用于氧傳感器的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)大體涉及被包括在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)中的氣體成分傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以利用排氣從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)(進(jìn)氣通道)的再循環(huán)(被稱為排氣再循環(huán)(EGR)的過(guò)程)來(lái)減少規(guī)定的排放。EGR系統(tǒng)可以包括測(cè)量和/或控制EGR的各種傳感器。作為一個(gè)不例，EGR系統(tǒng)可以包括進(jìn)氣成分傳感器,諸如氧傳感器，其可以被用來(lái)測(cè)量氧氣以確定發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道中的燃燒氣體的比例。傳感器還可以在非EGR狀況期間被用來(lái)確定新鮮進(jìn)氣的氧含量。EGR系統(tǒng)可以額外地或可選地包括耦接至排氣歧管的排氣氧傳感器，其用于估計(jì)燃燒空燃比。
[0003]因此，當(dāng)進(jìn)氣氧傳感器用于EGR控制時(shí)，根據(jù)由于作為稀釋劑的EGR而導(dǎo)致的氧氣的變化來(lái)測(cè)量EGR。為了確定氧氣量的變化，需要對(duì)應(yīng)于EGR不存在時(shí)的氧讀數(shù)的參考點(diǎn)。這樣的參考點(diǎn)被稱為氧傳感器的“零點(diǎn)”。由于氧傳感器對(duì)壓力以及老化的敏感性，因此在不同的發(fā)動(dòng)機(jī)工況下會(huì)存在大的“零點(diǎn)”偏差。因此，可能需要定期校準(zhǔn)氧傳感器，以及可能需要獲悉修正因子。
[0004]Matsubara等人在US6, 742，379中描述了一種用于校準(zhǔn)進(jìn)氣氧傳感器的示例方法。其中，校準(zhǔn)系數(shù)被計(jì)算為以便在進(jìn)氣壓力穩(wěn)定(即，在閾值內(nèi))的選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)狀況期間校準(zhǔn)進(jìn)氣氧傳感器的輸出和進(jìn)氣通道壓力。如果校準(zhǔn)系數(shù)在閾值范圍外，則可以確定傳感器退化。
[0005]然而，本發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，如果EGR閥正在泄漏，那么這樣的方法不能獲悉修正校準(zhǔn)系數(shù)。具體地，由于進(jìn)氣氧傳感器在EGR閥下游且在低壓EGR通道出口下游的位置，在EGR閥泄漏的情況下，排氣會(huì)從EGR通道中泄漏出來(lái)并且會(huì)泄漏到傳感器上。氧傳感器的輸出因此可以出錯(cuò)，并且估計(jì)的EGR稀釋可能低于實(shí)際值。結(jié)果，可能使EGR控制退化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個(gè)示例中，一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包含:在發(fā)動(dòng)機(jī)非燃料加注狀況期間獲悉進(jìn)氣氧傳感器在參考進(jìn)氣壓力下的參考點(diǎn)；以及基于通過(guò)傳感器估計(jì)的相對(duì)于獲悉的參考點(diǎn)的進(jìn)氣氧濃度并且進(jìn)一步基于進(jìn)氣壓力相對(duì)于參考進(jìn)氣壓力的變化，調(diào)整到發(fā)動(dòng)機(jī)的EGR流量。以此方式，進(jìn)氣氧傳感器能夠在沒(méi)有受EGR閥泄漏影響的情況下被校準(zhǔn)。
