兩級催化劑再生的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及兩級催化劑再生。描述了一種用于在減速燃料切斷(DFSO)之后減少NOx排放的系統(tǒng)和方法。該方法包括：在減速事件期間切斷到該發(fā)動機的燃料；在該減速事件之后以富于化學計量比的發(fā)動機空燃比開環(huán)運行預定時間；在所述預定時間之后反饋控制所述空燃比以使平均值接近富于化學計量比的值并且持續(xù)預選時間；以及在該預選時間之后反饋控制該空燃比使其返回到化學計量比。
【專利說明】兩級催化劑再生

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請的領(lǐng)域涉及在減速事件后的發(fā)動機空氣/燃料控制，其中切斷到發(fā)動機的燃料并且空氣被泵送通過發(fā)動機進入三元催化轉(zhuǎn)化器。

【背景技術(shù)】
[0002]汽油發(fā)動機配備有三元催化轉(zhuǎn)化器以氧化⑶和此發(fā)動機排放并降低勵X排放。氧傳感器和反饋控制可以定位在催化劑之前的排氣裝置中(稱為內(nèi)部燃料環(huán)路控制)，然而該系統(tǒng)的這一部分不是本發(fā)明的主題。相反，一種響應(yīng)于位于催化劑后的窄帶排氣氧傳感器的反饋空氣/燃料控制通常用于使化學計量空燃比維持在平均水平，從而形成所謂的外部燃料環(huán)路控制。當排氣稀于化學計量比(例如該傳感器檢測到過量的氧)時，該傳感器將提供較低的電壓并且反饋控制器將(經(jīng)由到達噴射器的開環(huán)命令或通過到內(nèi)環(huán)路控制的命令)使輸送到發(fā)動機的空氣/燃料充氣富化。如果排氣富于化學計量比，則該傳感器輸出較高的電壓并且反饋控制器相應(yīng)地提供較稀的空氣/燃料充氣。傳感器輸出的設(shè)定點被設(shè)置在大約對應(yīng)于化學計量比的電壓。
[0003]在由反饋控制所產(chǎn)生的稀燃料的空氣/燃料瞬態(tài)中，過量氧將在貴金屬催化劑表面上氧化排氣流中的⑶或此并且02也將存儲在催化劑中的氧化鈰化合物內(nèi)。在富燃料瞬態(tài)中，此和⑶將減少排氣流中經(jīng)過貴金屬催化劑表面的顯X，并且還減少用作02存儲器的氧化鈰。以此方式，空燃比基本保持在化學計量比。⑶和!1(:排放將被氧化并且顯X排放減少符合政府法規(guī)。
[0004]排放控制在減速事件后是復雜的，在該減速事件期間，切斷到發(fā)動機汽缸的燃料并且空氣泵送通過汽缸(01^30)。泵送的空氣可以使催化劑氧存儲飽和。在減速事件后，當發(fā)動機汽缸再次燃燒空氣和燃料時，在催化劑中可能不會減少顯X發(fā)動機排放，因為催化劑充滿有氧，并且可能沒有存儲此和(?來降低顯X發(fā)動機排放。
[0005]為了解決現(xiàn)有方法中的這個問題，使發(fā)動機在減速事件后以富于化學計量比開環(huán)運行(例如沒有反饋控制)預定時間，以使催化劑氧存儲去飽和。在一個預定時間之后，發(fā)動機控制器然后應(yīng)通過如上所述的跟蹤化學計量比的排氣氧傳感器開始反饋控制。
[0006]本文的諸位發(fā)明人已經(jīng)認識到以上方法的許多問題。如果在先前事件中以富于化學計量比的開環(huán)運行完全消耗了存儲的氧，那么在隨后的反饋控制中，產(chǎn)生此和⑶發(fā)動機排放的富瞬態(tài)不會在催化劑表面上被氧化，因為沒有可供使用的存儲氧。此外，如果在開環(huán)運行中沒有消耗足夠的氧，那么在隨后的反饋控制中，在稀瞬態(tài)期間產(chǎn)生的顯X不會在催化劑表面上被減少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本文的發(fā)明人已經(jīng)通過以下方式解決這些問題，即:在所述減速事件之后以富于化學計量比的發(fā)動機空燃比開環(huán)運行預定時間，隨后在該預定時間之后并且反饋控制所述空燃比以使平均值圍繞富于化學計量比的值并且持續(xù)預選時間，并且在該預選時間之后反饋控制該空燃比以使平均值逐漸返回到化學計量比。使空燃比逐漸返回到圍繞化學計量比的平均值可以基于多次發(fā)動機循環(huán)例如3次至10次發(fā)動機循環(huán)，或者可以在規(guī)定時間跨度內(nèi)。預選時間可與預定時間有關(guān)。以這種方式，在減速事件后存儲的氧沒有完全地消耗，這樣在由空氣/燃料控制導致的富燃瞬態(tài)期間此和⑶將會被氧化。并且，以富于化學計量比的值反饋控制將會減少稀燃瞬態(tài)的產(chǎn)生以及由此引起的、以其他方式可能不會減少的勵X的產(chǎn)生。反饋控制空燃比以使平均值圍繞富于化學計量比的值可以包括在該預選時間期間使該值逐漸改變到化學計量比。
