積分的燃料催化劑監(jiān)控器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)涉及催化劑監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 連接至燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的排放控制裝置一一諸如三元催化劑一一減少燃燒副 產(chǎn)物，諸如一氧化碳、烴和氮的氧化物。為了減少排放，可以使用催化劑監(jiān)控方法以何時(shí)探 測(cè)排放控制裝置已經(jīng)達(dá)到其閾值使用并且應(yīng)被替換?？尚诺拇呋瘎┍O(jiān)控可以通過(guò)減少有用 的催化劑作為消耗的催化劑的錯(cuò)誤表征而降低成本或可通過(guò)減少退化的催化劑作為有效 的催化劑的錯(cuò)誤表征而減少排放。
[0003] 用于催化劑監(jiān)控的各種途徑已經(jīng)被開(kāi)發(fā)，其包括提供用于監(jiān)控排放控制裝置的方 法，該方法包括在減速燃料切斷持續(xù)時(shí)間之后，基于積分的空燃比方法和穩(wěn)態(tài)基礎(chǔ)的指數(shù) 比診斷方法指示排放控制裝置的退化。如此，積分的空燃比方法估計(jì)可被消耗以與后催化 劑傳感器臨界點(diǎn)的催化劑中存儲(chǔ)的氧反應(yīng)的燃料質(zhì)量的量。
[0004] 在此，發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到上述途徑的問(wèn)題。即，積分的（integrated)空燃比方法 對(duì)空燃比的測(cè)量中的噪音可能更敏感。例如，積分的空燃比方法在計(jì)算中使用校正的空燃 比而不是由預(yù)催化劑氣體傳感器測(cè)量的空燃比，直到預(yù)催化劑氣體傳感器達(dá)到化學(xué)計(jì)量。 通過(guò)使用校正的空燃比的常數(shù)值，在計(jì)算中可引入額外的噪音。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 至少部分解決上述問(wèn)題的一種途徑包括這樣的方法，該方法包括在減速燃料切斷 (DFS 0)持續(xù)時(shí)間之后，基于使得傳感器變得比第一閾值更富所需的富產(chǎn)物的量指示排放裝 置的退化，當(dāng)DFSO持續(xù)時(shí)間大于第二閾值時(shí)進(jìn)行該指示，僅在入口空燃比達(dá)到化學(xué)計(jì)量之 后基于入口空燃比的積分開(kāi)始。以該方式，測(cè)量的空燃比可被用于能夠使噪音和誤差減少 的積分。
[0006] 例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)中，在DFSO事件之后催化劑監(jiān)控器可被激活。在DFSO事件期間發(fā) 動(dòng)機(jī)中的催化劑可存儲(chǔ)氧并且催化劑監(jiān)控器可計(jì)算與存儲(chǔ)的氧反應(yīng)所需的燃料質(zhì)量的量。 如此，燃料質(zhì)量可以作為催化劑老化的信號(hào)。從當(dāng)預(yù)催化劑傳感器指示入口空燃比達(dá)到化 學(xué)計(jì)量的第一時(shí)間直到當(dāng)后催化劑傳感器達(dá)到第一閾值的第二時(shí)間燃料質(zhì)量的量可以計(jì) 算為遞送至催化劑的燃料。在一個(gè)實(shí)例中，第一閾值可以是化學(xué)計(jì)量?？梢岳梅e分計(jì)算 來(lái)計(jì)算燃料質(zhì)量，積分計(jì)算從第一時(shí)間開(kāi)始并在第二時(shí)間結(jié)束。因此，在預(yù)催化劑傳感器達(dá) 到化學(xué)計(jì)量之前遞送至催化劑的燃料的量可被忽視并且可不被包括在積分計(jì)算中。
[0007] 以該方式，可利用積分的空燃比方法來(lái)以更可信的方式探測(cè)已經(jīng)達(dá)到其閾值使用 的催化劑。通過(guò)在預(yù)催化劑傳感器達(dá)到化學(xué)計(jì)量時(shí)開(kāi)始計(jì)算，僅可以估計(jì)與催化劑中存儲(chǔ) 的氧反應(yīng)的燃料的量。此外，通過(guò)使用測(cè)量的入口空燃比而不是校正的空燃比，計(jì)算對(duì)噪音 可較不敏感，并且可提供更穩(wěn)健的催化劑監(jiān)控方法。因此，可以實(shí)現(xiàn)催化劑狀態(tài)的更精確的 預(yù)測(cè)。如此，退化的催化劑作為有效的催化劑（并且反之亦然）的錯(cuò)誤表征可被減少。整 體上，與這樣的誤差有關(guān)的消費(fèi)可被減少，并且排放可被降低。