[0007]作為一個(gè)示例，在選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)非燃料加注狀況期間(諸如在減速燃料切斷狀況期間)，可以執(zhí)行進(jìn)氣氧傳感器的自適應(yīng)。在自適應(yīng)期間，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)非燃料加注狀況的持續(xù)時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)進(jìn)氣氧傳感器的輸出。傳感器在參考進(jìn)氣壓力下的輸出之間的關(guān)系可以被獲悉，并且可以針對(duì)諸如濕度等因素被修正。當(dāng)自適應(yīng)完成后，進(jìn)氣氧傳感器的輸出可以被用來(lái)估計(jì)EGR濃度，并且由此調(diào)整EGR流量。具體地，可以用基于當(dāng)前進(jìn)氣壓力和參考進(jìn)氣壓力的壓力修正因子來(lái)調(diào)整輸出，并且修正的氧傳感器輸出可以被用來(lái)更準(zhǔn)確地估計(jì)由于EGR稀釋而導(dǎo)致的進(jìn)氣氧濃度的變化。通過(guò)修正壓力變化，補(bǔ)償對(duì)氧傳感器讀數(shù)的壓力影響。因此，即使EGR閥正在泄漏，在非燃料加注狀況期間，在進(jìn)氣氧傳感器上方泄漏的充氣是空氣。因此，通過(guò)在非燃料加注狀況期間執(zhí)行自適應(yīng)，即使EGR閥正在泄漏，氧傳感器的輸出也值得信賴。此外，基于在DFSO狀況期間獲悉的零點(diǎn)相對(duì)于在傳感器的怠速自適應(yīng)期間獲悉的零點(diǎn)的比較，能夠診斷EGR閥泄漏。例如，如果自適應(yīng)值與DFSO自適應(yīng)值相差多于閾值量，可以確定EGR閥正在泄漏。相應(yīng)地，可以更改EGR控制。例如，代替依賴于用于EGR流量的反饋控制的氧傳感器輸出的是，在EGR閥泄漏的情況下，可以只執(zhí)行對(duì)EGR流量的前饋調(diào)整。
[0008]以此方式，進(jìn)氣氧傳感器與進(jìn)氣壓力傳感器之間的關(guān)系能夠獨(dú)立于任一傳感器的精確度而被獲悉，并且能夠被用來(lái)調(diào)整EGR流量。通過(guò)在非燃料加注狀況期間執(zhí)行獲悉，減少由于自泄漏的EGR閥接收的剩余排氣而導(dǎo)致的傳感器輸出的出錯(cuò)。通過(guò)比較DFSO自適應(yīng)與怠速自適應(yīng)，還能夠執(zhí)行EGR閥診斷?？偟膩?lái)說(shuō)，EGR估計(jì)的精確度增加，從而允許EGR控制得以改善。
[0009]在另一示例中，通過(guò)在當(dāng)前壓力讀數(shù)下用估計(jì)的進(jìn)氣氧濃度除以壓力修正因子，估計(jì)的進(jìn)氣氧濃度在參考進(jìn)氣壓力下被縮放到進(jìn)氣氧傳感器的輸出。
[0010]在另一示例中，一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包含:基于在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀況下獲悉的進(jìn)氣氧傳感器的第一參考點(diǎn)相對(duì)于在發(fā)動(dòng)機(jī)非燃料加注狀況期間獲悉的氧傳感器的第二參考點(diǎn)指示EGR閥泄露。
[0011]在另一示例中，指示包括基于第一參考點(diǎn)與第二參考點(diǎn)之間的差大于閾值而指示EGR閥泄漏。
[0012]在另一示例中，該方法還包含，響應(yīng)于沒(méi)有EGR閥泄漏的指示，基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷狀況的前饋調(diào)整EGR閥，而基于進(jìn)氣氧傳感器相對(duì)于第一和第二參考點(diǎn)中的一個(gè)參考點(diǎn)的輸出反饋調(diào)整EGR閥；以及響應(yīng)于EGR閥泄漏的指示，基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷狀況前饋調(diào)整EGR閥，而基于進(jìn)氣歧管傳感器相對(duì)于第一和第二參考點(diǎn)中的一個(gè)參考點(diǎn)的輸出而終止EGR閥的反饋調(diào)整。
[0013]在另一示例中，EGR閥被耦接至低壓EGR通道，低壓EGR通道被配置為使剩余排氣從渦輪下游的排氣歧管再循環(huán)至壓縮機(jī)上游的進(jìn)氣歧管。
[0014]在另一示例中，進(jìn)氣氧傳感器被耦接至在進(jìn)氣節(jié)氣門上游且在增壓空氣冷卻器的上游或下游的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管，冷卻器被耦接在壓縮機(jī)的下游。
[0015]在另一不例中，第一和第二參考點(diǎn)中的每一個(gè)參考點(diǎn)在參考進(jìn)氣壓力下被獲悉，通過(guò)耦接至在進(jìn)氣節(jié)氣門上游且在增壓空氣冷卻器下游的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣壓力傳感器估計(jì)參考進(jìn)氣壓力。
