專利名稱：運轉具有連接至排氣再循環(huán)系統(tǒng)的傳感器的發(fā)動機的方法
運轉具有連接至排氣再循環(huán)系統(tǒng)的傳感器的發(fā)動機的方法技術領域：
本發(fā)明總體上涉及運轉發(fā)動機系統(tǒng)的方法，尤其涉及運轉具有連接至車輛中排氣 再循環(huán)系統(tǒng)的傳感器的發(fā)動機系統(tǒng)的方法。背景技術：
在最新技術中，可確定排氣傳感器(例如NOx傳感器)的偏移值以便校準傳感器 使得能夠獲得排氣成分的精確測量值。然而，隨著時間流逝，傳感器參數(shù)可能偏離，導致測 量誤差。例如，偏移量和/或斜率——用于形成從傳感器輸出至測量參數(shù)的線性變換的校 準參數(shù)可能在傳感器運轉期間有所偏離。因此，在傳感器的壽命期間可定期更新傳感器參 數(shù)(包括傳感器偏移量)，其中使已知NOj^P /或氨(NH3)含量的氣體穿過傳感器以開始更 新。一種方法將傳感器放置在發(fā)動機排氣中。美國專利6，311，480詳細描述了在減速 斷油期間或低負載下稀燃運轉期間將NOx信號的偏移量歸零的方法。然而，傳遞已知成分 濃度的氣體的機會可能是有限的。例如，一個這種所述機會為在減速斷油(deceleration fuel shut-off，DFS0)期間排氣基本上由環(huán)境空氣組成時。然而，如果傳感器在NOx存儲 催化劑下游，則NOx有可能離開排氣系統(tǒng)中的催化劑。此外，傳感器可能對排氣流中存在的 其它氣體(例如氨)交叉敏感。這樣，即使在DFSO (其會導致隨著時間流逝NOx排放增加) 期間確定精確NOx偏移量也可能十分困難。另一傳遞已知成分濃度的氣體的機會為例如稀 燃及低負載發(fā)動機運轉期間。然而，在這種運轉期間，存在排氣成分濃度(例如NOx和NH3) 過高及高于假定的風險。
發(fā)明內容本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)認識到上述問題，并已經(jīng)設計出至少部分解決這些問題的方 法。這樣，本發(fā)明公開了一種在機動車輛中運轉具有連接至發(fā)動機的排氣再循環(huán)系統(tǒng)的NOx 傳感器的發(fā)動機系統(tǒng)的方法。該方法包含在第一工況期間從發(fā)動機排氣引導至少一些排 氣穿過排氣再循環(huán)系統(tǒng)并經(jīng)過NOx傳感器至發(fā)動機進氣；以及在第二工況期間引導至少一 些新鮮空氣穿過排氣再循環(huán)系統(tǒng)并經(jīng)過NOx傳感器。這樣，在第一工況期間，傳感器可在傳感器僅遭受一部分總排氣流時更加精確地 進行測量運轉(例如NOx程度)。此外，在第二工況期間，可得到精確的偏移量(例如傳感 器的NOx偏移量)，同時發(fā)動機繼續(xù)執(zhí)行燃燒。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在發(fā)動機冷起動期間，啟動傳感器，并以第二工況運轉 排氣再循環(huán)系統(tǒng)直至排氣達到閾值溫度。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，傳感器為排氣成分傳感器，且在第二工況期間得到排 氣成分傳感器的偏移量或增益。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，傳感器為氧傳感器，且在第二工況期間得到增益。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，傳感器為氨傳感器，且在第二工況期間得到氨傳感器的偏移量。 根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種用于車輛中發(fā)動機的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含排氣再循環(huán)系 統(tǒng)，該排氣再循環(huán)系統(tǒng)具有在第一端連接至一個或多個催化劑下游的發(fā)動機“T”型配件的 排氣再循環(huán)通道，且該通道的第二端連接至壓縮機上游的發(fā)動機進氣歧管；在一端連接至 排氣再循環(huán)通道而在相對端連接至壓縮機下游的進氣歧管的旁通；在通道的第二端和旁通 之間連接至排氣再循環(huán)通道的排氣再循環(huán)閥；在排氣再循環(huán)通道和進氣歧管之間連接至旁 通的排氣再循環(huán)凈化閥；在排氣再循環(huán)通道的第一端和排氣再循環(huán)冷卻器之間連接至排氣 