[0008]在本公開的另一個方面中，在減速事件后，在定位于催化劑下游的排氣氧傳感器切換到富燃狀態(tài)之前以及在存儲在該催化劑中的氧完全消耗之前，使該發(fā)動機空燃比以恒定的富于化學計量比的空燃比開環(huán)運行預定時間，隨后在所述預定時間之后響應(yīng)于該排氣氧傳感器來反饋控制所述發(fā)動機空燃比以使平均值圍繞富于化學計量比的值并且持續(xù)預選時間，并且然后在所述預選時間之后響應(yīng)于該下游排氣氧傳感器來反饋控制該空燃比以使平均值圍繞化學計量比。在開環(huán)控制后的反饋控制中，傳感器切換點被設(shè)定在富于化學計量比的值。因此，減少將會在化學計量切換點產(chǎn)生的稀燃瞬態(tài)。避免在稀燃瞬態(tài)期間會產(chǎn)生的、可能已經(jīng)穿過包含太多存儲氧的催化劑的顯X。等到圍繞化學計量傳感器設(shè)定點的正常反饋控制開始的時候，該催化劑將具有適當平衡的存儲氧并且將不會發(fā)生顯X排出
[0009]當單獨地或者結(jié)合附圖參考時，通過以下【具體實施方式】部分本說明書的以上優(yōu)點和其他優(yōu)點以及特征將變得明顯。
[0010]應(yīng)當理解的是，提供以上
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了以簡化的形式介紹在【具體實施方式】部分中另作闡述的所選擇的概念。并不意味著要明確要求保護的主題的關(guān)鍵的或必要特征，要求保護的主題的范圍是由權(quán)利要求書單獨限定的。此外，要求保護的主題并不受限于解決以上指明的任何缺點的實施方式或在本公開的任何部分中的實施方式。此外，本文的發(fā)明人已經(jīng)認識到本文指出的缺點，并且不承認它們是已知的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1示出了根據(jù)本公開的內(nèi)燃發(fā)動機的示例汽缸。
[0012]圖2示出了用于的兩級冊￠0(加熱型排氣氧傳感器)設(shè)定點調(diào)節(jié)的電壓圖。
[0013]圖3八示出了用于的單獨針對第一級再生的冊⑶設(shè)定點調(diào)節(jié)的電壓圖。
[0014]圖38示出了用于的在第一級和第二級再生之后的冊⑶設(shè)定點調(diào)節(jié)的電壓圖。
[0015]圖4示出了兩級再生的第一實施例的方法。
[0016]圖5示出了兩級再生的第二實施例的方法。
[0017]圖6示出了在兩級再生期間控制設(shè)定點電壓的方法。
[0018]圖7示出了調(diào)節(jié)燃料噴射以實現(xiàn)期望的V？比的方法。

【具體實施方式】
[0019]以下的說明描述了用于在之后通過帶有第一級開環(huán)再生和第二級閉環(huán)再生的催化劑再生方法使勵X排放最小化的方法。在第一級中，通過發(fā)動機開環(huán)富燃運行預定時間來控制空燃比，該預定時間足夠短以防止在0？30事件期間減少存儲在催化劑內(nèi)的所有氧。在再生的第二級中，基于被定位在催化劑裝置下游的冊⑶傳感器通過閉環(huán)反饋控制來將該空燃比控制在平均富于化學計量比。這個第二級反饋控制可以允許顯X排放降低，并且顯著地減少排出該催化劑的任何此或⑶。以下參考附圖更詳細地描述本公開。圖1示出了發(fā)動機的示例汽缸。圖2示出了在之后用于控制顯X排放的冊⑶輸出和設(shè)定點的示例電壓圖。圖3八示出了常規(guī)的單級再生的電壓圖，并且圖38通過示出在兩級再生期間的電壓而對照一個相似的圖。圖4是詳述本公開的方法的第一實施例的流程圖。圖5是詳述本公開的方法的第二實施例的流程圖。圖6示出了用于控制電壓設(shè)定點電壓以實現(xiàn)兩級再生的方法。圖7示出了如何使用反饋來控制燃料脈沖寬度以便空燃比可以由下游的冊⑶反饋來控制。
[0020]圖1描述了內(nèi)燃發(fā)動機10的燃燒室或汽缸的示例性實施例。發(fā)動機10可以接收來自包括控制器12的控制系統(tǒng)的控制參數(shù)以及來自車輛操作者130經(jīng)由輸入裝置132的輸入。在此示例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于產(chǎn)生比例踏板位置信號？？的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的汽缸(在此也是“燃燒室”)14可以包括活塞138定位在其中的燃燒室壁136。活塞138可以被連接到曲軸140，以便活塞的往復運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸140可以經(jīng)由變速器系統(tǒng)連接到客運車輛的至少一個驅(qū)動輪。此外，起動馬達可以經(jīng)由飛輪連接到曲軸140，以使能發(fā)動機10的起動運行。
[0021]汽缸14可以經(jīng)由一系列進氣通道142、144和146接收進氣。進氣通道146可以與發(fā)動機10的除汽缸14之外的其他汽缸相連通。在一些實施例中，進氣通道中的一個或多個可以包括諸如渦輪增壓器或機械增壓器的增壓裝置。例如，圖1示出了配置有渦輪增壓器的發(fā)動機10，該渦輪增壓器包括布置在進氣通道142和144之間的壓縮機174以及沿排氣通道148布置的排氣渦輪176。在該增壓裝置被配置為渦輪增壓器的情況下，壓縮機174可以由排氣渦輪176經(jīng)由軸180至少部分地提供動力。然而，在其他的示例中，例如當發(fā)動機10配備有機械增壓器時，可以可選地忽略排氣渦輪176，其中壓縮機174可以由來自馬達或發(fā)動機的機械輸入提供動力。包括節(jié)流板164的節(jié)氣門20可以沿著發(fā)動機的進氣通道設(shè)置，以用于改變提供給這些發(fā)動機汽缸的進氣空氣的流速和/或壓力。例如，節(jié)氣門20可以如圖1所示的被設(shè)置在壓縮機174的下游，或者可替代地可以被提供在壓縮機174的上游。