[0016]在另一不例中，提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包含:發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括進(jìn)氣歧管；渦輪增壓器，其包括排氣渦輪和進(jìn)氣壓縮機(jī)；增壓空氣冷卻器，其被耦接在壓縮機(jī)的下游；進(jìn)氣氧傳感器，其被耦接至在增壓空氣冷卻器下游和在進(jìn)氣節(jié)氣門上游的進(jìn)氣歧管；壓力傳感器，其被耦接至在增壓空氣冷卻器下游且在進(jìn)氣節(jié)氣門上游的進(jìn)氣歧管；EGR系統(tǒng)，其包括用于使剩余排氣從渦輪下游再循環(huán)至壓縮機(jī)上游的EGR通道和EGR閥；以及控制器，其具有計(jì)算機(jī)可讀指令，該指令用于:在發(fā)動(dòng)機(jī)減速燃料切斷狀況期間，獲悉氧傳感器在參考進(jìn)氣壓力下的參考點(diǎn)；以及基于通過(guò)傳感器估計(jì)的相對(duì)于獲悉的參考點(diǎn)的進(jìn)氣氧濃度并且進(jìn)一步基于相對(duì)于參考進(jìn)氣壓力的進(jìn)氣壓力，調(diào)整EGR閥的打開(kāi)。
[0017]在另一示例中，該系統(tǒng)還包含濕度傳感器和控制器，濕度傳感器用于估計(jì)環(huán)境濕度，控制器包括用于基于相對(duì)于參考濕度的環(huán)境濕度而進(jìn)一步調(diào)整EGR閥的打開(kāi)的進(jìn)一步的指令。
[0018]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹選擇的概念，這些概念在【具體實(shí)施方式】中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，要求保護(hù)的主題的范圍被所附權(quán)利要求唯一地確定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開(kāi)的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1-2是發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖。
[0020]圖3是描述進(jìn)氣壓力與進(jìn)氣氧傳感器的泵送電流之間的關(guān)系的圖示。
[0021]圖4描述了用于在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀況期間執(zhí)行進(jìn)氣氧傳感器的零點(diǎn)估計(jì)的流程圖。
[0022]圖5描述了用于在發(fā)動(dòng)機(jī)非燃料加注狀況期間執(zhí)行進(jìn)氣氧傳感器的零點(diǎn)估計(jì)的流程圖。
[0023]圖6描述了用于基于利用怠速自適應(yīng)估計(jì)的零點(diǎn)和利用DFSO自適應(yīng)估計(jì)的零點(diǎn)識(shí)別EGR閥的退化的流程圖。
[0024]圖7示出了示例性怠速自適應(yīng)。
[0025]圖8描述了用于基于環(huán)境濕度修正獲悉的零點(diǎn)的流程圖。
[0026]圖9描述了用于利用獲悉的進(jìn)氣氧零點(diǎn)的EGR控制的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本說(shuō)明涉及用于獲悉進(jìn)氣氧傳感器(諸如耦接至圖1-2的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的傳感器)的參考點(diǎn)或零點(diǎn)的方法和系統(tǒng)。在所選狀況下可以基于獲悉的進(jìn)氣氧傳感器的輸出與進(jìn)氣壓力傳感器的輸出之間的關(guān)系來(lái)確定參考點(diǎn)(圖3)?？刂破骺梢员慌渲脼閳?zhí)行控制程序(諸如圖4-5的程序)以便在怠速自適應(yīng)期間或在DFSO自適應(yīng)期間獲悉進(jìn)氣氧傳感器的零點(diǎn)?？梢曰诃h(huán)境濕度修正獲悉的參考點(diǎn)(圖8)?？刂破鬟€可以被配置為執(zhí)行程序(圖6)，以便基于在怠速狀況下估計(jì)的零點(diǎn)與在DFSO狀況下估計(jì)的零點(diǎn)之間的偏差來(lái)識(shí)別EGR閥泄漏。響應(yīng)于EGR閥泄漏，可以調(diào)整EGR控制(圖9)，以便根據(jù)氧傳感器改變EGR控制的反饋組件。在圖7處示出了示例性怠速自適應(yīng)。以此方式，可以針對(duì)老化、零件間差異以及來(lái)自燃料和還原劑的影響而修正進(jìn)氣氧傳感器讀數(shù)。