再循環(huán)通道的NOx傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包含控制系統(tǒng)，其包含計算機可讀存儲介質，控制系 統(tǒng)從NOx傳感器接收通信，該介質配置用于以第一模式運轉排氣再循環(huán)閥和排氣再循環(huán) 凈化閥，其中排氣再循環(huán)閥門至少部分打開而排氣再循環(huán)凈化閥關閉，且排氣流動穿過排 氣再循環(huán)通道、經(jīng)過NOx傳感器、并進入進氣歧管；以第二模式運轉排氣再循環(huán)閥和排氣再 循環(huán)凈化閥，其中排氣再循環(huán)閥門關閉而排氣再循環(huán)凈化閥至少部分打開，且新鮮空氣流 動穿過排氣再循環(huán)通道、經(jīng)過NOx傳感器、并進入排氣歧管；在第一運轉模式期間基于來自 NOx傳感器的輸出確定排氣NOx量；在第二運轉模式期間基于來自NOx傳感器的輸出確定 環(huán)境NOx量；在第一運轉模式期間基于第二運轉模式期間確定的環(huán)境NOx量調節(jié)NOx信號， 環(huán)境NOx量為NOx傳感器的偏移量。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第二運轉模式包括當增壓壓力高于閾值量、閾值量高 于當前排氣壓力時，與第一模式相比在第二模式期間氣流在排氣再循環(huán)通道中反向。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包含在后續(xù)第一運轉模式期間基于NOx傳感器偏移 量調節(jié)排氣NOx量。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在第二運轉模式期間凈化排氣再循環(huán)冷卻器。根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種用于車輛中發(fā)動機的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含排氣再循環(huán)系 統(tǒng)，該排氣再循環(huán)系統(tǒng)具有在第一端連接至一個或多個催化劑下游的發(fā)動機排氣歧管的排 氣再循環(huán)通道，且該通道的第二端連接至壓縮機上游的發(fā)動機進氣歧管；在一端連接至排 氣再循環(huán)通道而在相對端對大氣開放的進氣歧管的旁通；在通道和旁通之間的結合處連接 至排氣再循環(huán)通道的排氣再循環(huán)閥；在排氣再循環(huán)通道的第一端和排氣再循環(huán)冷卻器之間 連接至排氣再循環(huán)通道的NOx傳感器。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包含控制系統(tǒng)，其包含計算機可讀存儲介質，控制系 統(tǒng)從NOx傳感器接收通信，該介質配置用于以第一模式運轉排氣再循環(huán)閥，其中排氣再 循環(huán)閥門處于第一位置，且排氣流動穿過排氣再循環(huán)通道、經(jīng)過NOx傳感器、并進入進氣歧 管；以第二模式運轉排氣再循環(huán)閥，其中排氣再循環(huán)閥門處于第二位置，且新鮮空氣從底部 流動穿過排氣再循環(huán)通道、經(jīng)過NOx傳感器、并進入排氣歧管；在第一運轉模式期間基于來 自NOx傳感器的輸出確定排氣NOx量；以及在第二運轉模式期間基于來自NOx傳感器的輸 出確定環(huán)境NOx量。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包含用于在發(fā)動機冷起動期間啟動NOx傳感器并將 排氣再循環(huán)閥設置為第二位置，并隨后在排氣溫度超過閾值之后將排氣再循環(huán)閥移動至第一位置。在一個具體示例中，低壓EGR系統(tǒng)可配置為使得其具有包括EGR凈化閥的旁通，該旁通在一端連接至EGR通道且在其另一端與連接至發(fā)動機的渦輪增壓器的壓縮機下游的 進氣歧管相連。在第二工況期間，當壓縮機提供的增壓壓力大于當前排氣壓力時，EGR凈化 閥可設置為允許來自進氣歧管的新鮮空氣進入EGR通道。在第二工況期間，由于壓力差， EGR通道中的氣流方向可能反向，結果，可以清除掉EGR冷卻器的沉積。另外，當新鮮空氣從 進氣歧管流動經(jīng)過傳感器并進入排氣歧管時，可產生傳感器的偏移量。應理解，上述發(fā)明內容提供用于以簡化形式介紹一系列原理，其將在具體實施方 式中進一步進行描述。其并非意味著指出所要求保護的主題的關鍵或實質特征，所要求保 護的主題的范圍僅由權利要求限定。另外，所要求保護的主題并未限定于解決上文或本說 明書中任意部分所提到的缺點的實施方案。
