專利名稱：氧傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及確定車輛中氧傳感器的準(zhǔn)備狀態(tài)(readiness)。
背景技術(shù)：
本文中提供的背景說(shuō)明是為了大致給出本公開(kāi)的背景信息。本背景 部分中所描述的當(dāng)前署名的發(fā)明人的工作，以及另外的在提交時(shí)間可能 沒(méi)有資格作為現(xiàn)有技術(shù)的描述的各方面，既沒(méi)有明確地也沒(méi)有隱含地被 認(rèn)為是針對(duì)本公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)。
現(xiàn)在參看圖1,其示出了發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的功能框圖。空氣通過(guò)進(jìn) 氣歧管104 ^皮吸入發(fā)動(dòng)才幾102中。節(jié)氣門(throttle valve) 106改變 吸入發(fā)動(dòng)機(jī)102的空氣體積?？諝馀c來(lái)自一個(gè)或多個(gè)燃料噴射器108的 燃料相混合以形成空氣-燃料混合物?？諝?燃料混合物在一個(gè)或多個(gè) 汽缸109內(nèi)燃燒，且產(chǎn)生的廢氣從汽缸109排出到排氣系統(tǒng)110中。
排氣系統(tǒng)110包括氧傳感器120,該氧傳感器包括感測(cè)元件。在感 測(cè)元件處基于廢氣中的氧濃度形成了電壓。該電壓是從氧傳感器120輸 出的。氧傳感器120可以包括從加熱器功率源122接收功率的加熱器。 加熱器可以將氧傳感器120偏置到工作溫度范圍內(nèi)。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM) 124接收氧傳感器120的輸出且可以接收來(lái) 自其它傳感器126的信號(hào)。其它傳感器126可以包括例如質(zhì)量空氣流量 (MAF )傳感器、歧管絕對(duì)壓力(MAP )傳感器、和節(jié)氣門位置傳感器(TPS )。 ECM 124基于氧傳感器120的輸出和來(lái)自其它傳感器126的信號(hào)調(diào)節(jié)空 氣-燃料混合物。
在各種實(shí)施方式中，ECM 124可以通過(guò)指示節(jié)氣門106增加/減少吸 入發(fā)動(dòng)機(jī)102的空氣體積來(lái)調(diào)節(jié)空氣-燃料混合物。ECM 124也可以通 過(guò)指示燃料噴射器108增加/減少空氣-燃料混合物的燃料含量來(lái)調(diào)節(jié) 空氣-燃料混合物。在各種實(shí)施方式中，ECM 124調(diào)節(jié)空氣-燃料混合 物以維持化學(xué)計(jì)量的(stoichiometric)空氣-燃料比率。
在氧傳感器120的溫度達(dá)到溫度閾值之前，氧傳感器120的輸出可 能是不可靠的。該溫度閾值可以是工作溫度范圍內(nèi)的最低溫度。當(dāng)氧傳感器120的輸出不可靠時(shí)，ECM 124可以調(diào)節(jié)空氣-燃料混合物而不用 考慮氧傳感器120的輸出。在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)102時(shí)，氧傳感器120的溫度 很可能低于該溫度閾值。因此，在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)102時(shí)，氧傳感器120的 輸出很可能是不可靠的。
ECM 124可以估計(jì)，當(dāng)定時(shí)器在輸出離開(kāi)可標(biāo)定的電壓窗之后終止 時(shí)，氧傳感器120的輸出將是可靠的。例如，ECM 124可以估計(jì)到，在 輸出離開(kāi)200mV與600mV之間的電壓窗二十(20)秒之后，氧傳感器120 的輸出將是可靠的。在這樣的實(shí)施方式中，ECM 124可以估計(jì)，在啟動(dòng) 發(fā)動(dòng)機(jī)102大約三十五(35)秒之后，氧傳感器120的輸出將是可靠的。

發(fā)明內(nèi)容
一種氧傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊包括電壓源、電流檢測(cè)模塊和控制模 塊。該電壓源選擇性地產(chǎn)生偏置信號(hào)，所述偏置信號(hào)被施加到氧傳感器 的感測(cè)元件。電流才企測(cè)才莫塊測(cè)量氧傳感器的泵浦電流(pumping current)。控制才莫塊基于該泵浦電流與泵浦電流閾值的比4吏生成準(zhǔn)備 狀態(tài)信號(hào)。
在其它特征中， 一種氧傳感器系統(tǒng)包括氧傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊、氧 傳感器、以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊。該發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊選擇性地使用氧傳感 器的感測(cè)元件的輸出。在另外的特征中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊基于準(zhǔn)備狀態(tài) 信號(hào)使用所述輸出。
