專(zhuān)利名稱(chēng)：用于控制汽車(chē)的可加熱的廢氣傳感器運(yùn)行的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制廢氣傳感器的運(yùn)行的方法，此傳感器布置在汽車(chē)的一個(gè)排氣通道里，設(shè)置有一個(gè)內(nèi)部或外部的傳感器加熱裝置，其中汽車(chē)包括有一個(gè)內(nèi)燃機(jī)和一個(gè)斷開(kāi)自動(dòng)裝置，后者在存在有停止條件時(shí)引起內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)地?cái)嚅_(kāi)或者說(shuō)抑制其重接。汽車(chē)尤其是一種混合動(dòng)力汽車(chē)，它具有至少一個(gè)附加的電動(dòng)機(jī)用于其驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明還涉及一種具有相應(yīng)的傳感器控制裝置的汽車(chē)。
汽車(chē)通常具有一個(gè)或多個(gè)布置于排氣通道里的廢氣傳感器，它們輸出一個(gè)與至少一種廢氣成分的濃度成比例的可以求出這濃度的測(cè)量信號(hào)。λ探測(cè)器提供測(cè)量信號(hào)，此信號(hào)給出了廢氣中氧氣濃度并因此給出了輸送給內(nèi)燃機(jī)的空氣/燃料比，而NOx傳感器給出對(duì)應(yīng)于氮氧化物NOx濃度的信號(hào)。大多數(shù)這樣的傳感器對(duì)于一種可靠的測(cè)量精度來(lái)說(shuō)需要有一個(gè)特定的運(yùn)行溫度，因此它們配置有一個(gè)一般為內(nèi)部的傳感器加熱裝置，此裝置尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)之后使傳感器加熱到其運(yùn)行溫度。
因此眾所周知的是一般裝入在傳感器里的陶瓷元件對(duì)于冷凝物，尤其是液體水的進(jìn)入反應(yīng)很敏感，這可能造成傳感器的受損和失效。由于這個(gè)原因，當(dāng)確保了在傳感器的裝入位置處通過(guò)排氣裝置相應(yīng)的加熱不再能析出冷凝物并對(duì)傳感器加載時(shí)，才在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)之后使這些傳感器加熱到它們的工作溫度。通常直至達(dá)到廢氣的冷凝溫度才將傳感器預(yù)熱到一個(gè)對(duì)于所要避免的陶瓷損壞的最大許可溫度，以便在超過(guò)廢氣的冷凝溫度之后盡可能快地使傳感器達(dá)到其工作溫度。為了控制這個(gè)過(guò)程在現(xiàn)代的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中設(shè)有模塊，用它可以計(jì)算在傳感器安裝位置處的廢氣溫度，或者將進(jìn)入廢氣系統(tǒng)中的熱量累加。只是在超出一個(gè)或者也可以?xún)蓚€(gè)這樣的值之后才相應(yīng)地啟動(dòng)傳感器的加熱以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行準(zhǔn)備，這就是說(shuō)接通或者加強(qiáng)。也可以備選地借助于一個(gè)溫度傳感器來(lái)測(cè)量排氣通道里危險(xiǎn)位置上的排氣溫度并數(shù)據(jù)輸入在發(fā)動(dòng)機(jī)控制儀里。
傳感器運(yùn)行的控制，尤其是在混合動(dòng)力汽車(chē)中傳感器加熱的控制是存在問(wèn)題的。混合動(dòng)力汽車(chē)的概念是指將至少兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元相互組合起來(lái)的汽車(chē)，這兩個(gè)單元采用不同的能源為汽車(chē)驅(qū)動(dòng)提供動(dòng)力。通過(guò)汽油或柴油燃料的燃燒而產(chǎn)生動(dòng)能的一種內(nèi)燃機(jī)的性能和將電能轉(zhuǎn)變成運(yùn)動(dòng)能的電動(dòng)機(jī)的性能特別有利地相互補(bǔ)充，因此目前的混合動(dòng)力汽車(chē)主要配置一種這樣的組合?？梢詤^(qū)分為兩種不同的混合動(dòng)力方案。對(duì)于所謂串聯(lián)的或者順序的混合方案來(lái)說(shuō)只是通過(guò)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，而內(nèi)燃機(jī)則通過(guò)一個(gè)分開(kāi)的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電流用于對(duì)一個(gè)給電動(dòng)機(jī)送電的儲(chǔ)能器充電或者說(shuō)對(duì)電動(dòng)機(jī)直接送電。與之相比當(dāng)前優(yōu)選的是并行的混合方案，其中汽車(chē)既可以通過(guò)內(nèi)燃機(jī)也可以通過(guò)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。在這樣的并行方案中通常在具有較高汽車(chē)負(fù)荷的運(yùn)行點(diǎn)上使電動(dòng)機(jī)接通對(duì)內(nèi)燃機(jī)提供支持。
