轮正时和气门正时调整以补偿劣化的催化剂。在响应于经由将催化剂指数比与阈值进行比较提供的催化剂劣化的指示而调整一个或多个致动器之后，方法400前进以退出。方法400前进以退出。

在430处，方法400调整发动机的空燃比以提供围绕化学计量空燃比振荡的空气燃料混合物。在一个示例中，驾驶员需求扭矩被转换成发动机空气量，并且发动机空气量乘以提供化学计量空燃比的空燃比。然后，通过将比例和积分燃料调整量添加到提供化学计量空燃比的燃料量来修改化学计量空燃比。比例和积分燃料调节量可以取决于或基于来自发动机的供给气体氧传感器的反馈。具体地，发动机空燃比可以变富，直到供给气体氧传感器指示富排气为止，然后发动机空燃比可以被调整为更稀并然后斜降为甚至更稀，直到供给气体氧传感器指示稀排气为止，然后发动机空燃比可以被调整为更富并然后斜升为甚至更富，直到供给气体氧传感器指示富排气为止。可以重复地执行该过程以使发动机的空燃比围绕化学计量空燃比循环。方法400前进以退出。

以这种方式，上游氧传感器的输出可以经由具有基于下游氧传感器的时间常数的时间常数的数字低通滤波器滤波，以补偿下游氧传感器劣化。低通滤波致使指数比计算朝向指示正确的催化剂作用的指数比较少程度地位移。

在可选示例中，代替经由低通装置(例如，迟滞滤波器)对供给气体氧传感器输出电压进行滤波，cms传感器的输出电压可以经由包括超前补偿的滤波器进行滤波，并且供给气体氧传感器输出电压可以不被滤波或仅少量滤波(例如，小时间常数低通滤波器)。

因此，方法400提供了一种发动机操作方法，包括：根据位于发动机的排气系统中的催化剂下游的氧传感器的响应，对位于催化剂上游的氧传感器的输出进行滤波；以及响应于氧传感器的滤波的输出而调整致动器。该方法包括致动器是燃料喷射器，并且其中调整燃料喷射器以减小发动机空燃比的幅度。该方法包括致动器是燃料喷射器，并且其中调整燃料喷射器以增大发动机空燃比的频率。该方法包括滤波包括对位于催化剂上游的氧传感器的输出进行数字滤波。该方法包括滤波包括应用具有基于位于催化剂下游的氧传感器的输出的时间常数或平滑因子的一阶低通滤波器。该方法包括滤波包括将位于催化剂上游的氧传感器的加权的过去输出添加到位于催化剂上游的氧传感器的加权的当前输出。该方法包括位于催化剂上游的氧传感器是宽域型线性氧传感器。该方法包括致动器是点火系统。

图4的方法还提供了一种发动机操作方法，包括：使发动机进入燃料切断模式中；从在发动机处于燃料切断模式时生成的位于发动机的排气系统中的催化剂下游的氧传感器的输出来估计氧传感器的时间常数；根据位于催化剂下游的氧传感器的响应来对位于催化剂上游的氧传感器的输出进行滤波；以及响应于位于催化剂上游的氧传感器的滤波的输出而调整致动器。该方法包括根据位于催化剂下游的氧传感器的输出的变化来估计时间常数。该方法还包括从位于催化剂下游的氧传感器的输出生成线的长度。该方法还包括从位于催化剂上游的氧传感器的输出生成线的长度。该方法还包括经由来自位于催化剂下游的氧传感器的输出的线的长度和来自位于催化剂上游的氧传感器的输出的线的长度来确定催化剂指数比。该方法包括催化剂指数比是基于位于催化剂上游的氧传感器的滤波的输出。

现在参考图5，示出了示例序列，该序列示出了将低通滤波器应用于上游氧传感器的输出以用于补偿下游氧传感器劣化的目的。图5的序列可以经由图1的系统配合图4的方法提供。这些图是时间对准的，并且同时发生。另外，在时间t0至t6处的竖直线表示在序列期间感兴趣的时间。

从图5的顶部起的第一个图是发动机dfso状态相对于时间的图。竖直轴线表示发动机dfso状态，并且当迹线502处于接近竖直轴线箭头的较高水平时，发动机处于dfso。迹线502表示发动机dfso状态。水平轴线表示时间，并且时间从曲线的左侧到曲线的右侧增加。