圖1顯示了帶有包括帶有閥門的旁通的排氣再循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)動機處于第一工況 的示意圖。圖2顯示了帶有圖1的排氣再循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)動機處于第二工況的示意圖。圖3顯示了帶有包括對大氣開放的旁通的排氣再循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)動機處于第一工 況的示意圖。圖4顯示了帶有圖3的排氣再循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)動機處于第二工況的示意圖。圖5顯示了說明了用于估算NOx濃度的程序的流程圖。圖6顯示了說明了用于估算NOx濃度的程序的流程圖。圖7顯示了說明了在發(fā)動機起動期間用于排氣再循環(huán)系統(tǒng)的控制程序的流程圖。圖8顯示了 “T”型配件的示意圖。
具體實施方式下列描述涉及一種運轉帶有連接至機動車輛中排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)的傳感器 (例如NOx傳感器)發(fā)動機系統(tǒng)的方法。該控制系統(tǒng)可配置用于控制和/或引導空氣流動 穿過EGR系統(tǒng)并經(jīng)過傳感器以識別傳感器的特性(例如校準斜率和/或偏移量)。在其它 工況期間，傳感器測量從發(fā)動機排氣引導至發(fā)動機進氣的排氣的參數(shù)，并可使該測量值與 來自發(fā)動機汽缸的發(fā)動機排氣的狀況相關聯(lián)。這樣，可響應于NOx傳感器控制發(fā)動機運轉， 同時使得能夠在使用中更新NOx傳感器。此外，在一些實施例中，對傳感器的更新不依賴于 具體工況，并且如果需要的話，即使在執(zhí)行燃燒時也可在整個駕駛循環(huán)中定期更新傳感器。圖1-4顯示了車輛系統(tǒng)6的示意圖。車輛系統(tǒng)6包括發(fā)動機10，其可包括在汽車 驅動系統(tǒng)中，發(fā)動機10具有多個汽缸30?？芍辽俨糠滞ㄟ^包括控制器12的控制系統(tǒng)14和 通過來自車輛駕駛員經(jīng)由輸入裝置(圖1-4中未顯示)的輸入控制發(fā)動機10。車輛系統(tǒng)6 包括最終通向尾氣管(圖1-4中未顯示)的排氣道48，尾氣管最終將排氣引導至大氣。如 下文更為詳細地描述的，車輛系統(tǒng)6的排氣道48可包括一個或多個排放控制裝置。車輛系統(tǒng)6可進一步包括控制系統(tǒng)14?？刂葡到y(tǒng)14顯示為從多個傳感器16 (下 文描述了其多個示例)接收信息并向多個驅動器81 (下文描述了其多個示例)發(fā)送信號。 例如，傳感器16可包括位于排氣再循環(huán)通道50中的排氣傳感器26。在一些實施例中，排氣 傳感器沈可為用于測量排氣中NOx量的NOx傳感器。在其它實施例中，排氣傳感器可為例5如氧傳感器或氨傳感器。另外，其它傳感器(例如壓力、溫度、空燃比、和組分傳感器)可連 接至車輛系統(tǒng)6中的多個位置。又例如，驅動器可包括用于燃料噴射器(未顯示)，控制閥 52、54、80和56，以及節(jié)氣門(未顯示)?？刂葡到y(tǒng)14可包括控制器12。控制器12可為微型計算機，包括(盡管圖1_4中 未顯示)微處理器單元、輸入/輸出端口、用于可執(zhí)行程序和校準值的電存儲介質(例如 只讀存儲器芯片)、隨機存取存儲器、?；畲鎯ζ?、和數(shù)據(jù)總線?？捎么砹丝捎晌⑻幚砥鲌?zhí) 行用于執(zhí)行下文所述方法及有所預見但未具體列出的其它變形的指令的計算機可讀數(shù)據(jù) 存儲介質對只讀存儲器進行編程。例如，控制器可從多個傳感器接收通信(即輸入數(shù)據(jù))、 處理輸入數(shù)據(jù)、并基于編程于其中對應于一個或多個程序的指令或代碼響應于處理的輸入 數(shù)據(jù)來觸發(fā)驅動器。本說明書中參考圖5-7描述了示例程序。發(fā)動機10可進一步包括壓縮裝置，例如渦輪增壓器或機械增壓器，至少包括沿進 氣歧管44 (在本說明書中也稱為進氣道)設置的壓縮機62。對于渦輪增壓器，壓縮機62可 至少部分由沿排氣道48設置的渦輪64 (例如通過軸60)。對于機械增壓器，壓縮機62可至 少部分由發(fā)動機和/或電機驅動，且可不包括渦輪。這樣，通過渦輪增壓器或機械增壓器提 供給發(fā)動機的一個或多個汽缸的壓縮量可通過控制器12進行改變。發(fā)動機10顯示為連接至多個排放控制裝置71、72、及73上有的排氣道48。例如， 裝置71可為用于噴射尿素并使之與排氣混合的設備。