[0008] 應(yīng)當(dāng)理解，提供上述內(nèi)容是為了以簡(jiǎn)化形式介紹在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的概念 的選擇。這并不意味著確定了要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或主要特征，其范圍唯一地由詳細(xì)描 述之后的權(quán)利要求限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決上述的任何缺點(diǎn)或本公開(kāi)的任 何部分中的實(shí)施方式。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1示出了具有連接至發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的排放控制裝置的多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)例氣 缸的示意圖。
[0010] 圖2-4示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)例催化劑監(jiān)控方法的流程圖。
[0011] 圖5示出了根據(jù)本公開(kāi)催化劑監(jiān)控方法的實(shí)例時(shí)間表。
[0012] 圖6示出了相應(yīng)于使用第一方法的有效的催化劑和閾值催化劑的支持向量機(jī)分 類的實(shí)例圖表。
[0013] 圖7表示相應(yīng)于根據(jù)本公開(kāi)使用第二方法的有效的催化劑和閾值催化劑的支持 向量機(jī)分類的實(shí)例圖表。
[0014] 圖8和9示出了相應(yīng)于使用第一方法和第二方法的支持向量機(jī)分類的實(shí)例柱狀 圖。
[0015] 圖10描繪了計(jì)算的燃料質(zhì)量隨溫度的實(shí)例變化。
[0016] 圖11描繪了過(guò)量供給燃料和計(jì)算的燃料質(zhì)量之間的關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下描述涉及用于在發(fā)動(dòng)機(jī)中在減速燃料切斷（DFSO)事件后監(jiān)控排放控制裝置 (例如二兀催化劑）的系統(tǒng)和方法，發(fā)動(dòng)機(jī)諸如圖1中的發(fā)動(dòng)機(jī)。在DFSO事件后和在駕駛 員給油（tip-in)以退出DFSO事件后，可啟動(dòng)催化劑監(jiān)控程序。圖2-4中所示的實(shí)例催化 劑監(jiān)控方法基于排放控制裝置上游的空氣質(zhì)量流量（AM)和空燃比（例如，進(jìn)料氣空燃比） 的積分計(jì)算測(cè)定噴射至催化劑中的總?cè)剂腺|(zhì)量（FM)。從上游傳感器達(dá)到化學(xué)計(jì)量直到下游 空氣-燃料傳感器轉(zhuǎn)變的時(shí)間執(zhí)行積分計(jì)算（圖5)。下游空氣-燃料傳感器可以是全容積 傳感器或部分容積傳感器。支持向量機(jī)（support vector machine, SVM)算法可被用于將 測(cè)定和提供催化劑退化的指示的FM計(jì)算分類。SVM算法可包括聚類算法和緩沖區(qū)域以增加 穩(wěn)健性并減少內(nèi)存使用。圖6和7圖解了當(dāng)使用第一催化劑監(jiān)控方法和第二催化劑監(jiān)控方 法時(shí)的緩沖區(qū)域。圖8和9分別示出了使用第一催化劑監(jiān)控方法和第二催化劑監(jiān)控方法獲 得的FM數(shù)據(jù)的分布。在圖10中描繪了滿有效壽命（FUL)排放控制裝置的實(shí)例計(jì)算的FM。 在下游空氣-燃料傳感器轉(zhuǎn)變的DFSO事件后過(guò)量供給燃料的量可隨總?cè)剂腺|(zhì)量線性增加 (圖 11)。
[0018] 關(guān)于貫穿該詳細(xì)描述使用的術(shù)語(yǔ)，位于排放控制裝置上游的排氣傳感器或氧傳感 器可以被稱為預(yù)催化劑傳感器或上游傳感器。上游傳感器可測(cè)量進(jìn)料氣空燃比。換句話說(shuō)， 上游傳感器可測(cè)量排放控制裝置的入口處的入口空燃比。同樣地，位于催化劑下游的排氣 傳感器或氧傳感器可被稱為下游傳感器或稱為后催化劑傳感器。下游傳感器可測(cè)量離開(kāi)排 放控制裝置的氣體的空燃比。