[0022]排氣通道148可以接收來自發(fā)動機10的除汽缸14之外的其他汽缸的排氣。排氣傳感器128示出為在排放控制裝置178上游連接到排氣通道148。第二排氣傳感器128示出為在渦輪增壓器渦輪176下方。這兩個傳感器可以是不同類型的排氣傳感器，或者可以省略一個。傳感器128可以選自于以下用于提供排氣空燃比指示的各種合適傳感器，例如，諸如線性氧傳感器或服⑶(如所描述的通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?，窄帶氧傳感器或冊⑶，勵X、此或⑶傳感器。排放控制裝置178可以是三元催化劑0110，勵X捕集器，各種其他排放控制裝置或其組合。可以是冊⑶傳感器的額外排氣傳感器被定位在排放控制裝置的下游。冊⑶129可以涉及對排放控制裝置178的狀態(tài)提供閉環(huán)反饋。響應(yīng)于冊⑶129的閉環(huán)反饋控制將比響應(yīng)于服⑶128的閉環(huán)反饋控制更慢地運行。并且在事件之后的預選的反饋控制時間期間的空氣/燃料反饋控制將依靠冊60129來正確地調(diào)節(jié)催化劑存儲狀態(tài)。
[0023]排氣溫度可以由位于排氣通道148內(nèi)的一個或多個溫度傳感器(圖中未示出)測量。可替代地，排氣溫度可以基于多個發(fā)動機工況來推斷，如速度、負荷、空燃比(八、點火延遲等。此外，排氣溫度可以由一個或多個排氣傳感器128來計算?？梢岳斫獾氖牵撆艢鉁囟瓤商娲赜杀疚牧信e的溫度估計方法的任意組合來估計。
[0024]發(fā)動機10的每個汽缸可以包括一個或多個進氣門和一個或多個排氣門。例如，示出的汽缸14包括位于汽缸14上部區(qū)域的至少一個進氣提升閥150以及至少一個排氣提升閥156。在一些實施例中，發(fā)動機10的每個汽缸(包括汽缸14)可以包括位于該汽缸上部區(qū)域的至少兩個進氣提升閥以及至少兩個排氣提升閥。
[0025]進氣門150可以由控制器12經(jīng)由凸輪致動系統(tǒng)151通過凸輪致動進行控制。同樣，排氣門156可以由控制器12經(jīng)由凸輪致動系統(tǒng)153進行控制。凸輪致動系統(tǒng)151和153可以各自包括一個或多個凸輪并且可以利用凸輪廓線切換(⑶幻系統(tǒng)、可變凸輪正時(乂⑶系統(tǒng)、可由控制器12運行以改變氣門運行的可變氣門正時071)和/或可變氣門升程系統(tǒng)中的一個或多個。進氣門150和排氣門156的運行可以由氣門位置傳感器(未示出)和/或分別由凸輪軸位置傳感器155和157來確定。在可替代實施例中，進氣門和/或排氣門可以通過電磁閥致動控制。例如，汽缸14可替代地包括經(jīng)由電磁閥致動控制的進氣門和經(jīng)由包括和/或系統(tǒng)的凸輪致動控制的排氣門。在另外的實施例中，該進氣門和排氣門可以由共同的閥致動器或致動系統(tǒng)、或者可變氣門正時致動器或致動系統(tǒng)控制。可以(通過提前或延遲乂口系統(tǒng))調(diào)節(jié)凸輪正時以便與￡(?流量協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)發(fā)動機稀釋，從而減少260瞬態(tài)并提聞發(fā)動機的性能。
[0026]汽缸14可以具有壓縮比，該壓縮比是當活塞138在下止點與上止點時的體積的比例。一般地，壓縮比在9:1到10:1的范圍內(nèi)。然而，在一些使用不同燃料的示例中，可以增大該壓縮比。例如，這可以在使用較高辛烷值燃料或帶有較高汽化潛焓的燃料時發(fā)生。由于壓縮比對發(fā)動機爆震的影響，該壓縮比還可以通過使用直接噴射來增大。
[0027]在一些實施例中，發(fā)動機10的每個汽缸都可以包括用于啟動燃燒的火花塞192。在選擇運行模式下，點火系統(tǒng)190可以響應(yīng)于來自控制器12的火花提前信號3八經(jīng)由火花塞192向燃燒室14提供點火火花。然而，在一些實施例中，可以省略火花塞192，例如在發(fā)動機10可以通過自點火或通過燃料噴射(在一些柴油發(fā)動機中就可能是如此)來啟動燃作
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[0028]作為非限制性示例，示出的汽缸14包括一個燃料噴射器166。示出的燃料噴射器166直接連接到汽缸14，以用于與從控制器12經(jīng)由電子驅(qū)動器168接收到的信號脈沖寬度
胃成比例地將燃料直接噴射到該汽缸中。以這種方式，燃料噴射器166提供了使燃料進入燃燒汽缸14的所謂的直接噴射(下文還稱作“01”〉。雖然圖1示出了作為側(cè)噴射器的噴射器166，但是該噴射器還可以被定位在該活塞的頭頂上，如靠近火花塞192的位置。燃料可以從包括(多個)燃料箱、(多個)燃料泵以及一個燃料軌的高壓燃料系統(tǒng)8輸送到燃料噴射器166?？商娲?，燃料可以由單級燃料泵在較低壓力下輸送，在這種情況下，在壓縮沖程期間的直接燃料噴射的正時可能比使用高壓燃料系統(tǒng)更受到限制。進一步地，雖然未被示出，這些燃料箱可以具有向控制器12提供信號的壓力換能器。應(yīng)當理解的是，在替代實施例中，噴射器166可以是將燃料提供到汽缸14上游的進氣口中的進氣道噴射器。