此外，裝置72可為選擇性催化還原 (SCR)系統(tǒng)，其運轉用于通過在催化劑中存儲尿素(其為還原劑)用于與NOx反應來降低NOx 排放。裝置73可為柴油微粒過濾器(DPF)，其運轉用于從排氣中去除煙粒。在一些實施例 中，在發(fā)動機10運轉期間，排放控制裝置71、72、及73中的一個或多個可通過在特定空燃比 內運轉至少一個發(fā)動機汽缸來定期重置。這些裝置及其設置為排氣系統(tǒng)中排放控制裝置的 一種可能設計的示例用于減少NOx并使用NOx傳感器。例如，在一些實施例中，排放控制裝 置的順序可以有所不同(即，DPF可在SCR的上游)。此外，排放控制裝置71、72、及73可 為另一排氣處理系統(tǒng)，例如稀NOx捕集器(LNT)。此外，在公開的實施例中，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)可引導所需部分的排氣從排氣 道48穿過排放控制裝置71、72、73下游的“T”型配件經(jīng)由EGR通道50流至進氣道44，排 氣進入壓縮機62上游的進氣道44。這樣，EGR系統(tǒng)可為低壓EGR(LP-EGR)系統(tǒng)。提供給進 氣道44的EGR量可由控制器12響應于發(fā)動機工況(例如發(fā)動機轉速、發(fā)動機負載等)經(jīng) 由EGR閥(圖1、2中的EGR閥52和圖3、4中的EGR閥56)而改變。此外，EGR傳感器(圖 1-4中未顯示)可設置在EGR通道中并可提供排氣壓力、溫度和濃度的指示中一個或多個。 在一些工況下，EGR系統(tǒng)可用于調節(jié)進氣歧管中空氣燃料混合物的溫度，和/或用于例如通 過降低峰值燃燒溫度來減少燃燒的NOx產物。又此外，EGR通道可包括EGR冷卻器51，其可 降低穿過EGR通道流動的排氣溫度?！癟”型配件可用于在排氣系統(tǒng)中某位置對排氣取樣，在 該處需要排氣成分濃度用于發(fā)動機控制和/或車載診斷(OBD)。如圖1、2所示，EGR通道50可進一步包括旁通58，其在一端連接至EGR通道50并 在其相對端連接至壓縮機62下游的進氣歧管44。旁通58可包括排氣再循環(huán)凈化閥M，其 在選定工況下可控制用于允許新鮮空氣從進氣道44流入EGR通道50中，如下文更為詳細 所述的。另外，除了是否存在氣流之外，還可控制EGR閥52和EGR凈化閥M用于調節(jié)氣流的量。
圖1、2的示意圖說明了帶有連接至進氣歧管44的旁通58的EGR系統(tǒng)的兩種運轉 模式。圖1說明了第一運轉模式，其中EGR啟動(即EGR閥52至少部分打開)且排氣從排 放控制裝置下游的排氣歧管流動穿過EGR通道50并進入壓縮機62上游的進氣歧管。如下 文所述，在這種配置中，由于NOx傳感器沈連接至EGR通道50，可基于產生的排氣中NOx濃 度測量值控制發(fā)動機(例如EGR量、空燃比等)。此處可從EGR通道50中的NOx濃度、并基 于穿過排氣的總氣流與穿過EGR通道50的氣流的相對氣流體積/質量來推斷排氣中度。此外，因為傳感器沈位于EGR通道50中，可通過僅測量排氣流的一部分而非所有排氣 流來確定排氣排放程度。這樣，排氣傳感器可有效地比傳感器位于整個排氣流中的情況具 有更高的精度。圖2說明了第二運轉模式，其中EGR閥52關閉(即不需要EGR)且EGR凈化閥M 至少部分打開。在這種配置中，基于增壓和排氣壓力，EGR通道50中的氣流方向可能反向， 且增壓的新鮮空氣從進氣歧管44流動穿過EGR通道50并進入排氣歧管48。這樣，可得到 NOx或NH3傳感器的偏移量并清除掉EGR冷卻器51的沉積。如果排氣傳感器沈為通用或 寬域排氣氧(UEGO)傳感器，則可得到氧百分比增益。盡管在下面的實施例中使用了 NOx傳感器，應理解可使用其它排氣傳感器。例如， 可使用另一排氣成分(其在環(huán)境進氣中濃度大約為0%)的傳感器，例如氨傳感器。此外， 可使用氧傳感器，并得到氧百分比讀數(shù)增益系數(shù)而非偏移系數(shù)。圖8顯示了可用在圖1、2的配置中的“T”型配件74的示意圖。在這種配置中，如 果閥門5254均關閉或如果穿過EGR閥52的氣流較低則能夠測量排氣中的排氣成分。例 如，來自排放控制裝置73的排氣流的沖壓效應可能迫使渦流進入“T”型配件74的較低部 份并向后流至傳感器26。在另一示例實施例中，如圖3、4所示，EGR通道50可進一步包括旁通59，其在一端 連接至EGR通道50并在在其相對端對大氣開放。可控制位于EGR通道50和旁通59之間 的結合處的EGR閥56以便運轉在兩個位置，這樣在第一位置(圖3)排氣流動穿過EGR通 道50，而在第二位置(圖4)來自底部的新鮮空氣流動穿過EGR通道50，下文將更為詳細地 進行描述。