不對稱故障的識別和排除的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及不對稱故障的識別和排除。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代車輛使用三元催化劑(TWC)用于汽油機的排氣后處理。隨著日益嚴格的對汽車排放的政府規(guī)定，反饋控制被用于適當?shù)卣{(diào)節(jié)發(fā)動機空燃比(AFR)。一些車輛具有在TWC上游的通用排氣氧(UEG0)傳感器和在TWC下游的加熱型排氣氧(HEG0)傳感器以控制AFR接近化學計量。這通過調(diào)節(jié)AFR至接近化學計量的設(shè)定值來實現(xiàn)，其反過來基于HEG0電壓從預定的HEG0電壓設(shè)定值的偏差被微調(diào)。
[0003]然而，各種故障一一諸如汽缸之間的AFR不平衡，可偏移UEG0傳感器讀數(shù)化學計量的富或稀。這可導致顯著的原料氣排放一一例如直接通至排氣管的一氧化碳(C0)或氮氧化物(NOx)，因為偏移的空氣/燃料混合物被直接供應至催化劑，壓垮允許化學計量的短期偏差的氧氣存儲緩沖。這些不對稱故障可由例如退化的UEG0傳感器、由退化的燃料噴射器導致的汽缸不平衡或在減速燃料切斷事件期間發(fā)生的誤差引起。不對稱偏移的檢測和修正可包括首先運行入侵診斷測試，從而在現(xiàn)有偏移故障的存在下增加產(chǎn)生顯著的排氣管排放的風險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明人已經(jīng)認識到上述問題并且已經(jīng)設(shè)計了解決它的各種方法。具體地，公開了用于識別并排除引起發(fā)動機排放被偏移為富或稀的不對稱故障的系統(tǒng)和方法。在一個實例中，用于發(fā)動機系統(tǒng)的方法包括:基于在催化劑控制系統(tǒng)的外部回路內(nèi)的較慢速或較快速的時間分量產(chǎn)生UEG0傳感器反饋設(shè)定值調(diào)節(jié)；由較慢速的時間分量產(chǎn)生內(nèi)部回路偏移偏置修正；和基于偏移偏置修正與退化閾值的比較指示發(fā)動機系統(tǒng)的退化。以此方式，在空燃比偏移故障存在下增加了總外部回路控制權(quán)限，同時維持操控性以及噪聲、振動和粗糙性(NVH)約束并且滿足排放標準。
[0005]在另一個實例中，用于控制內(nèi)燃機的方法，該內(nèi)燃機具有相對于催化劑在上游設(shè)置的上游排氣傳感器以及相對于催化劑在下游設(shè)置的下游排氣傳感器，該方法包括:基于下游排氣傳感器反饋信號產(chǎn)生上游排氣傳感器反饋設(shè)定值調(diào)節(jié)；針對恒定的或緩慢變化的偏移監(jiān)控上游排氣傳感器偏移偏置；響應于恒定的或緩慢變化的偏移產(chǎn)生偏移偏置修正；響應于時間事件使用偏移偏置修正調(diào)節(jié)下游排氣傳感器反饋信號。以此方式，可防止在不對稱偏移故障存在下排氣管排放的產(chǎn)生。
[0006]在另一個實例中，用于控制內(nèi)燃機的系統(tǒng)，包括:相對于發(fā)動機在下游設(shè)置的第一排氣氧傳感器；相對于第一排氣傳感器在下游設(shè)置的催化劑；相對于催化劑在下游設(shè)置的第二排氣氧傳感器；與第一和第二排氣氧傳感器通信的控制器，該控制器包括內(nèi)部反饋控制回路以使用經(jīng)由第一排氣氧傳感器提供的反饋來控制發(fā)動機的空燃比，和外部反饋控制回路，該外部反饋控制回路基于來自第二排氣氧傳感器的反饋修正提供至內(nèi)部反饋控制回路的參照空燃比，其中控制器針對恒定的或緩慢變化的偏移監(jiān)控隨著時間的參照空燃比，并且響應于恒定的或緩慢變化的偏移修正參照空燃比；并且其中控制器響應于減速燃料切斷事件停止(disabling)監(jiān)控參照空燃比持續(xù)預定量的時間。以此方式，可適當?shù)刈R別并排除不對稱偏移故障而不需要入侵診斷測試。
[0007]當單獨使用或與附圖結(jié)合時，從以下【具體實施方式】中，本說明書的以上優(yōu)勢和其他優(yōu)勢和特征將是顯而易見的。
[0008]應當理解的是，提供以上
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了以簡化形式引入在【具體實施方式】中進一步描述的概念的選擇。不意欲確定要求保護的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護的主題的范圍由所附權(quán)利要求唯一限定。而且，要求保護的主題不限于解決以上指出的任何缺點或在本公開的任何部分中的實施。
【附圖說明】
[0009]圖1顯示了發(fā)動機和相關(guān)排氣排放系統(tǒng)的示意圖。
[0010]圖2顯示了圖解實例催化劑控制結(jié)構(gòu)的框圖。
[0011]圖3A顯示了圖解實例中范圍控制系統(tǒng)的框圖。
[0012]圖3B顯示了圖解用于外部回路的實例改進的中范圍控制系統(tǒng)的框圖.