[0029]如上所述，圖1示出了多缸發(fā)動機的一個汽缸。如此，每個汽缸可以類似地具有其自己的一組進氣門/排氣門、(多個)燃料噴射器、火花塞等。
[0030]雖然并未示出，但應(yīng)當理解的是，發(fā)動機可以進一步包括用于將來自發(fā)動機排氣的至少一部分排氣轉(zhuǎn)移到發(fā)動機進氣側(cè)的一個或多個排氣再循環(huán)通道。如此，通過使一些排氣再循環(huán)，可以影響發(fā)動機稀釋，這可以通過減少發(fā)動機爆震、汽缸燃燒溫度和壓力峰值、節(jié)流損失以及勵X排放來改進發(fā)動機的性能。該一個或多個￡(?通道可以包括低壓(…)￡(?通道，其被連接在渦輪增壓器壓縮機上游的發(fā)動機進氣側(cè)與渦輪下游的發(fā)動機排氣側(cè)之間并且被配置成用于提供低壓仏?)2現(xiàn)。該一個或多個￡(?通道可以進一步包括!?。?現(xiàn)通道，氣被連接在壓縮機下游的發(fā)動機進氣側(cè)與渦輪上游的發(fā)動機排氣側(cè)之間并且被配置成用于提供高壓。在一個示例中，可在例如缺乏由渦輪增壓器提供的增壓的情況下提供!流，同時可以在例如出現(xiàn)渦輪增壓器增壓和/或當排氣溫度高于閾值的情況下提供1？-2現(xiàn)流。通過1？-2現(xiàn)通道的1？-2現(xiàn)流可以經(jīng)由1？-2現(xiàn)閥調(diào)節(jié)，而通過即-郎尺通道的流可以經(jīng)由閥(未示出)來調(diào)節(jié)。
[0031]控制器12在圖1中示出為微計算機，包括微處理器單元106、輸入/輸出端口 108、在這個特定示例中示出為只讀存儲器芯片￠01)110的用于可執(zhí)行程序和校準值的電子存儲介質(zhì)、隨機存取存儲器保活存儲器0^1)114以及數(shù)據(jù)總線。控制器12可以從連接到發(fā)動機10的(多個)傳感器接收不同的信號，除了之前所討論的那些信號，還包括來自質(zhì)量空氣流量傳感器122的進氣質(zhì)量空氣流量(嫩?)的測量值；來自連接到冷卻套筒118的溫度傳感器116的發(fā)動機冷卻劑溫度伍⑶；來自連接到曲軸140的霍爾效應(yīng)傳感器120(或其它類型)的表面點火感測信號的?)；來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(丁?)；以及來自傳感器124的歧管絕對壓力信號(嫩?)。發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號可由控制器12從信號？I？產(chǎn)生。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號嫩？可以用于提供在進氣歧管內(nèi)的真空或壓力的指示。另外的傳感器可以包括連接到燃料系統(tǒng)的(多個)燃料箱的燃料水平傳感器和燃料成分傳感器。
[0032]存儲介質(zhì)只讀存儲器110可以用代表處理器106可執(zhí)行的指令的計算機可讀取數(shù)據(jù)進行編程，這些指令用于實施以下描述的方法以及預期的但未具體列舉的其他變體。
[0033]轉(zhuǎn)到圖2，示出了本公開的兩級再生方法的代表性示例。的開始在202處由減速燃料切斷標志的峰值指示。從?751秒(在202處)延伸到756秒，在756秒處在204處返回零電壓。同樣在時刻756處，冊⑶設(shè)定點電壓增加(在206指示出)。由于在期間通過催化劑的新鮮空氣，氧化鈰充滿氧并且下游冊⑶電壓測量催化劑的出口處的稀燃料條件。在時刻756秒處，第一級再生開始，其中發(fā)動機被命令有意地富燃開環(huán)運行(沒有反饋控制)以從完全飽和狀態(tài)開始恢復催化劑氧存儲狀態(tài)。同時，冊⑶電壓設(shè)定點有意地設(shè)定為高于(富于)與化學計量比相關(guān)的電壓，該化學計量比將在隨后的在時刻759處開始的閉環(huán)控制期間使用。在208處增加的冊⑶輸出由開環(huán)富燃空氣/燃料運行預定時間引起的。該預定時間可以與催化劑的氧存儲能力、催化劑的估計溫度或減速事件的持續(xù)時間相關(guān)。
[0034]在時刻759處，該預定時間終止并且開環(huán)第一級再生結(jié)束，并且外環(huán)空氣/燃料控制器使用后催化冊60129關(guān)閉該控制環(huán)路。此時，響應(yīng)于冊60129的輸出電壓與預選時間的設(shè)定點的比較，用閉環(huán)空氣/燃料控制來啟用第二級再生(在210處指示該預選時間可以基于特定催化劑的氧存儲能力或溫度來設(shè)定并且可以被保存在只讀存儲器110內(nèi)。冊⑶設(shè)定點在該示例中被設(shè)定在0.75伏，該電壓高于與化學計量比相關(guān)聯(lián)的冊⑶電壓(在該示例中為0.65伏)。在該示例中，冊⑶電壓保持不變直到時刻765，并且然后開始逐漸衰減(在214處指示)，直到它在時刻776到達與化學計量比相關(guān)聯(lián)的電壓。