在一些實施例中，車輛系統(tǒng)6可額外地或替代地包括第二排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)， 其可將排氣的所需部分從排放控制裝置71、72、73下游的排氣道48經(jīng)由EGR通道80 (由 圖1-4中的虛線所指示)弓丨導至進氣道44，排氣進入壓縮機62下游及EGR旁通58 (圖1、2 中)和進氣歧管44結合處下游的進氣道44。這樣，EGR系統(tǒng)可為高壓EGR(HP-EGR)系統(tǒng)。 在下文所描述的示例實施例中，所指的EGR系統(tǒng)為LP-EGR系統(tǒng)。圖3、4中的示意圖說明了帶有在一端對大氣開放的旁通59的EGR系統(tǒng)的兩種運 轉模式。圖3說明了第一運轉模式，其中EGR啟動(即EGR閥56處于第一位置)且排氣從 排放控制裝置下游的排氣歧管穿過EGR通道50流入壓縮機62上游的進氣歧管中。如下文 所述，在這種配置中，由于NOx傳感器沈連接至EGR通道50，可基于得到的排氣中NOx濃度 測量值控制發(fā)動機(例如EGR量、空燃比等)。如上所述，因為傳感器沈位于EGR通道50 中，可通過僅測量排氣流的一部分來確定排氣排放程度，且因此排氣傳感器可具有更高的 精度。圖4說明了第二運轉模式，其中EGR閥56處于第二位置(即不需要EGR)，其中來自底部的環(huán)境空氣流入EGR通道50、經(jīng)過傳感器沈、并進入進氣歧管44。這樣，可得到傳感 器的偏移量，并由于第二運轉模式不依賴于具體工況，可在整個駕駛循環(huán)中多次得到偏移量。圖5-7中顯示了用于車輛系統(tǒng)6的示例控制和估算程序。圖5說明了用于通過圖 1、2中所示EGR系統(tǒng)配置估算排氣成分濃度的示例程序，而圖6、7說明了用于圖3、4中所示 車輛系統(tǒng)配置的示例程序。首先，圖5中的程序500顯示了用于在圖1所顯示的配置中測量離開DPF的排氣 中NOx濃度、以及測量如圖2的配置所說明的流動穿過EGR通道的新鮮空氣中NOx濃度的示 例方法。具體地，程序500基于EGR和EGR凈化閥的位置確定得到的NOx濃度是否代表排氣 中NOx的量或者其是否為NOx傳感器的偏移量。在一個示例中，將排氣排放中缺少的新鮮空 氣選擇性地吸入發(fā)動機渦輪增壓器壓縮機下游的排氣再循環(huán)系統(tǒng)中，而新鮮空氣流動經(jīng)過 NOx傳感器并進入排氣。這樣，即使NOx傳感器位于催化劑下游也可定期得到傳感器的精確 NOx偏移量以便維持和/或降低NOx排放。在程序500的510處，確定發(fā)動機工況。發(fā)動機工況可包括但不限于增壓、RPM、 負載、排氣歧管中的壓力、溫度、和空燃比。一旦確定了工況，則在程序500的512處確定增壓壓力是否高于閾值量。如下文 所述，在增壓壓力高于排氣歧管中壓力的情況下，排氣再循環(huán)通道中氣流方向可反向，允許 以來自進氣歧管的新鮮空氣排出通道中的排氣。如果在512處確定增壓不高于閾值量，程序500移動至528，在該處傳感器以第一 運轉模式運轉，其中運轉NOx傳感器以測量排氣中NOxW濃度。在第一運轉模式期間，EGR 閥至少部分打開，且EGR凈化閥關閉。這樣，排氣從排氣歧管流動穿過排氣再循環(huán)通道、經(jīng) 過NOx傳感器、并進入壓縮機上游的進氣歧管。另一方面，如果在圖5中程序500的512處確定增壓高于閾值量，程序500前進至 514，在該處確定EGR閥是否打開。如果確定EGR閥至少部分打開，且因此排氣流動穿過EGR 通道，則程序500移動至528，如上所述在該處傳感器運轉為NOx傳感器以確定排氣中NOx濃 度。相反，如果在514處確定EGR閥關閉(即EGR關閉)，則程序500繼續(xù)至516，在該處確 定EGR凈化閥是否打開。如果確定EGR凈化閥關閉，則程序500移動至526，在該處打開EGR凈化閥。一旦 EGR凈化閥打開，則程序返回516。當確定EGR凈化閥打開時，圖5的程序500前進至518， 在該處傳感器以第二運轉模式運轉以確定流動穿過排氣再循環(huán)系統(tǒng)的新鮮空氣中NOx的濃 度。在第二運轉模式期間，EGR閥關閉且EGR凈化閥至少部分打開。由于增壓壓力以及進 氣歧管中旁通連接至進氣歧管的位置處的壓力高于排氣歧管中的壓力，EGR系統(tǒng)中的氣流 可反向。這樣，連接至進氣歧管的壓縮機所壓縮(即增壓)的新鮮空氣流動穿過排氣再循 環(huán)通道、經(jīng)過NOx傳感器、并進入排放控制裝置下游的排氣歧管。另外，由于EGR通道中氣 流的方向反向、且新鮮空氣而非排氣流動穿過EGR通道，EGR冷卻器以及EGR通道可移除污 染物。另外，在一些實施例中，在第一運轉模式或第二運轉模式期間可控制增壓壓力。