在混合動(dòng)力汽車(chē)中由于燃油消耗的原因原則上力求使內(nèi)燃機(jī)盡可能很少或者也可以幾乎不在只具有低的效率的運(yùn)行范圍里，尤其是在空轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)運(yùn)行。此處已知的是使混合動(dòng)力汽車(chē)設(shè)有一種啟動(dòng)-停止自動(dòng)裝置，它包括一個(gè)在存在有停止條件時(shí)使內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)斷開(kāi)(或者說(shuō)抑制其重接)的斷開(kāi)自動(dòng)裝置和一個(gè)在存在有啟動(dòng)條件時(shí)使內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)的接通自動(dòng)裝置。尤其是通過(guò)斷開(kāi)自動(dòng)裝置使內(nèi)燃機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)下，也就是在汽車(chē)速度為零時(shí)停止。啟動(dòng)-停止自動(dòng)裝置利用了以下情況混合動(dòng)力汽車(chē)具有比傳統(tǒng)的啟動(dòng)器功率明顯更強(qiáng)的啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，這尤其可以在自動(dòng)停止之后重新啟動(dòng)時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)快速增速。
如果在內(nèi)燃機(jī)停止運(yùn)行時(shí)還留在排氣系統(tǒng)中的廢氣被冷卻到冷凝溫度之下并在此期間使傳感器繼續(xù)保持在其運(yùn)行溫度上的話，那么可能引起冷凝物析出并且在發(fā)動(dòng)機(jī)隨后的重新啟動(dòng)時(shí)用冷凝物，尤其是用液體水對(duì)傳感器加載并因此造成傳感器的損壞。如果另一方面直接用內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)斷開(kāi)也使傳感器的加熱取消或斷開(kāi)，那么傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)之后能達(dá)到其運(yùn)行溫度所采用的滯后導(dǎo)致對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)不夠準(zhǔn)確地控制并因此導(dǎo)致廢氣值升高和/或燃油消耗加大。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于控制可加熱的廢氣傳感器的方法，尤其是在一種具有斷開(kāi)自動(dòng)裝置的混合汽車(chē)中，這種方法在內(nèi)燃機(jī)停止運(yùn)行時(shí)并在隨后的重新啟動(dòng)時(shí)使傳感器盡可能長(zhǎng)地保持于運(yùn)行準(zhǔn)備中并同時(shí)保護(hù)傳感器防止由于冷凝物的作用而損壞。還應(yīng)提出一種具有一個(gè)相應(yīng)的最優(yōu)化的傳感器控制裝置的汽車(chē)。
該任務(wù)通過(guò)一種具有權(quán)利要求1的特征的方法來(lái)解決。按照本發(fā)明規(guī)定(a)在內(nèi)燃機(jī)通過(guò)斷開(kāi)自動(dòng)裝置自動(dòng)斷開(kāi)之后求出第一將來(lái)的時(shí)刻，在此時(shí)刻在排氣通道里的廢氣溫度低于冷凝溫度，在此冷凝溫度之下可能由廢氣里產(chǎn)生出冷凝物，(b)求出第二時(shí)刻，在此時(shí)刻必須使傳感器加熱裝置的加熱功率中斷或者減小，以便最遲在第一將來(lái)時(shí)刻使廢氣傳感器的傳感器溫度降低至一個(gè)最大許可的傳感器溫度，而且(c)在達(dá)到第二時(shí)刻時(shí)使傳感器加熱裝置的加熱功率中斷或者減小。
因此按照本發(fā)明在內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)斷開(kāi)時(shí)對(duì)還留在排氣通道里的廢氣的將來(lái)預(yù)期的溫度變化曲線進(jìn)行外推，以便求出達(dá)到或低于臨界的冷凝溫度，尤其是水的冷凝溫度的時(shí)刻。此外為了避免在這個(gè)時(shí)刻廢氣傳感器還具有一個(gè)由于冷凝物的加載作用而可能擔(dān)心引起傳感器損壞的溫度，在考慮到傳感器的所預(yù)期的冷卻速度的情況下求出第二時(shí)刻，在此時(shí)刻應(yīng)該降低或完全中斷其加熱。只有當(dāng)事實(shí)上達(dá)到了這第二時(shí)刻時(shí)，才使傳感器的加熱中斷或者降低。按上方式確保了廢氣傳感器在內(nèi)燃機(jī)斷開(kāi)時(shí)在準(zhǔn)備運(yùn)行下可以保持最大可能的持續(xù)時(shí)間。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在達(dá)到計(jì)算的第二時(shí)刻之前又被接通時(shí)，并不降低加熱功率，因此傳感器就在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)又處于其運(yùn)行狀態(tài)，因此可以實(shí)現(xiàn)最佳的發(fā)動(dòng)機(jī)控制，尤其是空氣/燃料混合物的控制(λ調(diào)節(jié))。只有當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)斷開(kāi)時(shí)達(dá)到第二時(shí)刻時(shí)，才取消傳感器的加熱，從而保證在達(dá)到廢氣的冷凝溫度時(shí)傳感器達(dá)到或低于其臨界溫度并因此防止了由于冷凝物的加載作用而引起損壞。