[0035]如本文后面具體參考圖6和圖7更詳細描述的，當冊⑶電壓低于該設(shè)定點時，提供該排氣空燃比稀于該設(shè)定點的指示。作為響應(yīng)，空氣/燃料控制器將增大驅(qū)動燃料噴射器的信號脈沖寬度，從而導致更多燃料噴射到發(fā)動機內(nèi)并降低空燃比。這驅(qū)動冊⑶傳感器到較高的輸出電壓，并且空氣/燃料反饋控制過程繼續(xù)。繼續(xù)圖2，?。?60電壓繼續(xù)上升，直到它在時刻768處上升到高于該設(shè)定點電壓(在212處指示然后提供了這樣的指示，即排氣空氣丨燃料富于該設(shè)定點，并且作為響應(yīng)，空氣丨燃料控制器將降低燃料噴射器脈沖寬度，這會增大排氣空燃比。該過程如上所述地繼續(xù)，空氣/燃料控制器尋找與設(shè)定點電壓相關(guān)聯(lián)的空氣/燃料。在第二級再生過程中，該空氣/燃料將基本上是偏向富燃的，因為該設(shè)定點被設(shè)定為富燃。當該設(shè)定點在第二級結(jié)束時設(shè)定成化學計量值時，空氣/燃料將基本上徘徊在該化學計量值左右。
[0036]當控制被傳遞到外環(huán)空氣/燃料控制器時，第二級催化劑再生的增加立刻提供了0？80事件之后催化劑出口處的稀燃排出的增加魯棒性的益處。
[0037]如果僅僅利用第一級開環(huán)再生持續(xù)更長的時間，催化劑將可能完全消耗其氧存儲。在潛在的催化劑氧存儲消耗之后，催化劑可能在瞬態(tài)富燃運行期間中爆率于(?排出。此外，在事件之后的踩加速器踏板操作(這是常見的事件順序)期間，僅使用第一級開環(huán)再生將使催化劑易受稀燃排出影響，并且隨后產(chǎn)生勵X。特別地，僅僅通過第一級開環(huán)再生，冊⑶電壓可能超過該設(shè)定點(在現(xiàn)有方法中設(shè)定為化學計量比)并且空氣/燃料反饋控制器將隨后命令稀燃空燃比。如果此時出現(xiàn)踩加速器踏板，則可能導致排出?？梢栽趫D3八和38中看出作為這一點的示例的僅單級再生與兩級再生的比較，并且突出顯示了在后的已知催化劑再生方法(圖3八)與本公開方法(圖38)之間的潛在差異。
[0038]轉(zhuǎn)向圖3八，示出了一級開環(huán)催化劑再生方法的代表性樣本。這種方法類似于已知的在之后催化劑再生的方法。在圖38中，示出了兩級再生方法。在該兩級方法中，第一開環(huán)級在結(jié)束后進行預定時間，并且第二閉環(huán)再生級開始并繼續(xù)持續(xù)預選時間。在圖3八和38兩者中，在框圖之外啟動并且在時刻186秒處結(jié)束(由302指示)。
[0039]在圖3八中，當在冊⑶輸出電壓超過設(shè)置在對應(yīng)于化學計量比的電壓處的設(shè)定點時指示⑶或!1(:排出(在該示例中約在時間193處)時，第一級開環(huán)再生結(jié)束。在這個具體示例中，隨著冊⑶輸出電壓超過化學計量比，空氣/燃料反饋控制器將進行稀燃校正，減少噴射到發(fā)動機內(nèi)的燃料，從而導致如在時刻194和195之間看到的整體稀燃空燃比。如果在這個稀燃發(fā)動機運行期間發(fā)生踩加速器踏板(即，加速)，那么可能出現(xiàn)大的勵X尖峰。
[0040]這個大的勵X尖峰在圖38中不可見，其中在第一級開環(huán)運行后，啟用第二閉環(huán)級。鑒于參考圖3八描述的第一級開環(huán)再生在檢測到⑶排出催化劑時終止，參考圖38描述的第一級開環(huán)再生在預定時間后結(jié)束。并且，第二級閉環(huán)再生從設(shè)定為比與化學計量比相關(guān)聯(lián)的電壓更高的電壓(在本示例中為0.75)的冊⑶設(shè)定點開始。如在圖38中看出的，冊⑶輸出電壓在約時刻194處不超過富燃設(shè)定點，因此不像參考圖3八所描述的配置，空氣/燃料反饋控制器在約時刻194處并不進行過度的稀燃修正。因此，在這個時刻踩加速器踏板不會導致過大的顯X尖峰并且顯X將不會排出催化劑。
[0041]總之，在0？30事件之后的踩加速器踏板操作期間，僅使用第一級再生使得催化劑容易受到稀燃排出影響(以及隨后的勵X產(chǎn)生相比之下，第二級閉環(huán)再生的增加導致明顯更小的勵X尖峰。這些結(jié)果可以通過再生后的控制行為來解釋。在僅使用第一級再生情況下，冊⑶電壓超過該設(shè)定點并且空氣/燃料控制器隨后命令稀燃空燃比達到接近化學計量比的設(shè)定點。通過結(jié)合第一級再生和第二級再生，該冊⑶電壓不會同單獨用第一級再生一樣超過高于標稱的設(shè)定點。所導致的空燃比控制行為趨向于偏向富燃。第一級再生和第二級再生一致工作，以在事件后最有效地再生該三元催化劑。
[0042]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4，示出了兩級再生方法的第一實施例。這種方法和其他方法可以作為有待由發(fā)動機控制器12制定的計算機代碼存儲到只讀存儲器110中。該方法400在402開始，在那里確定車輛是否正在減速。如果車輛不減速(否)，該方法返回到開始。如果在402處，車輛正在減速(是)，則方法前進到404。在404處，在減速事件(01^30)的持續(xù)時間內(nèi)切斷燃料。該方法前進到406。