例 如，EGR凈化閥可用作限壓廢氣門。如果增壓壓力上升高于閾值程度，可打開EGR凈化閥以 允許過度增壓的空氣流入EGR通道中并離開排放控制裝置下游的EGR通道或流回入壓縮機8上游的進氣中?；氐匠绦?00，在520處確定NOx新鮮空氣濃度。由于流動經(jīng)過傳感器的空氣流主 要由新鮮空氣(即環(huán)境空氣)而非排氣組成，520處確定的NOx濃度指示新鮮空氣中NOxW 量(例如基本上為零)。然而，得到的NOx濃度與新鮮空氣的NOx濃度不同指示NOx傳感器 的偏移量。因此，520處確定的新鮮空氣的NOx濃度可隨后用于在程序500的522處確定NOx 偏移量。522處可包括時鐘時間以確保獲得穩(wěn)定的偏移量讀數(shù)(即考慮到管道凈化時間和 傳感器響應時間)。此外，因為第二運轉模式期間氣流方向在EGR通道中反向且傳感器并未 暴露至排氣，發(fā)動機可繼續(xù)執(zhí)行燃燒同時得到傳感器的偏移量。在圖5中程序500的5M處，可基于522處得到的偏移量調節(jié)NOx傳感器的偏移 系數(shù)。例如，傳感器可能具有在制造傳感器時、先前駕駛循環(huán)期間、或同一駕駛循環(huán)中先前 確定傳感器偏移量期間得到的已有偏移量。如果522處得到的偏移量與傳感器的已有偏移 量系數(shù)不同，則調節(jié)NOx偏移量以在5M處反映新的偏移量系數(shù)。再參考程序500的512、514，如果確定增壓壓力小于閾值量或如果EGR閥打開，則 NOx傳感器以第一運轉模式運轉以測量流動穿過排氣再循環(huán)系統(tǒng)中NOx傳感器的排氣流中 的NOx濃度。5 處的NOjIU量可能需要時鐘時間以說明排氣在EGR通道中流動的時間。一 旦得到NOx濃度，可在程序500的530處基于第二運轉模式期間在5M處確定的存儲偏移 量(或現(xiàn)有偏移量，如果偏移量未被調節(jié)的話)確定調節(jié)的NOx濃度。例如，可從5 處得 到的排氣NOx濃度減去傳感器的偏移量，導致排氣中NOx量的精確指示。在圖5中程序500的532處，基于調節(jié)的排氣中NOx濃度調節(jié)發(fā)動機、排氣系統(tǒng)、和 /或OBD運轉參數(shù)中一個或多個。例如，可響應于調節(jié)的排氣NOx濃度控制催化劑狀態(tài)。例 如，在至少一種工況下，可響應于由調節(jié)的NOx傳感器信號所指示的排氣NOx濃度的增加而 增加噴射入排氣的尿素量。這樣，排放中NOx量可降低至所需程度。又例如，532處確定的 NOx濃度可由控制器用于排氣候處理系統(tǒng)的車載診斷(OBD)。過高或過低的NOx量可指示后 處理系統(tǒng)的一個或多個組件的劣化。如上所述，EGR和EGR凈化閥的位置確定流動經(jīng)過位于排氣再循環(huán)通道中的NOx傳 感器的空氣流的成分和方向。如果EGR閥至少部分打開且EGR凈化閥關閉，排氣流動經(jīng)過 NOx傳感器，且傳感器以第一模式運轉以確定排氣NOx濃度?？商娲兀绻鸈GR閥關閉且 EGR凈化閥至少部分打開，則新鮮空氣以與第一模式相反的方向流動并經(jīng)過NOx傳感器，這 樣傳感器運轉以得到NOx偏移量。如果閥門均部分打開，則氣流方向和速度將取決于各個 閥門打開至何種程度。NOx偏移量可隨后在后續(xù)第一運轉模式期間由控制器用于調節(jié)一個 或多個運轉參數(shù)。類似地，圖3、4的EGR系統(tǒng)配置中，EGR閥的位置確定了流動經(jīng)過位于排氣再循環(huán) 通道中NOx傳感器的空氣流的成分。圖6中的流程圖描述了用于估算圖3所示配置(第一 位置)中“T”型配件處排氣中NOx濃度的程序600。圖4的配置對于第二閥門位置說明了 流動穿過EGR通道的新鮮空氣中NOx濃度。具體地，程序600基于EGR閥的位置確定得到 的NOx濃度是否指示排氣中的NOx量或者其是否代表了 NOx傳感器的偏移量。在圖6中程序600的610處，確定發(fā)動機工況。發(fā)動機工況可包括但不限于空燃 比和溫度。一旦確定發(fā)動機工況，程序600前進至612，在該處確定EGR閥是否處于第一位置。如果確定閥門處于第一位置，則程序600移動至622，在該處傳感器以第一運轉模式運轉以 測量排氣中NOx濃度。在EGR閥門處于第一位置的第一運轉模式期間，排氣從排氣歧管流 動穿過排氣再循環(huán)通道、經(jīng)過NOx傳感器、并進入壓縮機上游的進氣歧管。另一方面，如果在612處確定EGR閥未處于第一位置而是處于第二位置，則程序 600前進至614，在該處傳感器以第二模式運轉以得到流動穿過排氣再循環(huán)系統(tǒng)的新鮮空 氣的NOx濃度。