如前所述，求出處于排氣通道里的廢氣的溫度預(yù)計(jì)超出冷凝溫度的時(shí)刻，按照廢氣溫度的一種可預(yù)期的變化曲線。這雖然可以借助于一個(gè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠?lái)求取，此時(shí)例如在汽車(chē)?yán)锖?或在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上必要時(shí)在不同的邊界條件下(廢氣的開(kāi)始溫度，外界溫度等等)測(cè)量出事實(shí)上發(fā)生的溫度變化。測(cè)量數(shù)據(jù)則可以例如以特性曲線的形式存入在發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置里。所預(yù)期的溫度變化曲線也可以備選地借助于一種物理模型來(lái)求出，此處應(yīng)用了物理學(xué)定律有選擇地考慮了不同的參數(shù)，如排氣裝置的幾何條件、排氣裝置的部件的，尤其是排氣管的導(dǎo)熱性、外界溫度和/或當(dāng)前的廢氣溫度和等。此外也可以考慮用組合的經(jīng)驗(yàn)物理學(xué)計(jì)算模型，以及基于一個(gè)在另一個(gè)位置上在廢氣中測(cè)得溫度的模型。
為了盡可能準(zhǔn)確地掌握到由于冷凝物的加載作用而對(duì)廢氣傳感器實(shí)際的危害，按照本發(fā)明的一種有利設(shè)計(jì)方案對(duì)于廢氣傳感器在排氣通道里的安裝位置求出所預(yù)期的溫度變化曲線。更加有利地可以備選地或附帶地外推出對(duì)于在廢氣傳感器上游一個(gè)位置的溫度變化曲線，尤其是對(duì)于一個(gè)位置，在這位置上有最大的冷卻速度，因此有最低的溫度。也就是說(shuō)如果在一個(gè)這樣的前置于傳感器的位置上在發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間進(jìn)行冷凝物析出，那么在發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)時(shí)就可能使這種冷凝物崩落并進(jìn)入傳感器里。
按照本發(fā)明的一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案在發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行期間和在達(dá)到第二時(shí)刻之前(傳感器加熱的斷開(kāi)時(shí)刻)不斷地根據(jù)當(dāng)前的，優(yōu)選為所測(cè)的廢氣溫度重新計(jì)算和校正第一時(shí)刻，此第一時(shí)刻時(shí)預(yù)計(jì)在排氣通道里低于冷凝溫度。按此方式可以考慮廢氣的一種與預(yù)測(cè)不同的溫度變化曲線并且不斷適配傳感器加熱的斷開(kāi)時(shí)刻。
優(yōu)選也求出第二時(shí)刻，此時(shí)應(yīng)該使傳感器加熱裝置的加熱功率降低或中斷，按照一個(gè)在內(nèi)燃機(jī)斷開(kāi)時(shí)所預(yù)期的傳感器溫度變化曲線。尤其是根據(jù)之前求出的廢氣溫度的變化曲線，尤其是在傳感器裝入位置處或者其上游來(lái)確定傳感器溫度的變化曲線。同樣對(duì)于傳感器溫度變化曲線來(lái)說(shuō)可以用一種針對(duì)測(cè)量值的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、一種物理模型或一種組合的經(jīng)驗(yàn)-物理模型。優(yōu)選在這兩種情況下考慮一個(gè)當(dāng)前所測(cè)的廢氣溫度和/或外界溫度。
按照本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案在第二時(shí)刻已經(jīng)到達(dá)并且使加熱功率完全或部分取消之后，使廢氣傳感器的溫度保持在最大許可的傳感器溫度。按此方式使傳感器保持一種預(yù)熱狀態(tài)并可以在內(nèi)燃機(jī)重新啟動(dòng)時(shí)快速地又升高到運(yùn)行溫度。
發(fā)明還涉及一種具有內(nèi)燃機(jī)的汽車(chē)，尤其是一種混合動(dòng)力汽車(chē)，它具有附加的電動(dòng)機(jī)、布置在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道里的并具有內(nèi)部或外部傳感器加熱裝置的廢氣傳感器，并具有斷開(kāi)自動(dòng)裝置，它在存在有至少一種停止條件時(shí)使內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)斷開(kāi)。按照本發(fā)明的汽車(chē)的特征在于按照上面所述的按照本發(fā)明的方法用來(lái)控制廢氣傳感器運(yùn)行的裝置。這些控制裝置尤其包括了一個(gè)程序算法用于實(shí)施控制，算法優(yōu)選存入在發(fā)動(dòng)機(jī)控制儀里或者在一個(gè)分開(kāi)的控制單元里。