从图5的顶部起的第二个图是催化剂监测器状态相对于时间的图。竖直轴线表示催化剂监测状态，并且当迹线504处于接近竖直轴线箭头的较高水平时，正在监测催化剂的期望性能。迹线504表示催化剂监测状态。水平轴线表示时间，并且时间从曲线的左侧到曲线的右侧增加。

从图5的顶部起的第三个图是估计的cms氧传感器时间常数值相对于时间的图。竖直轴线表示估计的cms氧传感器时间常数值，并且估计的cms氧传感器时间常数的值在竖直轴线的方向上增加。迹线506表示估计的cms氧传感器时间常数值。水平轴线表示时间，并且时间从曲线的左侧到曲线的右侧增加。

从图5的顶部起的第四个图是催化剂指数比(例如，催化剂性能的量度)相对于时间的图。竖直轴线表示催化剂指数比值，并且催化剂指数比值在竖直轴线箭头的方向上增加。迹线508表示催化剂指数比值。水平轴线表示时间，并且时间从曲线的左侧到曲线的右侧增加。线550是阈值指数比值。当催化剂的指数比大于阈值550时，可以确定催化剂劣化。

从图5的顶部起的第五个图是低通滤波的修改的供给气体或上游氧传感器输出电压相对于时间的图。竖直轴线表示低通滤波的修改的供给气体氧传感器输出电压，并且低通滤波的修改的供给气体氧传感器输出电压在竖直轴线箭头的方向上增加。迹线510表示低通滤波的修改的供给气体氧传感器输出电压。水平轴线表示时间，并且时间从曲线的左侧到曲线的右侧增加。线552表示化学计量空燃值。当迹线510高于阈值552时，发动机富操作。当迹线510低于阈值552时，发动机稀操作。

从图5的顶部起的第六个图是cms或下游氧传感器输出电压相对于时间的图。竖直轴线表示cms氧传感器输出电压，并且cms氧传感器输出电压在竖直轴线箭头的方向上增大。迹线512表示cms氧传感器输出电压。水平轴线表示时间，并且时间从曲线的左侧到曲线的右侧增加。线554表示化学计量空燃值。当迹线512高于阈值554时，在催化剂下游的排气指示富。当迹线512低于阈值554时，在催化剂下游的排气指示稀。

在时间t0，发动机正在操作，并且它不处于dfso模式。催化剂监测器未被激活，并且cms传感器时间常数τ是较小值，使得供给气体氧传感器输出进行少量滤波。催化剂指数比值小于阈值，使得催化剂被认为“未劣化”。供给气体氧传感器指示富，并且cms氧传感器也指示富。

在时间t0与时间t1之间，发动机保持退出dfso，并且催化剂监测器未被激活。cms时间常数保持不变，并且催化剂指数比保持不变。供给气体氧传感器在富与稀状况之间切换，而cms传感器也围绕化学计量切换，但是切换速率较低。

在时间t1，满足dfso的状况，并且发动机进入dfso，如dfso状态从低水平变为高水平所指示。停止向发动机的燃料流(在发动机处于dfso模式时未示出)。催化剂监测状态保持不变，并且cms传感器时间常数不变。催化剂指数比值保持为低，并且上游氧传感器输出开始转变为低水平以指示稀稀发动机空燃比。下游氧传感器指示富排气混合物。

在时间t1与时间t2之间，发动机保持处于dfso，并且催化剂未被监测。cms时间常数τ保持不变，并且催化剂指数比保持不变。当发动机处于dfso模式时，由于空气被泵送通过发动机，因此供给气体氧传感器指示稀并保持指示稀。cms传感器的输出以比供给气体氧传感器的输出慢的速率减小，但是cms传感器最终地指示稀排气。

在时间t2，控制器完成估计cms时间常数，并且更新cms时间常数τ值。τ的值增大以指示cms传感器的较长时间常数和较慢响应时间。发动机保持处于dfso，催化剂监测器未被激活。催化剂指数比保持不变，并且供给气体和cms氧传感器指示稀。

在时间t3，发动机退出dfso模式，并且催化剂监测器未被激活。当发动机退出dfso模式时，发动机开始燃烧燃料(未示出)。从时间t2起，cms时间常数τ没有变化，并且催化剂指数比保持不变。供给气体氧传感器开始指示富发动机空燃比，并且cms传感器继续指示稀，因为催化剂被填充了通过发动机泵送的氧。经由低通滤波器对供给气体氧传感器的输出进行滤波，并且滤波器具有在时间t3建立的时间常数。