在EGR閥處于第二位置的第二運轉模式期間，新鮮空氣從車輛底部流入旁 通、穿過EGR通道、經(jīng)過NOx傳感器、并進入進氣歧管。這樣，未接觸排氣的空氣可流經(jīng)NOx 傳感器并可得到NOx傳感器的偏移量。此外，由于在第二運轉模式期間傳感器未暴露至排 氣，可得到傳感器的偏移量同時發(fā)動機繼續(xù)執(zhí)行燃燒。在圖6中程序600的616處，確定新鮮空氣的NOx濃度。如上文參考圖5所述，由 于流動經(jīng)過傳感器的氣流主要由新鮮空氣而非排氣組成，616處確定的NOx濃度指示新鮮空 氣中NOx的量(即基本上為零)。616處確定的新鮮空氣的NOx濃度可隨后用于在程序600 的618處確定NOx偏移量。此外，如果618處得到的偏移量與先前存儲的偏移系數(shù)不同的 話，可基于程序600的620處所得到的偏移量調節(jié)NOx傳感器的偏移系數(shù)。另外，由于第二 運轉模式不取決于具體工況(例如增壓壓力)，可在整個駕駛循環(huán)中定期得到偏移量。例 如，可在駕駛循環(huán)期間、不需要測量NOx的時間段期間、或冷起動期間等每10英里得到NOx 偏移量。再參考圖6的程序600的612，如果確定EGR閥處于第二位置，程序600移動至 622，在該處傳感器以第一模式運轉并得到排氣NOx濃度。在622處得到排氣NOx濃度之后， 在6M處基于第二運轉模式期間在程序600的620處所得到的存儲偏移量(或已有偏移量， 如果偏移量未被調節(jié)的話)確定調節(jié)的NOx濃度信號。在程序600的6 處，可基于6M處所確定的調節(jié)的排氣NOx濃度調節(jié)一個或多 個運轉參數(shù)。如上文參考圖5所述，調節(jié)的NOx濃度可例如由控制器用于后處理系統(tǒng)的車 載診斷和/或控制催化劑狀態(tài)。因此，可取決于圖3、4中所示EGR系統(tǒng)配置的EGR閥的位置控制穿過排氣再循環(huán) 通道的氣流的成分。這樣，連接至EGR通道的NOx傳感器可用于得到排氣NOx濃度或傳感器 偏移量，其可用于在傳感器的整個壽命內精確確定NOx濃度。另外，如將參考圖7詳細描述 的，當傳感器用在圖3、4中所示EGR系統(tǒng)配置中時，在發(fā)動機冷起動期間可減少NOx傳感器 的起燃時間。最后，圖7中的流程圖說明了用于圖3、4中所示排氣再循環(huán)系統(tǒng)的配置的控制程 序700。具體地，程序700描述了用于在發(fā)動機冷起動期間基于排氣溫度控制EGR閥和位于 EGR通道中的NOx傳感器的方法。類似的程序可應用于圖1、2中所示的排氣再循環(huán)配置，其 顯示在圖7中的括號內。在710處程序700開始(例如在鑰匙點火)時，確定排氣溫度是否高于閾值溫度。 對于不同的發(fā)動機、排氣系統(tǒng)、和車輛工況，可將閾值溫度調節(jié)為高于或低于100°c以便能 夠預測排氣中NOx傳感器位置處液態(tài)水的存在。例如，在一些實施例中，閾值可為100°C (即 H2O的沸點)。低于100°C，排氣中可能出現(xiàn)水，其會導致傳感器劣化。這樣，如果確定排氣 溫度低于閾值，則程序700移動至718，在該處EGR閥移動至第二位置以便最小化進入排氣 再循環(huán)通道的排氣量。程序700隨后移動至720處啟動傳感器加熱器并隨后在716處移動至程序600 (或500)。在一些示例中，鑰匙點火可能發(fā)生在冷起動狀況下。如本說明書中所指，“冷起動” 意味著在發(fā)動機已經(jīng)冷卻至環(huán)境狀況(其可能相對較熱或較冷)的情況下發(fā)動機起動。另一方面，如果確定排氣溫度高于閾值，程序700繼續(xù)至712，在該處EGR閥移動至 第一位置而排氣流動穿過EGR通道。一旦排氣開始流動穿過EGR通道并經(jīng)過NOx傳感器，則 在程序700的714處傳感器加熱器繼續(xù)對NOx傳感器加熱。由于排氣溫度高于水的沸點， NOx傳感器可在710處達到閾值之后開始測量排氣NOx濃度。這樣，通過控制圖3、4中所示EGR系統(tǒng)配置的EGR閥的位置，可減少NOx傳感器的 起燃時間，因為一旦LP-EGR閥移動至第一位置(即一旦排氣超過閾值溫度)傳感器便可開 始得到排氣中NOx濃度的測量值。請注意，本說明書包括的示例控制和估算程序可用于多種發(fā)動機和/或多種車輛 系統(tǒng)配置。本說明書中描述的具體程序可代表任意數(shù)目處理策略(例如事件驅動、中斷驅 動、多任務、多線程等)中的一個或多個。同樣，可以所說明的順序、并行執(zhí)行所說明的多種 動作、運轉或功能，或在一些情況下有所省略。類似地，處理的順序并非實現(xiàn)本說明書所描 述的示例實施例的特征和優(yōu)點所必需，而是提供用于說明和描述的方便。