本發(fā)明的其它優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案可見(jiàn)其余的在從屬權(quán)利要求中所列的特征。
以下在按附圖的實(shí)施例中對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明。附圖所示為

圖1一種按照本發(fā)明的混合驅(qū)動(dòng)單元的構(gòu)造示意圖；圖2實(shí)施按照本發(fā)明的傳感器控制的過(guò)程圖；圖3按照本發(fā)明在汽車(chē)的一個(gè)內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)斷開(kāi)時(shí)各種不同特性參數(shù)隨時(shí)間的變化曲線。
在圖1中用10總的表示了一個(gè)未詳細(xì)表示出的混合動(dòng)力汽車(chē)的混合驅(qū)動(dòng)單元。汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)有選擇地或者同時(shí)地通過(guò)一個(gè)通常的內(nèi)燃機(jī)12(汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī))以及一個(gè)電動(dòng)機(jī)14來(lái)實(shí)現(xiàn)，這兩者作用于相同的軸上。電動(dòng)機(jī)14尤其是直接地或通過(guò)變速器或通過(guò)皮帶、齒形皮帶或另外一種傳力連接和/或形狀配合連接作用于內(nèi)燃機(jī)12的曲軸上。內(nèi)燃機(jī)12和電動(dòng)機(jī)14通過(guò)變速器16(自動(dòng)或手動(dòng)變速器)與一個(gè)標(biāo)出的傳動(dòng)系18連接。內(nèi)燃機(jī)12或者電動(dòng)機(jī)14的驅(qū)動(dòng)軸與變速器16通過(guò)一個(gè)離合器20脫離開(kāi)，這個(gè)離合器可以通過(guò)司機(jī)操縱一個(gè)未示出的離合器踏板來(lái)打開(kāi)并在不操縱時(shí)閉合。
電動(dòng)機(jī)14，例如是一種交流異步電機(jī)或同步電機(jī)，可以有選擇地以馬達(dá)式運(yùn)行或發(fā)電機(jī)運(yùn)行地工作。在馬達(dá)式運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)14驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系18同時(shí)消耗電能(電流)。電動(dòng)機(jī)14由一個(gè)儲(chǔ)能器22得到這電能，這個(gè)儲(chǔ)能器例如可以是電池和/或電容器存儲(chǔ)器。電動(dòng)機(jī)14的馬達(dá)式運(yùn)行可以附帶地支持接通的內(nèi)燃機(jī)12。相反在發(fā)電機(jī)式運(yùn)行時(shí)通過(guò)內(nèi)燃機(jī)12或者說(shuō)汽車(chē)的推進(jìn)使電動(dòng)機(jī)14被驅(qū)動(dòng)并將動(dòng)能轉(zhuǎn)變成電能用于對(duì)儲(chǔ)能器22充電。電動(dòng)機(jī)14在馬達(dá)式運(yùn)行和發(fā)電機(jī)運(yùn)行之間的轉(zhuǎn)換通過(guò)一種功率電子裝置24來(lái)進(jìn)行，這個(gè)裝置同時(shí)進(jìn)行在直流和交流之間可能必要的變換。
按照所示的方案汽車(chē)主要通過(guò)內(nèi)燃機(jī)12驅(qū)動(dòng)，內(nèi)燃機(jī)通過(guò)設(shè)計(jì)成啟動(dòng)器發(fā)電機(jī)(startergenerator)的電動(dòng)機(jī)14來(lái)啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)14還實(shí)現(xiàn)一種助力功能，其方法是使它在高負(fù)荷情況下，尤其是在汽車(chē)加速時(shí)接通以支持汽車(chē)驅(qū)動(dòng)(馬達(dá)式運(yùn)行)。另一方面電動(dòng)機(jī)14在汽車(chē)的功能有多余的行駛情況下，有一種所謂回收功能，其方法是電動(dòng)機(jī)在發(fā)電機(jī)式運(yùn)行時(shí)將運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)變成用于對(duì)儲(chǔ)能器22充電的電能并因此同時(shí)提供一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)14優(yōu)選的功率最高為40Kw，尤其是從8至15Kw。
