在存在传感器劣化的情况下改善催化剂诊断的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及改善用于交通工具的催化剂诊断的系统和方法。该系统和方法可特别用于经历传感器输出动态特性变化的交通工具。
【背景技术】
[0002]交通工具可包括用于处理发动机排放物的催化剂。由于催化剂暴露于升高的温度、机械振动、硫污染并且暴露在操作过程期间可遇到的其他工况下，所以随着时间的推移催化剂的性能可劣化。如果催化剂劣化超过预期量，交通工具尾管排放物可提高至不期望的水平。因此，可能期望提供判断催化剂是否按期望执行的鲁棒方法。
[0003]—种诊断催化剂操作的方法为使用氧传感器信息。具体地，氧传感器可放置在催化剂上游和下游的排气系统中。来自氧传感器上游和下游的信息可以为判断催化剂是否以期望方式执行的基础。然而，氧传感器性能可随着时间而劣化。劣化的氧传感器的输出可导致判断性能不良的催化剂正在以期望方式执行。因此，当判断催化剂是否按期望运转时，可期望提供将氧传感器性能从催化剂性能分离的方法。
【发明内容】
[0004]本发明人在此已经认识到上述缺点并且已经开发出用于诊断催化剂的方法，其包括:响应于催化剂监视器传感器输出的斜率来调节催化剂劣化阈值；响应于变量未超过催化剂劣化阈值而指示催化剂劣化；以及响应于劣化的指示来调节致动器的状态。
[0005]通过响应于催化剂监视器传感器的属性而调节催化剂诊断极限，可提供改善催化剂诊断的技术成果。具体地，催化剂监视器传感器的输出电压可随年限改变，使得当催化剂监视器传感器是确定催化剂性能的诊断的一部分时，可过高估计催化剂氧存储。然而，提供以用于再活化催化剂的催化剂氧存储估计极限和燃料的阈值量可经调节以补偿催化剂传感器动态特性。特别地，响应于催化剂监视器传感器斜率的变化，或可选地响应于催化剂监视器传感器时间常量，再活化催化剂并且提供催化剂下游的富排气成分排出(breakthrough)的氧存储估计极限和阈值燃料量可被增加。
[0006]本发明可提供若干优点。例如，该方法可提供更可靠的催化剂诊断评估。进一步地，经由提供劣化的催化剂操作的指示，该方法可减少交通工具排放物。更进一步地，该方法可遵守交通工具上的诊断规定。
[0007]当单独使用或与附图结合使用时，本发明的以上优点和其他优点及特征将通过以下【具体实施方式】变得显然。
[0008]应该理解，提供上述
【发明内容】
是为以简化形式引入所选概念，其将在【具体实施方式】中进一步描述。这并非意味着确立所要求保护的主题的关键或必要特征，其保护范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上的或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0009]当单独使用或参考附图使用时，通过阅读在此称为【具体实施方式】的实施例的示例将更充分理解在此描述的优点，其中:
[0010]图1为发动机和排气后处理系统的不意图；
[0011]图2和图3不出仿真的催化剂诊断序列；
[0012]图4和图5示出仿真的CMS输出特征；
[0013]图6和图7示出说明了基于额定氧传感器输出和劣化的氧传感器输出的确定的催化剂性能中的差异的分布曲线图；
[0014]图8和图9示出基于氧传感器的响应对催化剂性能和催化剂再活化燃料阈值的示例性调节；以及
[0015]图10为用于在CMS性能可能劣化的系统中诊断催化剂的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0016]本发明涉及诊断交通工具催化剂的性能，该催化剂处理内燃发动机的排气。本发明提供了基于位于交通工具排气系统中的一个或多个氧传感器的操作特征而调节催化剂诊断极限和催化剂氧存储极限。图1示出了一种示例性发动机和排气系统。图2和图3示出了示例性催化剂诊断序列。图4和图5示出了额定的新催化剂监视传感器(CMS)和劣化的CMS的输出。图6和图7示出了 CMS输出对催化剂诊断估计的影响。图8和图9示出了基于CMS斜率估计的催化剂监视器阈值和极限。图10示出了用于在CMS输出可能劣化的系统中诊断催化剂的方法。
[0017]参考图1，包括多个汽缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，图1示出了多个汽缸中的一个汽缸。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，其中活塞36放置在汽缸壁32内并且连接到曲轴40。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。起动机96包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可选择性地推进小齿轮95以啮合环形齿轮99。起动机96可直接安装至发动机的前面或发动机的后面。在某些示例中，起动机96可经由带或链条将扭矩选择性供给到曲轴40。在一个示例中，起动机96在未被啮合到发动机曲轴时处于基本状态。