[0019] 轉(zhuǎn)向圖1，不出了表不多缸發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)汽缸的不意圖，其可被包括在交通工 具的推進(jìn)系統(tǒng)中。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)和由經(jīng)由輸入裝 置130來(lái)自交通工具操作者132的輸入控制。在該實(shí)例中，輸入裝置130包括加速器踏板 和用于生成比例踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室30 (也被稱 為汽缸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可被聯(lián)接至曲軸40， 以便活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸40可經(jīng)由中間變速器系統(tǒng)（未示出） 被連接至交通工具的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。進(jìn)一步，啟動(dòng)器馬達(dá)可經(jīng)由飛輪（未示出）被連接 至曲軸40以使發(fā)動(dòng)機(jī)10的啟動(dòng)運(yùn)行能夠?qū)崿F(xiàn)。
[0020] 燃燒室30可經(jīng)由進(jìn)氣道42接收來(lái)自進(jìn)氣歧管44的進(jìn)氣空氣并且可經(jīng)由排氣歧 管48排出燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣歧管48可經(jīng)由各自的進(jìn)氣門52和排氣門54與 燃燒室30選擇性地連通。在一些實(shí)施方式中，燃燒室30可包括兩個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣門和/ 或兩個(gè)或更多個(gè)排氣門。
[0021] 顯示燃料噴射器66以提供已知作為燃料的進(jìn)氣道噴射進(jìn)入燃燒室30上游的進(jìn)氣 口的配置被布置在進(jìn)氣歧管44中。燃料噴射器66可與經(jīng)由電子驅(qū)動(dòng)器68從控制器12接 收的信號(hào)FPW的脈沖寬度成比例地噴射燃料。燃料可通過(guò)包括燃料箱、燃料栗和燃料軌道 的燃料系統(tǒng)（未示出）被遞送至燃料噴射器66。在一些實(shí)施方式中，燃燒室30可以可選地 或額外地包括直接連接至燃燒室30用于以已知為直接噴射的方式直接將燃料噴射在其中 的燃料噴射器。
[0022] 進(jìn)氣道42可包括具有節(jié)流板64的節(jié)氣門62。在該具體的實(shí)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內(nèi)的電動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器的信號(hào)由控制器12改變，該配置 通常被稱為電子節(jié)氣門控制（ETC)。以該方式，可以操作節(jié)氣門62以改變提供至燃燒室30 等其它發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣空氣。節(jié)流板64的位置可通過(guò)節(jié)氣門位置信號(hào)TP被提供至控制 器12。進(jìn)氣道42可包括用于提供各自的信號(hào)MF和MP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] 在選擇運(yùn)行模式下，響應(yīng)于來(lái)自控制器12的火花提前信號(hào)SA，點(diǎn)火系統(tǒng)88可以經(jīng) 由火花塞92向燃燒室30提供點(diǎn)火火花。在一些實(shí)施方式中，盡管示出了火花點(diǎn)火部件，但 發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室30或一個(gè)或多個(gè)其它燃燒室使用或不使用點(diǎn)火火花可以壓縮點(diǎn)火模式 操作。
[0024] 顯示排氣傳感器126連接至排放控制裝置70上游的排氣通道58。傳感器126可 以是用于提供排氣空燃比的指示的任何適合的傳感器，諸如線性氧傳感器或UEG0(通用或 寬域排氣氧）、雙態(tài)氧傳感器或EG0、HEG0(加熱型EGO)、N0x、HC或CO傳感器。顯示排放控 制裝置70沿排氣傳感器126下游的排氣通道58布置。裝置70可以為三元催化劑（TWC)、 NOx捕集器、各種其它排放控制裝置或其組合。在一些實(shí)施方式中，在發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)行期 間，排放控制裝置70可通過(guò)使發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)汽缸在特定的空氣/燃料比內(nèi)運(yùn)行周期 性地重置。顯示全容積排氣傳感器76連接至排放控制裝置70下游的排氣通道58。傳感 器76可以為用于提供排氣空氣/燃料比的指示的任何適合的傳感器，諸如線性氧傳感器或 UEGO (通用或?qū)捰蚺艢庋酰?、雙態(tài)氧傳感器或EGO、HEGO (加熱型EGO)、NOx、HC或CO傳感器。 此外，多個(gè)排氣傳感器可位于排放控制裝置內(nèi)的部分容積位置處。作為實(shí)例，實(shí)施方式可包 括中床（mid-bed)傳感器以探測(cè)催化劑中