[0043]在406處，確定催化劑溫度是否大于閾值溫度。如果催化劑溫度不大于閾值溫度(否)，該方法前進到408。在408處，直到催化劑溫度大于該閾值溫度才富燃運行發(fā)動機。如果在406處，催化劑溫度高于閾值溫度(是)，如圖6中示出的，基于下游冊⑶傳感器通過兩級反饋控制來富燃運行發(fā)動機。
[0044]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5，示出了在后的兩級再生方法的第二實施例。該方法500始于502處，在那里確定車輛是否正在減速。如果在502處，車輛不減速(否)，該方法返回到開始。如果在502處，車輛正在減速，則該方法前進到504。在504處，啟用并且在減速事件的持續(xù)時間內(nèi)切斷燃料。該方法前進到506。
[0045]在506處，確定催化劑溫度是否大于閾值溫度。如果催化劑溫度不大于該閾值溫度(否)，該方法前進到步驟508，在那里直到催化劑溫度大于該閾值溫度時才富燃運行發(fā)動機。如果催化劑溫度大于閾值溫度(是)，則該方法前進到510。
[0046]在510處，估計存儲在催化劑中的氧量。這種估計可以基于發(fā)動機轉(zhuǎn)度、負載和空燃比，以及來自上游服⑶或下游冊⑶、催化劑溫度傳感器的輸入和其他等。該估計可以特定地基于進入發(fā)動機內(nèi)的質(zhì)量氣流和催化劑溫度。在512處，富燃運行發(fā)動機。這種富燃運行可以是第一級開環(huán)再生的一部分，其中富燃運行持續(xù)進行預定時間段。在514處，用于存儲在催化劑內(nèi)的氧量的估計(從510)基于512的富燃運行被調(diào)節(jié)。
[0047]在516處，確定通過發(fā)動機的富燃運行所消耗的催化劑氧存儲的百分比是否大于總體氧存儲的期望百分比。如果所消耗的氧存儲量不大于期望的百分比(否)，該方法返回到步驟512，繼續(xù)發(fā)動機的富燃運行。如果所消耗的氧存儲百分比大于期望的百分比(是)，則該方法前進到步驟518。在518處，如圖6所示，基于來自下游冊⑶傳感器的輸入通過兩級反饋控制來控制空燃比。以此方式，當消耗了期望百分比的催化劑氧存儲時，可以發(fā)生從開環(huán)控制切換到反饋控制以使空燃比平均值圍繞富于化學計量比的值。此外，用于開環(huán)控制運行的預定時間可以與在催化劑內(nèi)剩余的氧存儲的預選量或催化劑溫度相關(guān)。
[0048]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6，示出了通過兩級反饋控制機構(gòu)保持空燃比的方法。該方法600詳述了用于在之后有效地控制空燃比和勵X排放的電壓設(shè)定點的設(shè)定。方法600還繼續(xù)在圖4和圖5中分別示出的兩級再生方法的第一實施例和第二實施例。該方法從602開始，在那里圖4示出的第一實施例和圖5示出的第二實施例分別在412處和518處停止。該方法前進到604，在那里讀取來自下游冊⑶傳感器的輸出電壓。冊⑶傳感器129被定位在排氣后處理裝置178的下游(如圖1所示)。
[0049]在606處，確定第一級再生的預定時間是否已經(jīng)過去。如果預選時間還沒過去(否)，則該方法前進到608。在608處，保持富于化學計量比的空燃比的開環(huán)運行，直到該預定時間已經(jīng)過去。如果預定時間已經(jīng)過去(是)，則該方法前進到610。在610處，設(shè)定點電壓被設(shè)定為對應(yīng)于富于化學計量比的電壓。設(shè)定點水平和預選保持時間可以與催化劑的長期氧存儲能力(或者如果可用的話，更好的是估計當前氧水平)或催化劑溫度有關(guān)。可替代地，該設(shè)定點可以從高于化學計量比的電壓以如圖所示的例如在圖2中在214處開始的預編程方式減少到與化學計量比相關(guān)聯(lián)的電壓。每個時間步驟的衰減比例可以是用于設(shè)定點水平和保持時間的相同考慮因素的函數(shù)。
[0050]在612處，如果富燃設(shè)定點電壓沒有維持該預選時間，選擇富燃設(shè)定點(614)。一旦已經(jīng)超過分配給富燃設(shè)定點的時間，該方法前進到616，在那里對于給定的時間間隔，從當前設(shè)定點減去富燃設(shè)定點和標稱設(shè)定點之間的特定比例的差。在618處檢查當前設(shè)定點是否達到標稱設(shè)定點，并且如果是，則前進到620以保持該設(shè)定點，并且等待另一個發(fā)生。如果衰減的設(shè)定點沒有達到標稱值，則該環(huán)路將在每個后續(xù)更新處進一步衰減，直到它達到標稱值。該方法前進到圖7，在那里示出了用于調(diào)節(jié)燃料量的方法。
