用于識(shí)別和緩解空氣-燃料不平衡故障的雙hego方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛，更具體地，涉及用于識(shí)別和緩解空氣-燃料不平衡故障的雙HEGO方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代車輛使用三效催化劑(TWC)用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣后處理。隨著政府對(duì)汽車排放的監(jiān)管趨緊，使用反饋控制來(lái)充分地監(jiān)管發(fā)動(dòng)機(jī)空氣燃料比(AFR)。一些車輛在TWC的上游具有通用排氣氧(UEGO)傳感器并在TWC的下游具有加熱排氣氧(HEGO)傳感器以將AFR控制在理想配比附近。這通過(guò)將AFR調(diào)節(jié)至理想配比附近的設(shè)定點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而理想配比附近的設(shè)定點(diǎn)又基于HEGO電壓與預(yù)定的HEGO電壓設(shè)定點(diǎn)的偏差進(jìn)行精調(diào)。
[0003]然而，發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的物理幾何結(jié)構(gòu)和布置在排氣系統(tǒng)中產(chǎn)生不均勻的、分區(qū)的排氣流量條件。各個(gè)故障，例如汽缸之間的AFR不平衡，會(huì)加劇此不均勻的、分區(qū)的排氣流量條件，從而UEGO傳感器可能不能相同地檢測(cè)所有汽缸。當(dāng)由于汽缸的具體故障，例如某個(gè)具體汽缸的進(jìn)氣歧管泄漏、燃料噴射器問(wèn)題、個(gè)別汽缸排氣再循環(huán)通道不平衡、或者燃料流量輸送問(wèn)題，導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)汽缸中的AFR不同于其他汽缸時(shí)，會(huì)發(fā)生汽缸之間的ARF不平衡。檢查具有空氣-燃料不良分配的汽缸需要相當(dāng)大的不平衡。當(dāng)有偏差的空氣/燃料混合物直接饋送至催化劑時(shí)，這會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)多的原料氣排放(例如一氧化碳(CO)或氮氧化物(NOx))直接流至尾管，從而壓倒實(shí)現(xiàn)短時(shí)偏離理想配比的儲(chǔ)氧緩沖劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本文中的發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到上述問(wèn)題并已設(shè)計(jì)各種方法來(lái)解決它們。具體而言，提供用于識(shí)別和緩解具體發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的空氣-燃料不平衡故障的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，一種方法包括通過(guò)將來(lái)自排氣氧傳感器的時(shí)間對(duì)齊讀數(shù)進(jìn)行比較，排氣氧傳感器在催化劑的下游的排氣通道內(nèi)彼此對(duì)稱地對(duì)置定位。這樣，可準(zhǔn)確地檢測(cè)不均勻排氣流量中的空氣-燃料不平衡故障。當(dāng)檢測(cè)到空氣-燃料不平衡平衡時(shí)就采取緩解措施，從而導(dǎo)致尾管排放減少。
[0005]在另一實(shí)施例中，一種方法包括:通過(guò)將來(lái)自排氣氧傳感器的時(shí)間對(duì)齊讀數(shù)進(jìn)行比較來(lái)指示汽缸不平衡，排氣氧傳感器在催化劑的下游的排氣通道內(nèi)彼此對(duì)稱地對(duì)置定位；以及選擇排氣氧傳感器的其中一個(gè)以用于外環(huán)控制。這樣，可識(shí)別具體汽缸的濃/稀空氣-燃料不平衡故障。
[0006]在另一實(shí)施例中，一種方法包括:通過(guò)將來(lái)自排氣氧傳感器的時(shí)間對(duì)齊讀數(shù)進(jìn)行比較來(lái)指示汽缸不平衡，排氣氧傳感器在催化劑的下游的排氣通道內(nèi)彼此對(duì)稱地對(duì)置定位；選擇排氣氧傳感器的其中一個(gè)以用于外環(huán)控制；以及順序地調(diào)節(jié)至各個(gè)汽缸的燃料以指示哪個(gè)汽缸不平衡。這樣，可識(shí)別空氣-燃料不平衡故障的具體汽缸并緩解故障以將尾管排放維持在監(jiān)管水平內(nèi)。
[0007]單獨(dú)使用或者結(jié)合附圖使用【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)以及特征將變得一目了然。
[0008]應(yīng)理解，提供上述
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了以簡(jiǎn)單形式引入在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的概念匯集。并不旨在明確所主張的主題的關(guān)鍵或必需特征，所主張的主題的范圍由前文中的權(quán)利要求書唯一地確定。另外，所主張的主題并不限于解決上文或本發(fā)明的任何部分中所述的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方案。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1顯示實(shí)例車輛系統(tǒng)的示意圖；