在另外的特征中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊忽略所述輸出直至發(fā)動(dòng)機(jī)控制模 塊接收到所述準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)。該氧傳感器系統(tǒng)還包括切換模塊。該切換 模塊基于準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)將氧傳感器的感測(cè)元件連接到發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊。 當(dāng)偏置信號(hào)不再出現(xiàn)在氧傳感器的感測(cè)元件處之后，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊使 用該輸出。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊使用該輸出對(duì)空氣_燃料混合物進(jìn)行閉環(huán)控 制。
在其它特征中，氧傳感器是切換氧傳感器。在另外的特征中，氧傳 感器是平面型切換氧傳感器和圓錐型切換氧傳感器之一。氧傳感器準(zhǔn)備 狀態(tài)模塊還包括切換模塊，該切換模塊施加偏置信號(hào)到氧傳感器的感測(cè) 元件直至接收到準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)。氧傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊還包括箝位裝置 (clamping device),其限制所述偏置信號(hào)和所述泵浦電流中的至少 一冬在另外的特征中，泵浦電流閾值被設(shè)置為對(duì)應(yīng)于氧傳感器的感測(cè)元
件的輸出可靠時(shí)的溫度。在另外的特征中，該偏置信號(hào)是直流(DC)電 壓。在接收到準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)之后，所述電壓源停止產(chǎn)生偏置信號(hào)。
一種確定氧傳感器的準(zhǔn)備狀態(tài)的方法，包括選擇性地產(chǎn)生偏置信 號(hào)，施加該偏置信號(hào)到氧傳感器的感測(cè)元件，測(cè)量氧傳感器的泵浦電流， 將泵浦電流與泵浦電流閾值進(jìn)行比較，以及基于該比較生成準(zhǔn)備狀態(tài)信 號(hào)。
在另外的特征中，該方法還包括基于準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)選擇性地使用氧 傳感器的輸出來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)。該方法還包括忽略氧傳感器的輸出直至生 成準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)。該方法還包括基于該準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)將氧傳感器的感測(cè) 元件連接到發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊。
在其它特征中，該方法還包括當(dāng)偏置信號(hào)不再出現(xiàn)在氧傳感器的感 測(cè)元件處之后使用氧傳感器的輸出來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)。該方法還包括施加偏 置信號(hào)到氧傳感器的感測(cè)元件直至生成準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)。該方法還包括限 制偏置信號(hào)和泵浦電流中的至少一個(gè)。該方法還包括在生成準(zhǔn)備狀態(tài)信 號(hào)之后停止產(chǎn)生所述偏置信號(hào)。
根據(jù)下文提供的詳細(xì)說(shuō)明，本公開(kāi)的其他適用性領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易 見(jiàn)。應(yīng)該理解的是，詳細(xì)描述和特定示例盡管說(shuō)明了本公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施 例，它們僅打算用于說(shuō)明的目的，而不打算限制本公開(kāi)的范圍。


根據(jù)詳細(xì)描述和附圖，將更全面地理解本公開(kāi)，在附圖中 圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能框圖； 圖2是根據(jù)本公開(kāi)原理的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能框圖； 圖3是根據(jù)本公開(kāi)的原理描繪泵浦電流對(duì)氧傳感器的溫度的關(guān)系的 曲線圖4是根據(jù)本公開(kāi)的原理描繪氧傳感器的泵浦電流的示例性跡線 (trace )的曲線圖5 - 5A是根據(jù)本公開(kāi)原理的示例性氧傳感器系統(tǒng)的示例性框以及
圖6是根據(jù)本公開(kāi)的原理描述由傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊執(zhí)行的示例性 步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下描述本質(zhì)上僅僅是示例性的且絕不打算限制本公開(kāi)、其應(yīng)用、 或用途。為清楚起見(jiàn)，在附圖中將使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)標(biāo)識(shí)類似的元