[0051]轉(zhuǎn)到圖7，示出了基于如圖6所示的冊⑶設(shè)定點機構(gòu)來調(diào)節(jié)燃料噴射的方法。該方法700從702開始，在那里冊⑶設(shè)定點與測量的冊⑶電壓之間的差用于形成對空氣燃料控制系統(tǒng)的命令校正。電壓誤差通常被轉(zhuǎn)換成由適當?shù)目杖急日`差(704)，該空燃比誤差是由對燃料噴射器的開環(huán)燃料命令提供校正的反饋控制器(通常是比例式或比例積分式)在706作用或者由內(nèi)環(huán)控制器作用以調(diào)節(jié)燃料噴射(708)0燃料？I確定噴射到汽缸(或者用于進氣道噴射是進氣口)內(nèi)的燃料量，使得更高的燃料？I對應(yīng)于允許更大量的燃料進入汽缸的更長的噴射器打開時間。以此方式，來自下游冊⑶傳感器129的反饋可以用于控制燃料噴射以及因此控制空燃比。此外，針對從燃料箱(未示出)中吹掃的燃料蒸汽以及進入發(fā)動機的碳存儲罐(未示出)，可以結(jié)合校正。更進一步地，空燃比的長期變化或校正可以被結(jié)合到控制器中。
[0052]描述了用于在減速燃料切斷(01^0)后減少勵X排放的多種方法。一種示例方法包括:在減速事件期間切斷到發(fā)動機的燃料；在所述減速事件后以富于化學計量比的發(fā)動機空燃比開環(huán)運行預定時間；在所述預定時間之后反饋控制所述空燃比以使其平均值在富于化學計量比的值周圍并且持續(xù)預選時間；以及在所述預選時間之后反饋控制所述空燃比使其平均值圍繞化學計量比。
[0053]在另一個實施例中，用于控制連接到三元催化轉(zhuǎn)化器的發(fā)動機的方法，其中排氣氧傳感器被定位在轉(zhuǎn)化器的下游，該方法可以包括:在減速事件期間切斷到該發(fā)動機的燃料；在所述減速事件之后使發(fā)動機空燃比以恒定的富于化學計量比的空燃比開環(huán)運行預定時間；在所述預定時間之后響應(yīng)于該排氣氧傳感器來反饋控制所述空燃比以使平均值圍繞富于化學計量比的值并且持續(xù)預選時間；以及在所述預選時間之后響應(yīng)于該排氣氧傳感器來反饋控制所述空燃比以使平均值圍繞化學計量比。
[0054]用于控制連接到三元催化轉(zhuǎn)化器的發(fā)動機的另一種示例方法，其中窄帶雙態(tài)排氣氧傳感器被定位在轉(zhuǎn)化器的下游，該方法可以包括:在減速事件期間切斷到該發(fā)動機的燃料；在所述減速事件之后，在該下游傳感器切換到富燃狀態(tài)之前以及在存儲在催化劑中的氧完全消耗之前，使發(fā)動機空燃比以恒定的富于化學計量比的空燃比開環(huán)運行預定時間；在所述預定時間之后，響應(yīng)于該下游傳感器來反饋控制所述空燃比以使平均值圍繞富于化學計量比的值并且持續(xù)預選時間；以及在所述預選時間之后，響應(yīng)于該下游傳感器來反饋控制所述空燃比以使平均值圍繞化學計量比。
[0055]需要注意的是，本文包括的示例控制與估算程序可以與多種不同發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)配置一起使用。在本文闡述的這些特定程序可以代表任何數(shù)目的處理策略中的一種或多種，例如事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等。如此，所說明的多種動作、操作和/或功能可以所展示的順序執(zhí)行、并行執(zhí)行或者在某些情況下被省略。同樣地，對于實現(xiàn)這些在本文闡述的示例實施例的特征和優(yōu)點而言這種處理順序并非是必需要求的，而是為易于展示和說明而提供的。取決于所采用的具體策略可以反復執(zhí)行所展示的動作、操作和/或功能的一個或多個。此外，所闡述的動作、操作和/或功能可以圖形化地表示有待編程到發(fā)動機控制系統(tǒng)中計算機可讀的存儲介質(zhì)的非暫時存儲器中的代碼。
[0056]應(yīng)理解的是本文披露的這些配置和程序本質(zhì)是示例性的，并且這些具體實施例不應(yīng)被考慮為是限制意義的，因為可能有大量的變體。例如，以上這種技術(shù)可以應(yīng)用于乂-6、1-4、1-6, 7-12、對置4缸以及其他發(fā)動機類型。本公開的主題包括在此披露的各種系統(tǒng)和配置、以及其他特征、功能和/或性質(zhì)的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
[0057]以下權(quán)利要求具體指出被認為是新穎和非顯而易見的某些組合和子組合。這些權(quán)利要求可能提及“一個”元素或“第一”元素或其等效物。這些權(quán)利要求應(yīng)被理解為包括一個或多個這種元素的合并，而并非要求或排除兩個或更多的這種元素。所披露的這些特征、功能、元素和/或性質(zhì)的其他組合和子組合可以通過本發(fā)明權(quán)利要求的修改或通過在本申請中或在相關(guān)申請中提出新的權(quán)利要求來要求保護。這樣的權(quán)利要求，不論在范圍上與原權(quán)利要求相比是更寬、更狹、等同或不同，也同樣被認為是包括在本公開的主題之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種控制發(fā)動機的方法，包括: 在減速事件期間切斷到所述發(fā)動機的燃料； 在所述減速事件之后以富于化學計量比的發(fā)動機空燃比開環(huán)運行一段預定時間； 在所述預定時間之后反饋控制所述空燃比以使平均值圍繞富于化學計量比的值并且持續(xù)預選時間；以及 在所述預選時間之后反饋控制所述空燃比逐漸返回到化學計量比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述反饋控制響應(yīng)于來自排氣氧傳感器的空燃比指示，所述排氣氧傳感器被定位在接收來自所述發(fā)動機的排氣的三元催化轉(zhuǎn)化器的下游。