[0013]圖4顯示了圖解使用快速與慢速控制以產(chǎn)生外部回路偏移修正的實例被動反饋方法的高水平流程圖。
[0014]圖5顯示了圖解使用快速與慢速控制或者改進的中范圍控制中的任何一個以產(chǎn)生外部回路偏移修正的實例主動反饋方法的高水平流程圖。
[0015]圖6根據(jù)本公開顯示了圖解用于使用快速與慢速控制以產(chǎn)生內(nèi)部回路設(shè)定值調(diào)節(jié)的實例被動反饋方法的長期外部回路控制動作的一組圖。
[0016]圖7根據(jù)本公開顯示了圖解用于使用快速與慢速控制以產(chǎn)生內(nèi)部回路設(shè)定值調(diào)節(jié)的實例主動反饋方法的長期外部回路控制動作的一組圖。
【具體實施方式】
[0017]以下描述涉及用于識別和排除車輛的排氣后處理系統(tǒng)中的不對稱故障的系統(tǒng)和方法。如圖1中所示，除了催化劑上游和下游的排氣氧傳感器之外車輛可配置有用于排氣后處理的三元催化劑。這些排氣氧傳感器可包括包含內(nèi)部和外部控制回路的催化劑控制結(jié)構(gòu)，諸如圖2中的所示的那個。圖3A顯示了通用中范圍控制結(jié)構(gòu)，并且其針對外部回路控制被改進，如圖3B中所顯示。在改進的方法中，為了識別并排除不對稱故障隨著時間監(jiān)控外部回路的控制動作。在減速燃料切斷事件之后，催化劑被必要地偏移為富以由飽和的氧狀態(tài)再生催化劑。催化劑再生的此過程將干擾適當?shù)乇O(jiān)控外部回路控制動作，因此在減速燃料切斷事件之后外部回路控制器的該特征可能暫時無效。圖4和5中顯示了用于監(jiān)控和更新在催化劑再生期間無效的外部回路控制動作的程序。圖6和7中顯示了演示外部回路控制器動作的時間線。
[0018]圖1圖解了顯示多缸發(fā)動機10的一個汽缸的示意圖，該發(fā)動機10可被包括在汽車的推進系統(tǒng)中。發(fā)動機10可以由包括控制器12的控制系統(tǒng)和由經(jīng)由輸入裝置130的來自車輛操作者132的輸入至少部分地控制。在此實例中，輸入裝置130包括加速器踏板和用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的燃燒室(即，汽缸)30可包括具有設(shè)置在其中的活塞36的燃燒室壁32。活塞36可連接于曲軸40以便將活塞的往復運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸40可以經(jīng)由中間變速系統(tǒng)連接至車輛的至少一個驅(qū)動輪。進一步地，起動機馬達可以經(jīng)由飛輪連接至曲軸40，以能夠進行發(fā)動機10的起動運行。
[0019]燃燒室30可以經(jīng)由進氣通道42接收來自進氣歧管44的進氣空氣并且可以經(jīng)由排氣通道48排出燃燒氣體。進氣歧管44和排氣通道48可以經(jīng)由各自的進氣門52和排氣門54選擇性地與燃燒室30連通。在一些實施方式中，燃燒室30可包括兩個或更多進氣門和/或兩個或更多排氣門。在此實例中，進氣門52和排氣門54可被凸輪致動通過一個或多個凸輪控制并且可利用可由控制器12操作以改變氣門運行的凸輪輪廓變換(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VVT)、和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個或多個。進氣門52和排氣門54的位置可分別由位置傳感器55和57確定。在可選的實施方式中，進氣門52和/或排氣門54可以由電子氣門致動控制。例如，汽缸30可以可選地包括經(jīng)由電子氣門致動控制的進氣門和經(jīng)由包括CPS和/或VCT系統(tǒng)的凸輪致動控制的排氣門。