在圖1中還表示了一種選擇的附加的離合器26，它可以布置在內(nèi)燃機(jī)12和電動(dòng)機(jī)14之間。一個(gè)這樣的附加離合器26就可允許內(nèi)燃機(jī)12與傳動(dòng)系18或者與電動(dòng)機(jī)14單獨(dú)地分離開(kāi)，因此原則上有以下優(yōu)點(diǎn)在內(nèi)燃機(jī)12斷開(kāi)時(shí)其機(jī)械的磨擦阻力就不必“隨同”了。附加的離合器26因此雖然引起一種附帶的燃油節(jié)省的可能，但與之相關(guān)的成本、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)空間方面的費(fèi)用都相當(dāng)高，因此它優(yōu)選地并不設(shè)置。
來(lái)自?xún)?nèi)燃機(jī)12的廢氣通過(guò)一個(gè)排氣通道28導(dǎo)引，在通道里設(shè)有催化器30用于對(duì)廢氣的催化凈化。這是指一種靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)催化器，其后面接有一個(gè)這里未示出的主催化器。為了調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)12和廢氣凈化系統(tǒng)通常在排氣通道28里裝有各種不同的傳感器，它們提供的測(cè)量值與廢氣成分的濃度成比例。在所示例子中在催化器30上游設(shè)有一個(gè)λ探測(cè)器32，它允許用來(lái)測(cè)定廢氣中氧氣濃度并因此確定輸送給內(nèi)燃機(jī)12的空氣/燃料的比值。根據(jù)進(jìn)氣探測(cè)器32的測(cè)量信號(hào)以所謂λ調(diào)節(jié)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)12的空氣/燃料比值進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)氣探測(cè)器32對(duì)于提供可靠的測(cè)量信號(hào)來(lái)說(shuō)需要有一個(gè)特定的運(yùn)行溫度，因此它設(shè)有一個(gè)傳感器加熱裝置34。為了更好地理解在本圖中用一個(gè)外部元件來(lái)表示加熱裝置34。進(jìn)氣探測(cè)器和其它的氣體傳感器然而通常都具有一種內(nèi)部的加熱裝置。
通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)控制儀36來(lái)控制內(nèi)燃機(jī)12、功率電子裝置24以及傳感器加熱裝置34的運(yùn)行，在控制儀里存入了一個(gè)用38表示的程序算法用于控制傳感器的運(yùn)行，其工作原理以下給予說(shuō)明。程序算法38也可以備選地設(shè)在一個(gè)分開(kāi)的控制單元里。
在一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中用于控制可加熱的λ傳感器32的本方法的流程借助于圖2和3加以敘述。在圖3的中間部分里表示了在排氣通道28里在λ探測(cè)器32的裝入位置處的廢氣溫度變化曲線T_AG，而上部則表示進(jìn)氣傳感器32的傳感器溫度T_LS變化曲線。在圖的下部表示了汽車(chē)的速度v_fzg。汽車(chē)速度v_fzg從一個(gè)首先是恒定的水平降下，之后它在時(shí)刻t0到達(dá)0km/h，這就是說(shuō)汽車(chē)停止了。一種這樣的狀況例如可以在紅燈時(shí)出現(xiàn)。汽車(chē)速度為0或接近0是一種停止條件，因此通過(guò)存入在發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置36里的斷開(kāi)自動(dòng)裝置使內(nèi)燃機(jī)12斷開(kāi)。通過(guò)傳感器加熱裝置34在時(shí)刻t0還在加熱的傳感器32首先還保持其相對(duì)的傳感器溫度T_LS。相反在不再被流經(jīng)的排氣通道28里的廢氣溫度T_AG則緊接著內(nèi)燃機(jī)12停止運(yùn)行的開(kāi)始而開(kāi)始冷卻。
按照?qǐng)D2用于控制傳感器32的按照發(fā)明的方法以步驟1開(kāi)始，在步驟1里首先詢(xún)問(wèn)內(nèi)燃機(jī)12是否停止運(yùn)行。在此位置還應(yīng)附帶地確保在停止運(yùn)行時(shí)汽車(chē)不應(yīng)最終停止，這就是說(shuō)例如點(diǎn)火開(kāi)關(guān)鑰匙或開(kāi)關(guān)不在位置AUS(關(guān))上。如果步驟S1中的詢(xún)問(wèn)以肯定回答，這就是說(shuō)內(nèi)燃機(jī)12處于停止運(yùn)行而且汽車(chē)不應(yīng)最終停止，那么方法就進(jìn)行至步驟S2，那里對(duì)廢氣溫度的期望的變化曲線T_AG進(jìn)行外推。外推例如可以用一種針對(duì)測(cè)量值的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ突蛘咭部梢杂靡环N物理模型。若是經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛣t歸結(jié)為廢氣的在實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的冷卻特性。