[0018]所示燃烧室30分别经由进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可由进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可由排气凸轮传感器57确定。使用排气凸轮相位调节器56，排气凸轮53的正时可关于曲轴40的正时变化，以便相对于曲轴位置调节排气门打开和关闭位置。使用排气凸轮相位调节器59，进气凸轮51的正时可关于曲轴40的正时变化，以便相对于曲轴位置调节排气门打开和关闭位置。
[0019]所示燃料喷射器66被定位为将燃料直接喷射到汽缸30内，这是本领域技术人员已知的直接喷射。可替代地，燃料可喷射到进气道，这是本领域技术人员已知的进气道喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料栗和燃料导轨的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66。另外，所示进气歧管44与可选的电子节气门62连通，该电子节气门调节节流板64的位置，以控制从进气口 42到进气歧管44的气流。在一个示例中，高压、双极燃料系统可用于生成较高的燃料压力。在某些示例中，节气门62和节流板64可放置在进气门52和进气歧管44之间，使得节气门62为进气道节气门。
[0020]响应于控制器12，无分电器点火系统88经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。所示通用或宽域排气氧(UEGO)传感器126耦合到在催化转化器70上游的排气歧管48。催化剂监视器传感器(CMS) 127为提供如图4所示的输出的加热型氧传感器(HEGO)。
[0021]在一个示例中，转化器70可包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可使用多个排放控制装置，每个排放控制装置均带有多个砖。转化器70可以为三元型催化剂。
[0022]控制器12在图1中示为常规微型计算机，其包括:微处理器单元102、输入/输出端口 104、只读存储器106、随机存取存储器108、保活存储器110和常规数据总线。所示控制器12接收来自耦合到发动机10的传感器的各种信号，除先前讨论的那些信号外，还包括:来自耦合到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);来自耦合到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。还可感测用于由控制器12处理的大气压力(传感器未示出)。在本说明书的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每转产生预定数目的等间隔脉冲，由此可确定发动机转速(RPM)。
[0023]控制器12也可向用户显示器39显示变量和控制参数。例如，如果确定传感器或设备劣化，则控制器12可在显示器39上显示劣化设备的指示。
[0024]在操作期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环:该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。通常，在进气冲程期间，排气门54关闭，而进气门52打开。空气经由进气歧管44引入燃烧室30中，并且活塞36移动到汽缸的底部，以便增加燃烧室30内的容积。本领域技术人员通常将活塞36靠近汽缸底部且处于其冲程结束时的位置(例如当燃烧室30处于其最大容积时)称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。本领域技术人员通常将活塞36在其冲程结束时且最靠近汽缸盖(例如当燃烧室30处于其最小容积时)的点称为上止点(TDC)。在下文称为喷射的过程中，将燃料引入燃烧室。在下文称为点火的过程中，喷射的燃料由诸如火花塞92的已知点火装置点燃，从而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞运动转化为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧过的空气燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开正时和/或关闭正时可变化，例如以提供正或负气门重叠、进气门延迟关闭或各种其他示例。
[0025]因此，图1的系统提供了交通工具系统，其包括:发动机；与发动机流体连通的催化剂；放置在催化剂下游的排气道中的催化剂监视器传感器；以及包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令的控制器，该可执行指令用于响应于催化