[0010]圖2顯示實(shí)例催化劑控制架構(gòu)的示意圖；
[0011]圖3顯示高級(jí)流程圖，示出用于識(shí)別和緩解空氣-燃料不平衡故障的實(shí)例方法；
[0012]圖4顯示高級(jí)流程圖，示出用于識(shí)別和緩解空氣-燃料不平衡故障的實(shí)例方法；
[0013]圖5顯示一組曲線圖，示出沒(méi)有空氣-燃料不平衡故障的車輛數(shù)據(jù)的實(shí)例結(jié)果；
[0014]圖6顯示一組曲線圖，示出具有濃空氣-燃料不平衡故障的車輛數(shù)據(jù)的實(shí)例結(jié)果;
[0015]圖7顯示一組曲線圖，示出具有稀空氣-燃料不平衡故障的車輛數(shù)據(jù)的實(shí)例結(jié)果;
[0016]圖8顯示在存在濃空氣-燃料不平衡故障時(shí)所產(chǎn)生的尾管排放的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明關(guān)于識(shí)別和緩解空氣-燃料不平衡故障。具體而言，描述了用于識(shí)別和緩解針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的空氣-燃料不平衡故障的方法和系統(tǒng)?？稍谲囕v(例如圖1中示出的車輛系統(tǒng))中實(shí)施所述系統(tǒng)和方法。如圖2中所示，車輛可包括多缸發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和排氣后處理系統(tǒng)。如果多個(gè)汽缸中的一個(gè)具有空氣-燃料不平衡故障，排氣流可能不均勻且單個(gè)排氣氧傳感器可能不會(huì)檢測(cè)到不平衡，直到不平衡很大。為檢測(cè)和校正上述不平衡故障，可如所示包括多個(gè)排氣氧傳感器。這些排氣氧傳感器可包括催化劑控制架構(gòu)，催化劑控制架構(gòu)包括內(nèi)部控制回路和外部控制回路。圖3和圖4示出用于識(shí)別和緩解針對(duì)汽缸的空氣-燃料不平衡故障的方法。圖5至圖7顯示實(shí)例數(shù)據(jù)用于演示圖3和圖4中所示出的方法，而圖8顯示針對(duì)不同控制方法的實(shí)例排放結(jié)果。
[0018]圖1示出用于顯示多缸發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)汽缸的示意圖，多缸發(fā)動(dòng)機(jī)10可包含在汽車的推進(jìn)系統(tǒng)中。發(fā)動(dòng)機(jī)10可至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)以及經(jīng)由輸入裝置130來(lái)自車輛操作員132的輸入進(jìn)行控制。在本實(shí)例中，輸入裝置130包括油門踏板和用于產(chǎn)生踏板比例位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃料室(即汽缸)30可包括燃料室壁32，活塞36定位在燃料室壁32內(nèi)?；钊?6可連接至曲軸40以便將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？蓪⑶S40經(jīng)由中間傳動(dòng)系統(tǒng)連接至車輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。另外，可將啟動(dòng)馬達(dá)經(jīng)由飛輪連接至曲軸40以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)10的啟動(dòng)操作。
[0019]燃燒室30可經(jīng)由進(jìn)氣通道42接收來(lái)自進(jìn)氣歧管44的進(jìn)氣并可經(jīng)由排氣通道48排出燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣通道48可經(jīng)由各自的進(jìn)氣閥52和排氣閥54選擇性地與燃燒室連通。在一些實(shí)施例中，燃燒室30可包括兩個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣閥和/或兩個(gè)或更多個(gè)排氣閥。在本實(shí)施例中，進(jìn)氣閥52和排氣閥54可經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)凸輪通過(guò)凸輪致動(dòng)進(jìn)行控制并可利用可由控制器12操作以改變氣門動(dòng)作的凸輪輪廓線變換(CPS)系統(tǒng)、可變凸輪正時(shí)(VCT)系統(tǒng)、可變氣門正時(shí)(VVT)系統(tǒng)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)。進(jìn)氣閥52和排氣閥54的位置可分別由位置傳感器55和57確定。在替代實(shí)施例中，進(jìn)氣閥52和/或排氣閥54可由電動(dòng)閥致動(dòng)進(jìn)行控制。例如，汽缸30也可替代地包括經(jīng)由電動(dòng)閥致動(dòng)控制的進(jìn)氣閥和經(jīng)由凸輪致動(dòng)控制的排氣閥，包括CPS系統(tǒng)和/或VCT系統(tǒng)。
[0020]在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的每一汽缸都可構(gòu)造為帶有一個(gè)或多個(gè)燃料噴射器用于向該汽缸提供燃料。作為非限制性實(shí)例，汽缸30顯示為包括一個(gè)燃料噴射器66，燃料噴射器66從燃料系統(tǒng)172獲得燃料供應(yīng)。燃料噴射器66顯示為直接連接至汽缸30，用于與經(jīng)由電子驅(qū)動(dòng)器68從控制器12接收的信號(hào)的脈寬FPW成比例地直接向汽缸30中噴射燃料。這樣，燃料噴射器66提供所謂的向燃燒汽缸30內(nèi)直接噴射(后文中也稱為“DI”)燃料。