然后將這些數(shù)據(jù)存入在發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置36里。優(yōu)選使溫度變化曲線的測(cè)量在各種不同的邊界條件下，尤其是不同的廢氣開(kāi)始溫度以及不同的外界溫度條件下進(jìn)行并存儲(chǔ)起來(lái)?？梢詡溥x地應(yīng)用一種物理模型來(lái)求出廢氣的所預(yù)期的溫度變化曲線，其中應(yīng)用了對(duì)溫度變化曲線進(jìn)行預(yù)先計(jì)算的物理定律。這里優(yōu)選考慮了特定的參數(shù)，如排氣裝置的幾何形狀、排氣裝置的部件的導(dǎo)熱性、外界溫度和/或當(dāng)前的廢氣溫度。通過(guò)步驟S2里的外推而預(yù)測(cè)到的廢氣的預(yù)計(jì)溫度變化曲線T_AG在圖3中用虛線曲線表示。由廢氣溫度T_AG的預(yù)計(jì)變化曲線在隨后步驟S3中確定時(shí)刻t3，在此時(shí)刻廢氣溫度T_AG大致降低到一個(gè)預(yù)先規(guī)定的下溫度閾值T_AGmin。溫度閾值T_AGmin對(duì)應(yīng)于一個(gè)溫度，在此溫度之下可能發(fā)生冷凝物析出，尤其是水。此溫度閾值T_AGmin基本相當(dāng)于在常壓時(shí)廢氣中水的飽和蒸氣壓力的溫度，通常大約50℃。
要避免λ探測(cè)裝置32在時(shí)刻t3還具有一種傳感器溫度T_LS，在這個(gè)溫度時(shí)當(dāng)用冷凝物加載作用時(shí)該傳感器可能被損傷。這個(gè)在廢氣溫度≤T_AGmin時(shí)最大的許可的傳感器溫度T_LSmax表示于圖3上部。為了保證特別可靠地保護(hù)傳感器32防止冷凝物的加載作用，在接下來(lái)的步驟S4里從以前所求出的廢氣預(yù)計(jì)達(dá)到冷凝溫度T_AGmin時(shí)刻t3里減去一個(gè)可靠性時(shí)間間隔At-S。作為結(jié)果得到時(shí)刻t2，它相當(dāng)于一個(gè)力求的時(shí)刻，在此時(shí)刻應(yīng)使傳感器溫度T_LS冷卻到最大許可的傳感器溫度T_LSmax。
在下面步驟S5里則求出必須使傳感器加熱裝置34的加熱功率中斷或至少減小的時(shí)刻t1，以便在時(shí)刻t2，但最遲在時(shí)刻t3使進(jìn)氣探測(cè)器32的傳感器溫度T_LS降到臨界傳感器溫度T_LSmax。為此從時(shí)刻t2里減去一個(gè)傳感器冷卻時(shí)間Δt_SK。傳感器冷卻時(shí)間Δt-SK按照一個(gè)在內(nèi)燃機(jī)12斷開(kāi)時(shí)所預(yù)期的傳感器溫度的變化曲線T_LS(圖3中虛線所示)來(lái)求得。這種預(yù)期的傳感器溫度變化曲線T_LS優(yōu)選取決于在步驟S2里預(yù)測(cè)的廢氣溫度T_AG的變化曲線。這里也可以用一種針對(duì)測(cè)量值的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ突蛘咭粋€(gè)物理模型。
在下面的步驟S6的詢(xún)問(wèn)中則檢驗(yàn)是否自從內(nèi)燃機(jī)12在時(shí)刻t0停止運(yùn)行以來(lái)已經(jīng)達(dá)到了所力求的斷開(kāi)時(shí)刻t1，在此時(shí)刻應(yīng)該使進(jìn)氣探測(cè)器32的加熱裝置34關(guān)閉(或者減小功率)。若這詢(xún)問(wèn)結(jié)果為否，這就是說(shuō)尚未達(dá)到時(shí)刻t1，使探測(cè)器繼續(xù)保持加熱，那么進(jìn)氣探測(cè)器32就繼續(xù)保持其最佳的運(yùn)行溫度(步驟S8)。相反若詢(xún)問(wèn)在步驟S6里是肯定的，這就是說(shuō)達(dá)到了時(shí)間t1，那么方法就轉(zhuǎn)向步驟S7，其中使傳感器加熱停止(或減小)。
上述方法步驟S2至S6的目的是求出和監(jiān)視所力求的斷開(kāi)時(shí)刻t1，它們緊接在內(nèi)燃機(jī)12自動(dòng)斷開(kāi)之后在時(shí)刻t0時(shí)進(jìn)行。但優(yōu)選地規(guī)定不斷地對(duì)傳感器加熱的斷開(kāi)時(shí)刻t1的求取進(jìn)行校正直至達(dá)到這時(shí)刻，這就是說(shuō)在時(shí)間段t0至t1里，其方法是求出并考慮一個(gè)事實(shí)上存在于排氣通道28里的廢氣溫度T_AG。當(dāng)前的廢氣溫度T_AG例如可以用一個(gè)布置在排氣通道28里的在進(jìn)氣探測(cè)器32部位里或者在其上游的溫度傳感器(圖1中未示出)來(lái)測(cè)量。因此還進(jìn)一步改善方法的精度。