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預定時間與所述催化劑的氧存儲能力有關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預定時間與所述減速事件的持續(xù)時間有關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預選時間與所述催化劑的氧存儲能力有關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預定時間與所述催化劑的溫度有關(guān)。
7.一種用于控制連接到三元催化轉(zhuǎn)化器的發(fā)動機的方法，其中排氣氧傳感器定位在所述轉(zhuǎn)化器的下游，該方法包括: 在減速事件期間切斷到所述發(fā)動機的燃料； 在所述減速事件之后使發(fā)動機空燃比以恒定的富于化學計量比的空燃比開環(huán)運行預定時間； 在所述預定時間之后響應(yīng)于所述排氣氧傳感器來反饋控制所述空燃比以使平均值圍繞富于化學計量比的值并且持續(xù)預選時間；以及 在所述預選時間之后響應(yīng)于所述排氣氧傳感器來反饋控制所述空燃比以使平均值返回到化學計量比。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括將所述排氣氧傳感器的輸出與設(shè)定點比較以指示加熱型排氣氧傳感器電壓誤差，并且所述反饋空燃比控制響應(yīng)于所述誤差。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中改變所述設(shè)定點以在所述預選時間期間提供所述富于化學計量比的值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中改變所述設(shè)定點以在所述預選時間之后提供所述反饋控制使所述空燃比圍繞化學計量比。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述設(shè)定點變化以在所述預選時間期間從提供所述富于化學計量比的值逐漸地改變到化學計量值。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述預選時間與所述預定時間有關(guān)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括確定所述催化劑的氧存儲能力，并且其中所述設(shè)定點與所述氧存儲能力有關(guān)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括確定所述催化劑的溫度，并且其中所述設(shè)定點與所述催化劑的溫度有關(guān)。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述預定時間和所述預選時間與所述氧氣存儲能力有關(guān)。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述預定時間和所述預選時間與所述催化劑的溫度有關(guān)。
17.一種用于控制連接到三元催化轉(zhuǎn)化器的發(fā)動機的方法，其中加熱型排氣氧傳感器被定位在所述轉(zhuǎn)化器的下游，該方法包括: 在減速事件期間切斷到該發(fā)動機的燃料； 在所述減速事件之后，在該下游傳感器切換到富燃狀態(tài)之前以及在存儲在催化劑中的氧完全消耗之前，使發(fā)動機空燃比以恒定的富于化學計量比的空燃比開環(huán)運行預定時間；在所述預定時間之后，響應(yīng)于該下游傳感器來反饋控制所述空燃比以使平均值圍繞富于化學計量比的值并且持續(xù)預選時間；以及 在所述預選時間之后，響應(yīng)于該下游傳感器來反饋控制所述空燃比以使平均值返回到化學計量比。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中如果催化劑溫度低于閾值，使所述發(fā)動機空燃比以恒定的富于化學計量比的空燃比開環(huán)運行不會開始。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括在所述減速事件期間估計存儲在所述催化劑中的氧量，以及在以富于化學計量比的發(fā)動機空燃比運行時減少所述估計。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述預定時間與催化劑溫度有關(guān)。
【文檔編號】F02D41/00GK104373233SQ201410401787
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】M·桑蒂洛, M·J·杰克維斯, S·W·馬格納, M·J·于里克 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司