件。如本文中所使用的，短語(yǔ)"A、 B和C中的至少一個(gè)"應(yīng)使用非排 他性邏輯"或，，解釋為意指邏輯(A或B或C)。應(yīng)該理解的是在不改 變本公開(kāi)的原理的前提下可以按不同順序執(zhí)行方法內(nèi)的步驟。
如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)模塊指的是專用集成電路(ASIC)、電子電 路、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的處理器(共享的、專用的、或群 組的)及存儲(chǔ)器、組合邏輯電路、和/或提供所述功能性的其它適當(dāng)部 件。
在啟動(dòng)期間發(fā)動(dòng)機(jī)的排放可能增加。這可能是因?yàn)樵谘鮽鞲衅鞯妮?出可靠之前，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器不能可靠地以閉環(huán)模式控制發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣-燃料混合物。精確地確定氧傳感器的輸出何時(shí)可靠，將允許發(fā)動(dòng)機(jī)控制 器在最早可能的時(shí)間開(kāi)始對(duì)空氣-燃料混合物進(jìn)行閉環(huán)控制。這可以減 少發(fā)動(dòng)機(jī)的排放。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，氧傳感器的輸出被假定為在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)之后的預(yù)定 時(shí)間處是可靠的。該預(yù)定時(shí)間可能較長(zhǎng)，以確保氧傳感器的輸出在大多 數(shù)情況下將是可靠的。然而，在某些情況下(例如，當(dāng)排氣系統(tǒng)在啟動(dòng) 時(shí)已預(yù)熱)在該預(yù)定時(shí)間之前，氧傳感器的輸出可能是可靠的。這將不 必要地延遲發(fā)動(dòng)機(jī)控制器進(jìn)行空氣-燃料混合物的閉環(huán)控制。在其它情 況下(例如，當(dāng)排氣系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)經(jīng)受極冷時(shí))，氧傳感器的輸出在預(yù) 定時(shí)間結(jié)束時(shí)可能是不可靠的。這可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)控制器不正確地控制 空氣-燃料混合物，因?yàn)檠鮽鞲衅鞯妮敵鲞€不可靠。
在各種實(shí)施方式中，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，可以按照氧傳感器的輸出的 性質(zhì)啟動(dòng)所述預(yù)定時(shí)間。這些性質(zhì)可能基于排氣狀態(tài)而改變，但它們可 能不是可靠性的精確指標(biāo)。因此，在某些排氣系統(tǒng)狀態(tài)下，可能過(guò)早啟 動(dòng)預(yù)定時(shí)間，而在其它排氣系統(tǒng)狀態(tài)下則可能過(guò)晚啟動(dòng)預(yù)定時(shí)間。
可以基于對(duì)泵浦電流的分析確定氧傳感器的輸出的可靠性，該泵浦 電流是通過(guò)施加偏置電壓到氧傳感器的輸出而產(chǎn)生的。該泵浦電流是氧 傳感器輸出的可靠性的精確指標(biāo)。基于泵浦電流確定氧傳感器的輸出的 可靠性，可以允許發(fā)動(dòng)機(jī)控制器在最早可能的時(shí)間開(kāi)始進(jìn)行閉環(huán)控制?，F(xiàn)在參看圖2,其示出了示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)200的功能框圖。空氣 通過(guò)進(jìn)氣歧管104^L吸入發(fā)動(dòng)機(jī)202中。通過(guò)節(jié)氣門106改變空氣體積。 空氣與來(lái)自 一個(gè)或多個(gè)燃料噴射器108的燃料混合以形成空氣-燃料混 合物。空氣-燃料混合物在一個(gè)或多個(gè)汽缸109內(nèi)燃燒，且產(chǎn)生的廢氣 從汽缸109排出到排氣系統(tǒng)204中。
排氣系統(tǒng)204包括催化轉(zhuǎn)化器206和氧傳感器220。盡管氧傳感器 220被描繪為在催化轉(zhuǎn)化器206的上游，氧傳感器220可以可選地布置 在催化轉(zhuǎn)化器206的下游。在各種實(shí)施方式中，氧傳感器220可以是切 換氧傳感器，其可以為平面型或圓錐型切換氧傳感器。
氧傳感器220包括感測(cè)元件，該感測(cè)元件可以由例如陶瓷材料和金 屬材料的組合制成。在各種實(shí)施方式中，所述金屬材料可以包括鈦、鋯、 鉑和/或其它金屬材料。基于廢氣中的氧濃度在氧傳感器220的感測(cè)元 件處產(chǎn)生電壓。在各種實(shí)施方式中，該電壓形成氧傳感器220的輸出。
當(dāng)氧傳感器220的溫度低于工作溫度范圍時(shí)，氧傳感器220的輸出 可能是不可靠的。僅作為舉例，該工作溫度范圍可能大約為300°C-400 。C。當(dāng)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)202時(shí)，氧傳感器220的溫度很可能低于該工作溫度 范圍。因此，當(dāng)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)202時(shí)，氧傳感器220的輸出很可能是不可靠的。