在這個(gè)方法的一種有利的設(shè)計(jì)方案中在一種情況下，此時(shí)在傳感器加熱功率減小或斷開(kāi)時(shí)(t＞t1)進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)12的重新啟動(dòng)，則要檢查廢氣溫度T_AG是否已經(jīng)降低到冷凝溫度T_AGmin以下了。若不是這樣，那就使探測(cè)器(因?yàn)闆](méi)有冷凝物的析出)立即又用一個(gè)最大許可的加熱功率加載，以便盡可能快地又達(dá)到其運(yùn)行溫度并且能夠釋放λ調(diào)節(jié)。對(duì)于已經(jīng)低于廢氣溫度閾T_AGmin的情況還規(guī)定了在重新超過(guò)閾值T_AGmin之后(或者備選地在超過(guò)一個(gè)進(jìn)入排氣裝置里的廢氣熱量的最小值之后)規(guī)定一個(gè)比較而言較小的加熱功率，以便阻止在一定條件由于冷凝物殘余而引起探測(cè)器32的損壞。特別優(yōu)選地使加熱功率的強(qiáng)度附帶地與溫度差結(jié)合起來(lái)，廢氣溫度T_AG之前已經(jīng)低于冷凝閾值T_AGmin這樣一個(gè)溫差。也可以備選地規(guī)定一個(gè)公差時(shí)間間隔，對(duì)于這個(gè)時(shí)間段允許低于冷凝溫度T_AGmin，以便仍然立即許可有最大的加熱功率。在這樣一些情況下，也就是在小的時(shí)間間隔時(shí)可以由此認(rèn)為只是很少量的冷凝物質(zhì)析出了。
用這所述的方法流程確保了在排氣裝置里在可能的冷凝物析出之前減小傳感器的加熱并因此使傳感器溫度一直降低至閾值T_LSmax，從而不必?fù)?dān)心由于冷凝物對(duì)傳感器的加載作用而引起損壞。同時(shí)保證了傳感器在最大可能的時(shí)間上在內(nèi)燃機(jī)12的停止運(yùn)行中保持準(zhǔn)備運(yùn)行并因此在隨后的發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)時(shí)由于進(jìn)氣調(diào)節(jié)的進(jìn)一步釋放而可以準(zhǔn)確地遵守名義λ值。因此正好在內(nèi)燃機(jī)12的重新啟動(dòng)之后的不穩(wěn)定運(yùn)行階段里(例如加速過(guò)程的形式)(這種重新啟動(dòng)一般與廢氣流量的加大相聯(lián)系)，保證了最佳的廢氣質(zhì)量并因此保證后面的催化器30的高的轉(zhuǎn)化能力以及由于精確的λ調(diào)節(jié)也保證了燃油消耗少。
附圖標(biāo)記列表10混合驅(qū)動(dòng)單元T_AG廢氣溫度12內(nèi)燃機(jī) T_AGmin廢氣的冷凝溫度14電動(dòng)機(jī) T_LS傳感器溫度16變速器 T_LSmax在廢氣的冷凝溫度時(shí)18傳動(dòng)系 最大許可的傳感器溫度20離合器 t0內(nèi)燃機(jī)開(kāi)始停止運(yùn)行22儲(chǔ)能器/電池 t1開(kāi)始減小或中斷傳感器的加熱24功率電子裝置t2達(dá)到最大許可的傳感器溫度26附加的離合器t3達(dá)到廢氣的冷凝溫度28排氣通道Δt_S安全時(shí)間間隔30催化器 Δt_SK傳感器冷卻持續(xù)時(shí)間32廢氣傳感器/λ探測(cè)器v_fzg 汽車(chē)速度34傳感器加熱裝置36發(fā)動(dòng)機(jī)控制儀38程序算法
權(quán)利要求
1.用于控制廢氣傳感器(32)運(yùn)行的方法，該傳感器布置在汽車(chē)的排氣通道(28)里并配置有內(nèi)部或外部的傳感器加熱裝置(34)，其中汽車(chē)包括有內(nèi)燃機(jī)(12)和斷開(kāi)自動(dòng)裝置，后者在存在有至少一種停止條件時(shí)引起內(nèi)燃機(jī)(12)的自動(dòng)斷開(kāi)，其特征在于，(a)在內(nèi)燃機(jī)(12)通過(guò)斷開(kāi)自動(dòng)裝置自動(dòng)斷開(kāi)之后求出第一將來(lái)的時(shí)刻(t3)，在此時(shí)刻排氣通道(28)里的廢氣溫度(T_AG)低于冷凝溫度(T_AGmin)，在這個(gè)冷凝溫度之下冷凝物可能從廢氣里析出來(lái)，(b)求出第二時(shí)刻(t1)，在此時(shí)刻必須使傳感器加熱裝置(34)的加熱功率中斷或者減小，以便最遲在第一將來(lái)的時(shí)刻(t3)使廢氣傳感器(32)的傳感器溫度(T_LS)降低到一個(gè)最大許可的傳感器溫度(T_LSmax)，而且(c)在達(dá)到第二時(shí)刻(t1)時(shí)使傳感器加熱裝置(34)的加熱功率中斷或減小。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，為了確定第二時(shí)刻(t1)考慮了安全時(shí)間間隔(Δt_s)，使第二時(shí)間(t1)提前這個(gè)時(shí)間間隔。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，按照在內(nèi)燃機(jī)(12)斷開(kāi)時(shí)所預(yù)期的廢氣溫度(T_AG)變化曲線求出第一將來(lái)的時(shí)刻(t3)，在此時(shí)刻排氣通道(28)里的廢氣溫度(T_AG)低于冷凝溫度(T_AGmin)。
4. 按權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，借助于針對(duì)測(cè)量值的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ颓蟪鲱A(yù)期的溫度變化曲線，尤其是考慮到外界溫度和/或當(dāng)前的廢氣溫度。
5.按權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，借助于物理模型求出預(yù)期的溫度變化曲線，該模型按照物理定律，尤其是考慮到排氣裝置的幾何條件、排氣裝置的導(dǎo)熱性、外界溫度和/或當(dāng)前的廢氣溫度來(lái)計(jì)算出溫度變化曲線。