在时间t4与时间t5之间，发动机保持退出dfso模式，并且催化剂监测器未被激活。从时间t3起，cms时间常数τ没有变化，并且催化剂指数比保持不变。经由低通滤波器对供给气体氧传感器输出进行滤波，该低通滤波器具有等于cms传感器的时间常数的时间常数。因此，供给气体氧的输出进行更大程度地滤波，并且其以比在时间t0与时间t1之间所示的更慢的速率围绕化学计量振荡。cms传感器输出增大以指示富，并且然后其缓慢地调制。

在时间t5，发动机保持不处于dfso，但是催化剂监测器现被激活。控制器开始对供给气体氧传感器和cms传感器(未示出)进行采样。控制器还将滤波的修改的供给气体氧传感器输出电压的值存储到控制器存储器。另外，控制器将cms氧传感器输出电压的值存储到控制器存储器。催化剂指数比保持不变，并且cms时间常数τ保持不变。当催化剂监测器被激活时，发动机空燃比围绕化学计量空燃比振荡。

在时间t6，发动机保持退出dfso模式，并且催化剂监测器被停用。cms时间常数τ保持不变，并且催化剂指数比值基于cms氧传感器输出电压的线长度与供给气体氧传感器输出电压的线长度的比率而被调整到新值。催化剂指数值小于阈值550，因此确定催化剂在期望范围内(未示出)操作。滤波的供给气体氧传感器输出继续调制，cms氧传感器输出也是如此。

以这种方式，可以确定cms氧传感器的时间常数，并且可以将时间常数应用于接收供给气体氧传感器的输出作为输入的低通滤波器。然后，滤波的供给气体氧传感器输出和cms氧传感器输出是确定催化剂指数比的基础，该催化剂指数比提供用于确定催化剂性能的度量或参考。

现在参考图6，示出了可估计cms传感器的时间常数的两种不同方式的图。图600包括表示cms氧(例如，下游氧传感器)传感器的输出电压的竖直轴线。水平轴线表示时间，并且时间从曲线的左侧到曲线的右侧增加。曲线601表示cms氧传感器输出电压。水平线654表示恰好在发动机进入dfso模式之前的时间上的cms氧传感器富指示水平。水平线656表示在发动机进入dfso模式并且cms氧传感器响应于稀排气之后的最终的稳定的cms氧传感器稀指示水平。竖直线650表示发动机进入dfso模式并且向发动机的燃料喷射停止的时间。竖直线652表示在排气从富变为稀之后的cms氧传感器的输出达到其最终值的约63％的时间。由箭头604(例如，cms氧传感器时间常数τ值)指示在排气从富变为稀之后的cms氧传感器达到其最终值的63％所花费的时间量。

τ的值可以经由监测在发动机进入dfso的时间(例如，线650处的时间)与cms氧传感器达到其最终稳定稀值的时间(例如，线660处的时间)之间的cms氧传感器输出电压来确定。然后，可以从线654的电压减去比线654处的电压与线656处的电压之间的电压差小63％的cms电压，以确定63％电压值。线601达到63％电压值的时间是cms氧传感器输出电压达到63％电压值的时间(例如，由线652表示)。cms氧传感器输出电压达到63％电压值的时间与排气从富切换为稀的时间之间的时间量是时间常数τ，其由线604指示。

可选地，可以在排气从富切换为稀的时间(例如，由线650指示的时间)与cms氧传感器的输出稳定在最终稀电压值处的时间(例如，由线660指示的时间)之间确定由线601近似的cms线氧传感器输出电压的斜率以估计cms氧传感器时间常数，如图4的410处所述。然后，可以经由存储在控制器存储器中的表或函数将线601的斜率转换为低通滤波器时间常数。

现在参考图7，示出了第一发动机10和排气系统11。在该示例中，在发动机10之后是供给气体或上游氧气传感器126。排气从发动机10流到氧传感器126，并且然后流到催化剂178。转换的排气离开催化剂178并在释放到大气之前经由cms或下游氧传感器158感测。在该示例中，发动机10仅包括单个气缸组(未示出)。

现在参考图8，示出了第二发动机10和排气系统11。在该示例中，在发动机10之后是供给气体或上游氧气传感器126和127。在流到催化剂178和催化剂179之前，排气从发动机10流到氧传感器126和127。转换的排气离开催化剂178并在释放到大气之前经由cms或下游氧传感器158感测。转换的排气离开催化剂179并在释放到大气之前经由cms或下游氧传感器159感测。在该示例中，发动机10包括两个气缸组(未示出)。第一气缸组经由管道801将排气引导到催化剂178，并且第二气缸组经由管道802将排气引导到催化剂179。