[0028]圖1示出了包括多缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10與雙渦輪增壓器120和130的示例性渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的示意圖。作為一個(gè)非限制性示例，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以被包括作為客車推進(jìn)系統(tǒng)的一部分。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以經(jīng)由進(jìn)氣通道140接收進(jìn)氣。進(jìn)氣通道140可以包括空氣濾清器156和EGR節(jié)氣門230。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以是分體式發(fā)動(dòng)機(jī)(split-engine)系統(tǒng)，其中進(jìn)氣通道140在EGR節(jié)氣門230的下游分支為第一和第二平行進(jìn)氣通道，每個(gè)平行進(jìn)氣通道均包括渦輪增壓器壓縮機(jī)。具體地，至少一部分進(jìn)氣經(jīng)由第一平行進(jìn)氣通道142被引導(dǎo)至渦輪增壓器120的壓縮機(jī)122，并且至少另一部分進(jìn)氣經(jīng)由進(jìn)氣通道140的第二平行進(jìn)氣通道144被引導(dǎo)至渦輪增壓器130的壓縮機(jī)132。
[0029]可以經(jīng)由第一平行分支的進(jìn)氣通道146向進(jìn)氣歧管160供應(yīng)由壓縮機(jī)122壓縮的總進(jìn)氣的第一部分。以此方式，進(jìn)氣通道142和146形成發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)的第一平行分支。類似地，可以通過(guò)壓縮機(jī)132壓縮總進(jìn)氣的第二部分，其中可以經(jīng)由第二平行分支的進(jìn)氣通道148向進(jìn)氣歧管160供應(yīng)該第二部分。因此，進(jìn)氣通道144和148形成發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)的第二平行分支。如圖1所示，來(lái)自進(jìn)氣通道146和148的進(jìn)氣可以在到達(dá)進(jìn)氣歧管160之前經(jīng)由共用的進(jìn)氣通道149而被重新組合，其中進(jìn)氣可以被提供給發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0030]第一 EGR節(jié)氣門230可以被設(shè)置在第一和第二平行進(jìn)氣通道142和144上游的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道中，而第二進(jìn)氣節(jié)氣門158可以被設(shè)置在第一和第二平行進(jìn)氣通道142和144下游以及第一和第二平行分支的進(jìn)氣通道146和148下游的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道中，例如，被設(shè)置在共同的進(jìn)氣通道149中。
[0031]在一些示例中，進(jìn)氣歧管160可以包括用于估計(jì)歧管壓力(MAP)的進(jìn)氣歧管壓力傳感器182和/或用于估計(jì)歧管空氣溫度(MCT)的進(jìn)氣歧管溫度感器183，每個(gè)傳感器均與控制器12通信。進(jìn)氣通道149可以包括增壓空氣冷卻器154(CAC)和/或節(jié)氣門(諸如第二節(jié)氣門158)?？刂葡到y(tǒng)可以通過(guò)被通信地耦接至控制器12的節(jié)氣門致動(dòng)器(未示出)調(diào)整節(jié)氣門158的位置?？梢蕴峁┓来耖y152，以便經(jīng)由旁通通道150選擇性地繞過(guò)渦輪增壓器120和130的壓縮機(jī)段。作為一個(gè)示例，當(dāng)壓縮機(jī)下游的進(jìn)氣壓力到達(dá)閾值時(shí)，防喘振閥152可以打開(kāi)以使流體流經(jīng)旁通通道150。