[0021]應(yīng)理解，在替代實(shí)施例中，噴射器66可為向汽缸30上游的進(jìn)氣道內(nèi)提供燃料的進(jìn)氣道噴射器。還應(yīng)理解，汽缸30可接收來(lái)自多個(gè)噴射器的燃料，例如多個(gè)進(jìn)氣道噴射器、多個(gè)直接噴射器或者它們的組合。
[0022]繼續(xù)圖1，進(jìn)氣通道42可包括節(jié)氣門62，節(jié)氣門62具有節(jié)氣門板64。在此具體實(shí)例中，節(jié)氣門板64的位置可通過(guò)控制器12經(jīng)由提供給節(jié)氣門62包含的電動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器的信號(hào)進(jìn)行變化，該構(gòu)造通常稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)。這樣，可操作節(jié)氣門62以改變提供給燃燒室30連同其他發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣。節(jié)氣門板64的位置可通過(guò)節(jié)氣門位置信號(hào)TP提供給控制器12。進(jìn)氣通道42可包括質(zhì)量空氣流量傳感器120和歧管空氣壓力傳感器120，用于向控制器12提供相應(yīng)的信號(hào)MAF和MAP。
[0023]在選擇的運(yùn)行模式下，點(diǎn)火系統(tǒng)88可響應(yīng)于來(lái)自控制器12的點(diǎn)火提前信號(hào)SA向燃燒室30提供點(diǎn)火火花。盡管顯示有火花點(diǎn)火部件，在一些實(shí)施例中，可按壓縮點(diǎn)火模式(帶或不帶點(diǎn)火火花)操作燃燒室30或發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)或多個(gè)其他燃燒室。
[0024]上游排氣傳感器126顯示為連接至排放控制裝置70的上游的排氣通道48。上游傳感器126可為用于提供排氣空氣-燃料比率的指示的任何合適的傳感器，例如線性寬帶氧傳感器或UEGO (通用或?qū)捰蚺艢庋?、雙態(tài)窄帶氧傳感器或EG0、HEG0 (加熱的EGO)、Ν0χ、HC或CO傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，上游排氣傳感器126是構(gòu)造為提供與排氣中存在的氧量成比例的輸出(例如電壓信號(hào))的UEG0?？刂破?2使用該輸出來(lái)確定排氣空氣-燃料比率。
[0025]排放控制裝置70顯示為沿排氣傳感器126的下游的排氣通道48布置。裝置70可為三效催化劑(TWC)，其構(gòu)造為減少NOx并對(duì)CO和未燃燒的碳?xì)浠衔镞M(jìn)行氧化。在一些實(shí)施例中，裝置70可為NOx捕集器、各種其他排放控制裝置或者它們的組合。
[0026]第二個(gè)下游排氣傳感器128顯示為連接至排放控制裝置70下游的排氣通道48。下游傳感器128可為用于提供排氣空氣-燃料比率的指示的任何適用傳感器，例如UEG0、EGO,HEGO等。在一個(gè)實(shí)施例中，下游傳感器128是經(jīng)構(gòu)造以指示流經(jīng)催化劑的排氣的相對(duì)加濃或減稀的HEG0。因此，HEGO可提供轉(zhuǎn)換點(diǎn)形式的輸出，或者排氣從稀轉(zhuǎn)換至濃的點(diǎn)處的電壓信號(hào)。
[0027]第三個(gè)下游排氣傳感器129顯示為連接至排放控制裝置70的下游的排氣通道48并與HEGO傳感器128對(duì)稱地對(duì)置。下游傳感器129可為用于提供排氣空氣_燃料比率的指示的任何適用傳感器，例如UEGO、EGO、HEGO等。在一個(gè)實(shí)施例中，下游傳感器129是經(jīng)構(gòu)造以指示流經(jīng)催化劑的排氣的相對(duì)加濃或減稀的HEGO。因此，HEGO可提供轉(zhuǎn)換點(diǎn)形式的輸出，或者排氣從稀轉(zhuǎn)換至濃的點(diǎn)處的電壓信號(hào)。
[0028]另外，在所公開的實(shí)施例中，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)可將期望部分的排氣經(jīng)由EGR通道140從排氣通道48送到進(jìn)氣通道42。提供給進(jìn)氣通道42的EGR的數(shù)量可被控制器12經(jīng)由EGR閥門142改變。另外，EGR傳感器144可布置在EGR通道內(nèi)并提供排氣的壓力、溫度和濃度中的一個(gè)或多個(gè)的指示。在某些條件下，可使用EGR系統(tǒng)調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)的空氣和燃料混合物的溫度。
[0029]控制器12在圖1中顯示為微型計(jì)算機(jī)，包括微處理器單元102、輸入/輸出端口104、用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的在本具體實(shí)例中顯示為只讀存儲(chǔ)器芯片106的電子存儲(chǔ)介質(zhì)、隨機(jī)存儲(chǔ)存儲(chǔ)器108、保持活躍存儲(chǔ)器110和數(shù)據(jù)總線。除前面論述的信號(hào)外，控制器12還可接收來(lái)自連接至發(fā)動(dòng)機(jī)10的傳感器的各個(gè)信號(hào)，包括來(lái)自質(zhì)量空氣流量傳感