应当注意，本文包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其它发动机硬件来实施。本文所述的具体程序可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等)中的一种或多种。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序执行、并行执行，或在一些情况下被省略。同样地，处理顺序不一定是实现本文所述的示例示例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供。所示的动作、操作和/或功能中的一者或多者可以取决于所使用的特定策略而重复地执行。此外，所述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施所述的动作。

应当理解，本文公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体示例不应当被视为具有限制含义，因为众多变型是可能的。例如，上述技术可以应用于v-6、i-4、i-6、v-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其它特征、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。

以下权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以提及“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括结合一个或多个此类要素，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。可以通过本权利要求书的修正或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护所公开的特征、功能、要素和/或性质的其它组合和子组合。这样的权利要求书，无论在范围上与原始权利要求书相比更宽、更窄、相同或不同，都被认为包括在本公开的主题内。

根据本发明，一种发动机操作方法包括：根据位于发动机的排气系统中的催化剂下游的氧传感器的响应，经由控制器对位于所述催化剂上游的氧传感器的输出进行滤波；以及响应于所述氧传感器的所述滤波的输出而经由所述控制器调整致动器。

根据一个实施例，所述致动器是燃料喷射器，并且其中调整所述燃料喷射器以减小发动机空燃比的幅度。

根据一个实施例，所述致动器是燃料喷射器，并且其中调整所述燃料喷射器以增大发动机空燃比的频率。

根据一个实施例，滤波包括对位于所述催化剂上游的所述氧传感器的输出进行数字滤波。

根据一个实施例，滤波包括应用具有基于位于所述催化剂下游的所述氧传感器的输出的时间常数或平滑因子的一阶低通滤波器。

根据一个实施例，滤波包括将位于所述催化剂上游的所述氧传感器的加权的过去输出添加到位于所述催化剂上游的所述氧传感器的加权的当前输出。

根据一个实施例，位于所述催化剂上游的所述氧传感器是宽域型线性氧传感器。

根据一个实施例，致动器是点火系统。

根据本发明，一种发动机操作方法包括：经由控制器使发动机进入燃料切断模式中；从在所述发动机经由所述控制器处于所述燃料切断模式时生成的位于所述发动机的排气系统中的催化剂下游的氧传感器的输出来估计所述氧传感器的时间常数；经由所述控制器根据位于所述催化剂下游的所述氧传感器的响应来对位于所述催化剂上游的氧传感器的输出进行滤波；以及响应于位于所述催化剂上游的所述氧传感器的所述滤波的输出而经由所述控制器调整致动器。

根据一个实施例，根据位于所述催化剂下游的所述氧传感器的输出的变化来估计所述时间常数。

根据一个实施例，本发明的特征还在于从位于所述催化剂下游的所述氧传感器的输出生成线的长度。

根据一个实施例，本发明的特征还在于从位于所述催化剂上游的所述氧传感器的输出生成线的长度。

根据一个实施例，本发明的特征还在于经由来自位于所述催化剂下游的所述氧传感器的所述输出的所述线的所述长度和来自位于所述催化剂上游的所述氧传感器的所述输出的所述线的所述长度来确定催化剂指数比。

根据一个实施例，所述催化剂指数比是基于位于所述催化剂上游的所述氧传感器的所述滤波的输出。

根据本发明，提供了一种用于操作发动机的系统，所述系统具有：内燃发动机，所述内燃发动机包括致动器；排气系统，所述排气系统联接到所述内燃发动机，所述排气系统包括第一氧传感器、第二氧传感器和催化剂；以及控制器，所述控制器包括：可执行指令，所述可执行指令存储在非暂时性存储器中以调整数字滤波器的参数，所述数字滤波器被应用于所述第一氧传感器的输出，所述参数的值是基于所述第二氧传感器的时间常数；以及用于响应于所述数字滤波器的输出而调整所述发动机的空燃比的附加的指令。

根据一个实施例，所述第一氧传感器位于所述催化剂上游。

根据一个实施例，所述第二氧传感器位于所述催化剂下游。

根据一个实施例，所述数字滤波器是低通数字滤波器。

根据一个实施例，本发明的特征还在于用于从经由所述第二氧传感器输出的电压确定所述时间常数的附加的指令。

根据一个实施例，本发明的特征还在于用于从所述数字滤波器的输出确定催化剂指数比的附加的指令。