6.按權(quán)利要求3至5中之一所述的方法，其特征在于，求出對(duì)于廢氣傳感器(32)的裝入位置的預(yù)期的溫度變化曲線，或者對(duì)于廢氣傳感器(32)上游的一個(gè)位置的，尤其是對(duì)于最大冷卻速度的一個(gè)位置的預(yù)期溫度變化曲線。
7.按上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在第一時(shí)刻(t3)排氣通道(28)里的廢氣溫度(T_AG)低于冷凝溫度(T_AGmin)，在內(nèi)燃機(jī)(12)停止運(yùn)行期間和在達(dá)到第二時(shí)刻(t1)之前不斷地根據(jù)所測(cè)得的當(dāng)前的廢氣溫度來(lái)修正第一時(shí)刻(t3)。
8.按上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，按照在內(nèi)燃機(jī)(12)斷開(kāi)時(shí)預(yù)期的傳感器溫度(T_LS)變化曲線來(lái)求出第二時(shí)刻(t1)，在此時(shí)刻應(yīng)該使傳感器加熱裝置(34)的加熱功率中斷或減小。
9.按權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，根據(jù)廢氣溫度(T_AG)的所求得的變化曲線來(lái)確定傳感器溫度(T_LS)的預(yù)期變化曲線。
10.按權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，借助于針對(duì)測(cè)量值的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、物理模型或組合的經(jīng)驗(yàn)-物理模型來(lái)求出傳感器溫度(T_LS)的預(yù)期的變化曲線。
11.按上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在達(dá)到最大許可的傳感器溫度(T_LSmax)之后使廢氣傳感器(32)保持在這個(gè)溫度上。
12.汽車(chē)，具有內(nèi)燃機(jī)(12)、布置在內(nèi)燃機(jī)(12)的排氣通道(28)里的并設(shè)置有內(nèi)部或外部傳感器加熱裝置(34)的廢氣傳感器(32)，并且還具有斷開(kāi)自動(dòng)裝置，此裝置在存在有至少一種停止條件時(shí)引起內(nèi)燃機(jī)(12)的自動(dòng)斷開(kāi)，其特征在于，汽車(chē)具有用于控制廢氣傳感器(32)運(yùn)行的裝置，因此(a)在內(nèi)燃機(jī)(12)通過(guò)斷開(kāi)自動(dòng)裝置自動(dòng)斷開(kāi)之后求出第一將來(lái)的時(shí)刻(t3)，在此時(shí)刻排氣通道(28)里的廢氣溫度(T_AG)低于冷凝溫度(T_AGmin)，在此冷凝溫度之下冷凝物可以從廢氣里析出來(lái)，(b)求出第二時(shí)刻(t1)，在此時(shí)刻必須使傳感器加熱裝置(34)的加熱功率中斷或減小，以便最遲在第一將來(lái)時(shí)刻(t3)使廢氣傳感器(32)的傳感器溫度(T_LS)降低到一個(gè)最大許可的傳感器溫度(T_LSmax)，而且(c)在達(dá)到第二時(shí)刻(t1)時(shí)使傳感器加熱裝置(34)的加熱功率中斷或減小。
13.按權(quán)利要求12所述的汽車(chē)，其特征在于，用于控制廢氣傳感器(32)運(yùn)行的裝置包括有程序算法用于實(shí)現(xiàn)控制，這種算法尤其存入在發(fā)動(dòng)機(jī)控制儀(28)里或者分開(kāi)的控制單元里。
14.按權(quán)利要求12至13中之一所述的汽車(chē)，其特征在于，廢氣傳感器是λ探測(cè)器或者NOx傳感器。
15.按權(quán)利要求12至14中之一所述的汽車(chē)，其特征在于，汽車(chē)是具有附加的至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)(14)的混合動(dòng)力汽車(chē)。
全文摘要
發(fā)明涉及一種用于控制廢氣傳感器(32)的運(yùn)行的方法，傳感器布置在汽車(chē)的排氣通道(28)里并設(shè)置有一個(gè)內(nèi)部或外部的傳感器加熱裝置(34)，其中汽車(chē)包括有一個(gè)內(nèi)燃機(jī)(12)和一個(gè)斷開(kāi)自動(dòng)裝置，后者在存在有至少一個(gè)停止條件時(shí)使內(nèi)燃機(jī)(12)自動(dòng)地?cái)嚅_(kāi)。規(guī)定(a)在內(nèi)燃機(jī)(12)通過(guò)斷開(kāi)自動(dòng)裝置自動(dòng)斷開(kāi)之后求出第一將來(lái)的時(shí)刻(t3)，在該時(shí)刻上排氣通道(28)里的廢氣溫度(T_AG)低于冷凝溫度(T_AG
文檔編號(hào)F02D41/06GK101052794SQ200580037692
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月30日
發(fā)明者M·齊爾默, M·霍爾茨, E·波特, D·普羅查茲卡 申請(qǐng)人:大眾汽車(chē)有限公司, 斯柯達(dá)汽車(chē)股份公司