氧傳感器220可以包括從加熱器功率源122接收功率的加熱器。功 率可以由例如交流(AC )信號(hào)、直流(DC )信號(hào)、和/或脈寬調(diào)制(P麗) 信號(hào)輸送。僅作為舉例，該功率可以由12V直流信號(hào)輸送。加熱器可以 將氧傳感器220的溫度偏置到所述工作溫度范圍內(nèi)。
傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊240利用氧傳感器220的泵浦電流能力確定氧 傳感器220的輸出是否可靠。傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊240將偏置電壓施加 到氧傳感器220的感測(cè)元件。在各種實(shí)施方式中，傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊 240可以在發(fā)動(dòng)機(jī)202啟動(dòng)時(shí)施加該偏置電壓。施加到氧傳感器220的 感測(cè)元件的偏置電壓造成泵浦電流流動(dòng)。隨著氧傳感器220加熱，泵浦 電《u可以i曾力口。
傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)^t塊240測(cè)量該泵浦電流并將該泵浦電流與可標(biāo)定 的泵浦電流閾值相比較。在各種實(shí)施方式中，該泵浦電流閾值可被設(shè)置 為對(duì)應(yīng)于氧傳感器220的輸出可靠時(shí)的溫度。例如，此溫度可以是工作 溫度范圍內(nèi)的最低溫度。一旦泵浦電流測(cè)量超出了泵浦電流閾值，傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊240 就確定氧傳感器220的輸出是可靠的。 一旦確定氧傳感器220的輸出是 可靠的，則傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊240就從氧傳感器220的感測(cè)元件斷開(kāi) 偏置電壓。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM) 242可以接收氧傳感器220的輸出和來(lái)自其 它傳感器126的信號(hào)。 一旦氧傳感器220的輸出是可靠的，ECM 242可 以使用氧傳感器220的輸出對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)202的空氣-燃料混合物進(jìn)行閉環(huán) 控制。
現(xiàn)在參看圖3,其示出了描繪氧傳感器220的泵浦電流與溫度的關(guān) 系的曲線圖。跡線302和304描繪了氧傳感器220的泵浦電流與溫度之 間的示例性關(guān)系，其中施加到感測(cè)元件的偏置電壓分別為2. OV和1.5V。 盡管跡線302和304被圖示為指數(shù)關(guān)系，泵浦電流與溫度之間的關(guān)系可 以為直線的、拋物線的、或任何隨機(jī)關(guān)系。
當(dāng)氧傳感器220的溫度高于預(yù)定溫度(諸如溫度Ti)時(shí)，氧傳感器 220的輸出是可靠的。在各種實(shí)施方式中，可以選擇與氧傳感器220的
豐#出變可靠時(shí)的溫度對(duì)應(yīng)的泵浦電流閾值。
對(duì)于跡線302和304,當(dāng)氧傳感器220的溫度為L(zhǎng)且偏置電壓為2. OV 和1. 5V時(shí)，泵浦電流分別為L(zhǎng)和12。盡管描繪了 2. OV和1. 5V的直流 偏置電壓，施加到感測(cè)元件的偏置信號(hào)可以更大或更小，且可以包括AC 電壓、P麗信號(hào)或任何其它信號(hào)。
與平滑跡線302和304相比，諸如可能由噪聲引起的泵浦電流的波 動(dòng)可能導(dǎo)致泵浦電流過(guò)早地越過(guò)泵浦電流閾值。隨著泵浦電流接近泵浦 電流閾值，可以選擇施加到氧傳感器220的感測(cè)元件的偏置電壓，以產(chǎn) 生較大的泵浦電流變化率。在這種實(shí)施方式中，需要大量的噪聲來(lái)使泵 浦電流過(guò)早地越過(guò)泵浦電流閾值。
在各種實(shí)施方式中，較大的偏置電壓可以產(chǎn)生接近泵浦電流閾值的 較大的泵浦電流變化率。例如，在溫度Ti,泵浦電流的變化率在偏置電 壓為2. OV (即，在IJ時(shí)大于偏置電壓為1. 5V (即，在12)時(shí)的變化 率。
現(xiàn)在參看圖4,其示出了描繪氧傳感器220的泵浦電流與時(shí)間的關(guān) 系的示例性跡線402的曲線圖。時(shí)間零代表傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊240施 加偏置電壓到氧傳感器220的感測(cè)元件的時(shí)間。在各種實(shí)施方式中，時(shí)間零也可以代表發(fā)動(dòng)才幾202 /人冷狀態(tài)啟動(dòng)的時(shí)間。
在氧傳感器220的溫度達(dá)到預(yù)定溫度(如圖3的溫度L )之前，氧 傳感器220的輸出可能是不可靠的。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)202運(yùn)轉(zhuǎn)，氧傳感器220 加熱且泵浦電流增加。傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊240測(cè)量泵浦電流，并基于 該泵浦電流與泵浦電流閾值的比較而確定氧傳感器220的輸出是否可 靠°
傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊240可以按預(yù)定的采樣率測(cè)量泵浦電流。盡管 示出了每秒一次采樣的采樣率，傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊24 0可以更頻繁地 或不那么頻繁地對(duì)泵浦電流采樣且采樣率可以隨時(shí)間改變。在各種實(shí)施 方式中，隨著泵浦電流趨近泵浦電流閾值，傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊240可 以更頻繁地對(duì)泵浦電流采樣。
虛線404代表示例性泵浦電流閾值。僅作為舉例，該泵浦電流閾值 可以;故設(shè)為100mA。 一旦泵浦電流402超出泵浦電流閾值404,可以確 定氧傳感器220的輸出是可靠的。虛線406代表當(dāng)泵浦電流超過(guò)泵浦電 流閾值時(shí)的示例性時(shí)間。因此，虛線406代表氧傳感器220的輸出可能 可靠的時(shí)間。
僅作為舉例，圖4指出在發(fā)動(dòng)機(jī)202從冷狀態(tài)啟動(dòng)十六(16)秒之 后，氧傳感器220的輸出是可靠的。甚至對(duì)于同一發(fā)動(dòng)機(jī)，在發(fā)動(dòng)機(jī)202 由熱狀態(tài)啟動(dòng)時(shí)的更早時(shí)間，氧傳感器220的輸出可能為可靠的。
現(xiàn)在參看圖5，其示出了示例性氧傳感器系統(tǒng)500的框圖。傳感器 準(zhǔn)備狀態(tài)模塊240包括控制模塊502、電壓源504、切換模塊506、和電 流檢測(cè)模塊508?？刂颇K502生成準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)，該準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)指 示氧傳感器220的輸出是否可靠。
電壓源504產(chǎn)生可標(biāo)定的偏置信號(hào)。該偏置信號(hào)可以是數(shù)字信號(hào)或 模擬信號(hào)，且可以包括電壓、電流和/或任何其它信號(hào)。僅作為舉例， 偏置信號(hào)可能被設(shè)定為2. OV或1. 5V的電壓。在各種實(shí)施方式中，電壓 源504可以接收準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)，且當(dāng)準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)指示氧傳感器220的 輸出可靠時(shí)可以停止產(chǎn)生偏置信號(hào)。
切換模塊506接收準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)和電壓源504的偏置信號(hào)。切換模 塊506基于準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)選擇性地施加電壓源504的偏置信號(hào)到氧傳感 器220的感測(cè)元件。在各種實(shí)施方式中，切換沖莫塊506施加偏置信號(hào)到 氧傳感器220的感測(cè)元件直至準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)指示氧傳感器220的輸出可靠。切換模塊506可以包括半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)、繼電器、晶體管、或任何其它 適當(dāng)?shù)那袚Q裝置。
傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊240可以包括任選的箝位裝置510以避免損壞 氧傳感器220。箝位裝置510限制施加到氧傳感器220的感測(cè)元件的偏 置信號(hào)和/或泵浦電流。電流檢測(cè)模塊508測(cè)量泵浦電流并生成指示泵 浦電流大小的泵浦電流信號(hào)。所述泵浦電流信號(hào)可以是數(shù)字信號(hào)或模擬 信號(hào)且可以包括電壓、電流和/或任何其它信號(hào)。
控制模塊502基于對(duì)泵浦電流信號(hào)的分析確定氧傳感器220的輸出 是否可靠。在各種實(shí)施方式中， 一旦泵浦電流信號(hào)超過(guò)泵浦電流閾值， 控制模塊502就可以確定氧傳感器220的輸出是可靠的。
控制模塊502生成準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)，該準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)指示氧傳感器 220的輸出是否可靠。在各種實(shí)施方式中，準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)可以是數(shù)字信 號(hào)或模擬信號(hào)且可以包括電壓、電流和/或任何其它信號(hào)。 一旦準(zhǔn)備狀 態(tài)信號(hào)指示氧傳感器220的輸出可靠，切換模塊506將氧傳感器220的 輸出連接到ECM 242。
當(dāng)氧傳感器220的輸出可用時(shí)，ECM 242可以使用氧傳感器220的 輸出。ECM 242可以接收準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)，該準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)向ECM 242指 示氧傳感器220的輸出是否可用。在各種實(shí)施方式中，ECM 242接收來(lái) 自切換模塊506的預(yù)定輸出信號(hào)(如零伏特)直至氧傳感器220的輸出 可用。當(dāng)來(lái)自切換模塊506的信號(hào)偏離預(yù)定輸出信號(hào)時(shí)，ECM 242可以 確定氧傳感器220的輸出可用。此偏離可以被假定為是由將ECM 242連 接到氧傳感器22 0的輸出的切換模塊5 06導(dǎo)致的。