取決于使用的特 定策略，可反復執(zhí)行所說明的動作或功能中的一個或多個。此外，所描述的動作可圖形化表 示被編程在發(fā)動機控制系統(tǒng)中計算機可讀存儲介質中的代碼。應了解，此處公開的配置與程序實際上為示例性，且這些具體實施例不應認定為 是限制性，因為可能存在多種變形。例如，上述技術可應用于V-6、1-4、I-6、V-12、對置4缸、 和其它發(fā)動機類型。本發(fā)明的主題包括多種系統(tǒng)與配置以及其它特征、功能和/或此處公 開的性質的所有新穎和非顯而易見的組合與子組合。本申請的權利要求具體地指出某些被認為是新穎的和非顯而易見的組合和次組 合。這些權利要求可引用“一個”元素或“第一”元素或其等同物。這些權利要求應該理解 為包括一個或多個這種元素的結合，既不要求也不排除兩個或多個這種元素。所公開的特 征、功能、元件和/或特性的其它組合和子組合可通過修改現(xiàn)有權利要求或通過在這個或 關聯(lián)申請中提出新的權利要求得到主張。這些權利要求，無論與原始權利要求范圍相比更寬、更窄、相同或不相同，也被認 為包括在本發(fā)明主題內。
權利要求
1.一種運轉具有連接至車輛中排氣再循環(huán)系統(tǒng)的傳感器的發(fā)動機系統(tǒng)的方法，包含 在第一工況期間，引導至少一些來自所述發(fā)動機排氣的排氣穿過所述排氣再循環(huán)系統(tǒng)、經(jīng)過所述傳感器、并流至所述發(fā)動機的進氣；以及在第二工況期間，引導至少一些新鮮空氣穿過所述排氣再循環(huán)系統(tǒng)并經(jīng)過所述傳感O
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述傳感器為NOx傳感器。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二工況期間引導新鮮空氣從底 部經(jīng)過所述傳感器流至所述發(fā)動機進氣，并在所述第二工況期間所述發(fā)動機執(zhí)行燃燒而將 燃燒的排氣引導至大氣并旁通過所述傳感器。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二工況期間引導新鮮空氣從進 氣歧管經(jīng)過所述傳感器流至所述排氣或周邊環(huán)境。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二工況期間經(jīng)由壓縮機增壓所 述新鮮空氣。
6.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第二工況期間得到所述NOx傳感器 的偏移量。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一工況期間，所述排氣再循環(huán)系 統(tǒng)運轉為低壓排氣再循環(huán)系統(tǒng)。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一工況期間，所述傳感器的輸出 對應于來自所述發(fā)動機的排氣的排氣NOx濃度。
9.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，在所述第一工況期間基于所述第二工況 期間得到的所述偏移量調節(jié)NOx傳感器輸出，其中響應于所述調節(jié)的NOx傳感器輸出調節(jié)一 個或多個運轉參數(shù)。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，基于所述調節(jié)的NOx傳感器輸出控制催 化劑狀態(tài)，其中在至少一種工況下響應于由所述調節(jié)的NOx傳感器輸出所指示的排氣NOx濃 度的增加而增加噴射至所述催化劑的尿素量。
全文摘要
本發(fā)明描述了運轉具有連接至機動車輛中排氣再循環(huán)系統(tǒng)的傳感器的發(fā)動機系統(tǒng)的多個系統(tǒng)和方法。一個示例方法包含在第一工況期間引導至少一些來自發(fā)動機排氣的排氣穿過排氣再循環(huán)系統(tǒng)并經(jīng)過傳感器流至發(fā)動機進氣，并在第二工況期間引導至少一些新鮮空氣穿過排氣再循環(huán)系統(tǒng)并經(jīng)過傳感器。
文檔編號F02D21/08GK102052166SQ20101052861
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權日2009年10月28日
發(fā)明者D·C·韋伯, D·J·斯泰愛茲, D·J·林克維奇, M·J·范尼馬斯塔特 申請人:福特環(huán)球技術公司