[0020]在一些實施方式中，發(fā)動機10的每個汽缸可配置有用于向其提供燃料的一個或多個燃料噴射器。作為非限制性實例，顯示汽缸30包括一個燃料噴射器66，其從燃料系統(tǒng)172供應燃料。顯示燃料噴射器66直接連接至汽缸30用于與經(jīng)由電子驅(qū)動器68從控制器12接收的信號FPW的脈沖寬成比例地直接在其中噴射燃料。以此方式，燃料噴射器66提供被稱為燃料到燃燒汽缸30中的直接噴射(此后也被稱為“DI”)。
[0021]應當理解的是，在可選的實施方式中，噴射器66可以是進氣道噴射器，其提供燃料到汽缸30上游的進氣道。還應當理解的是，汽缸30可接收來自多個噴射器的燃料，例如多個進氣道噴射器、多個直接噴射器、或其組合。
[0022]繼續(xù)參考圖1，進氣通道42可包括具有節(jié)流板64的節(jié)氣門62。在此具體實例中，節(jié)流板64的位置可經(jīng)由提供至包括在節(jié)氣門62中的電動馬達或驅(qū)動器的信號一一通常被稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)的配置一一由控制器12改變。以此方式，可運行節(jié)氣門62以改變提供至其他發(fā)動機汽缸之間的燃燒室30的進氣空氣。節(jié)流板64的位置可通過節(jié)氣門位置信號TP提供至控制器12。進氣通道42可包括用于提供各自的信號MAF和MAP至控制器12的質(zhì)量空氣流量傳感器120和歧管空氣壓力傳感器122。
[0023]在選擇的運行模式下，點火系統(tǒng)88可響應于來自控制器12的火花提前信號SA通過火花塞92向燃燒室30提供點火火花。雖然在一些實施方式中顯示了火花點火部件，但是發(fā)動機10的燃燒室30或者一個或更多個其他的燃燒室可以在用或不用點火火花的情況下以壓縮點火模式運行。
[0024]上游排氣傳感器126被顯示為在排放控制裝置70上游連接于排氣通道48。上游傳感器126可以是用于提供排氣空燃比的指示的任何合適的傳感器，例如線性寬帶氧傳感器或UEG0(通用或?qū)捰蚺艢庋?、雙態(tài)窄帶氧傳感器或EGO、HEG0(加熱的EGO)、NOx, HC或CO傳感器。在一個實施方式中，上游排氣傳感器126是UEG0，其配置為提供與排氣中存在的氧氣量成比例的輸出一一例如電壓信號。控制器12使用該輸出以確定排氣空燃比。
[0025]排放控制裝置70被顯示為沿著排氣通道48設(shè)置在排氣傳感器126下游。裝置70可以是三元催化劑(TWC)，其配置為還原NOx和氧化C0和未燃燒的烴。在一些實施方式中，裝置70可以是NOx捕集器、各種其他排放控制裝置或其組合。
[0026]第二、下游排氣傳感器128被顯示為在排放控制裝置70下游連接于排氣通道48。下游傳感器128可以是用于提供排氣空燃比的指示的任何合適的傳感器，例如UEGO、EG0、HEG0等。在一