現(xiàn)在參看圖5A，其示出了另一示例性氧傳感器系統(tǒng)550的框圖。氧 傳感器系統(tǒng)550包括示例性的傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊590,傳感器準(zhǔn)備狀 態(tài)模塊590包括切換模塊592。切換模塊592接收來(lái)自控制模塊502的 準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)并施加電壓源504的偏置信號(hào)到氧傳感器220的感測(cè)元 件。 一旦準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)指示氧傳感器220的輸出可靠，則切換模塊592 從感測(cè)元件斷開(kāi)偏置信號(hào)。
ECM 242接收氧傳感器220的輸出(即，在氧傳感器220的感測(cè)元 件處的電壓)。當(dāng)氧傳感器220的輸出可靠時(shí)，ECM 242然后可以開(kāi)始 使用氧傳感器220的輸出。在各種實(shí)施方式中，ECM 242接收準(zhǔn)備狀態(tài) 信號(hào)，該準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)指示氧傳感器220的輸出何時(shí)可靠。在各種實(shí)施方式中，當(dāng)氧傳感器220的輸出偏離電壓源504的偏置 信號(hào)時(shí)，ECM 242可以確定氧傳感器220的輸出是可靠的。此偏離可以 被假定為是由將電壓源504從氧傳感器220的輸出斷開(kāi)的切換模塊592 導(dǎo)致的。
現(xiàn)在參看圖6,其示出了描繪由傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊進(jìn)行的示例性 步驟的流程圖?？刂剖加诓襟E608,在步驟608控制施加偏置電壓到氧 傳感器220的感測(cè)元件。在各種實(shí)施方式中，在發(fā)動(dòng)機(jī)202啟動(dòng)時(shí)控制 開(kāi)始?；谘鮽鞲衅?20的溫度，施加到感測(cè)元件的偏置電壓使得泵浦 電流流動(dòng)?？刂圃诓襟E612中繼續(xù)，在此步驟控制測(cè)量泵浦電流，且控 制在步驟616中繼續(xù)。
在步驟616,控制確定泵浦電流是否大于泵浦電流閾值。如果泵浦 電流大于泵浦電流閾值，控制在步驟620中繼續(xù)；否則，控制回到步驟 612。在步驟620,控制將偏置電壓從氧傳感器"0的感測(cè)元件斷開(kāi)。控 制在步驟624中繼續(xù)，此時(shí)控制開(kāi)始使用氧傳感器220的輸出。在各種 實(shí)施方式中，控制可以使用氧傳感器220的輸出對(duì)空氣-燃料混合物實(shí) 行閉環(huán)控制?？刂齐S后結(jié)束。
本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)在將從前述說(shuō)明領(lǐng)會(huì)到，本公開(kāi)的廣泛教導(dǎo)可以 用多種形式實(shí)施。因而，盡管本公開(kāi)包括具體例子，本公開(kāi)的真實(shí)范圍 不應(yīng)受限于此，因?yàn)橥ㄟ^(guò)研究附圖、說(shuō)明書、及下列權(quán)利要求書其它修 改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1. 一種氧傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊，包括電壓源，其選擇性地產(chǎn)生偏置信號(hào)，所述偏置信號(hào)被施加到氧傳感器的感測(cè)元件；電流檢測(cè)模塊，其測(cè)量所述氧傳感器的泵浦電流；和控制模塊，其基于所述泵浦電流與泵浦電流閾值的比較生成準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)。
2. —種氧傳感器系統(tǒng)，包括 如權(quán)利要求1所述的氧傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊； 氧傳感器；和發(fā)動(dòng)機(jī)控制才莫塊，其選擇性地使用所述氧傳感器的所述感測(cè)元件的輸出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧傳感器系統(tǒng)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制才莫 塊基于所述準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)使用所述輸出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧傳感器系統(tǒng)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模 塊忽略所述輸出直至所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊接收到所述準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧傳感器系統(tǒng)，還包括切換模塊，所述 切換模塊基于所述準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)將所述氧傳感器的所述感測(cè)元件連接到 所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制纟莫塊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的氧傳感器系統(tǒng)，其中在所述偏置信號(hào)不 再出現(xiàn)在所述氧傳感器的所述感測(cè)元件處之后，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制才莫塊使用 所述輸出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧傳感器系統(tǒng)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制才莫 塊使用所述輸出對(duì)空氣-燃料混合物進(jìn)行閉環(huán)控制。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊，其中所述氧傳 感器是切換氧傳感器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊，其中所述氧傳 感器是平面型切換氧傳感器和圓錐型切換氧傳感器之一。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)^t塊，還包括切換模 塊，所述切換才莫塊施加所述偏置信號(hào)到所述氧傳感器的所述感測(cè)元件直至 接收到所述準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊，還包括箝位裝置，所述箝位裝置限制所述偏置信號(hào)和所述泵浦電流中的至少 一個(gè)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)才莫塊，其中所述泵浦電流閾值被設(shè)置為對(duì)應(yīng)于所述氧傳感器的所述感測(cè)元件的輸出可靠時(shí)的溫度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊，其中所述偏置 信號(hào)是直流(DC)電壓。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)^t塊，其中在接收到 所述準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)之后，所述電壓源停止產(chǎn)生所述偏置信號(hào)。
15. —種確定氧傳感器的準(zhǔn)備狀態(tài)的方法，包括 選擇性地產(chǎn)生偏置信號(hào)；施加所述偏置信號(hào)到氧傳感器的感測(cè)元件； 測(cè)量所述氧傳感器的泵浦電流； 將所述泵浦電流與泵浦電流閾值進(jìn)4亍比4交；和 基于所述比較生成準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括基于所述準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)選 擇性地使用所述氧傳感器的輸出控制發(fā)動(dòng)機(jī)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括忽略所述氧傳感器的輸出 直至生成所述準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括基于所述準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)將 所述氧傳感器的所述感測(cè)元件連接到發(fā)動(dòng)機(jī)控制沖莫塊。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括在所述偏置信號(hào)不再出現(xiàn) 在所述氧傳感器的所述感測(cè)元件處之后，使用所述氧傳感器的輸出控制發(fā) 動(dòng)機(jī)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括施加所述偏置信號(hào)到所述 氧傳感器的所述感測(cè)元件直至生成所述準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括限制所述偏置信號(hào)和所述 泵浦電流中的至少 一 個(gè)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括在生成所述準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào) 之后停止產(chǎn)生所述偏置信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及氧傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)檢測(cè)。氧傳感器準(zhǔn)備狀態(tài)模塊包括電壓源、電流檢測(cè)模塊和控制模塊。電壓源選擇性地產(chǎn)生偏置信號(hào)，該偏置信號(hào)被施加到氧傳感器的感測(cè)元件。電流檢測(cè)模塊測(cè)量氧傳感器的泵浦電流。控制模塊基于泵浦電流與泵浦電流閾值的比較生成準(zhǔn)備狀態(tài)信號(hào)。
文檔編號(hào)F02D41/02GK101446240SQ20081017869
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
發(fā)明者B·吉布森, J·A·塞爾 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司