催化劑后的汽缸失調監(jiān)測的制作方法
【專利說明】催化劑后的汽缸失調監(jiān)測 技術領域
[0001] 本發(fā)明大體設及用于檢測汽缸空氣-燃料失調（imbalance)的方法和系統(tǒng)。 【背景技術】
[0002] 現(xiàn)代車輛使用Ξ元催化劑（TWC)用于汽油發(fā)動機的排氣后處理。隨著日益收緊的 汽車排放政府法規(guī)，反饋控制被用來充分地調節(jié)發(fā)動機空燃比（AFR)。一些車輛具有在TWC 上游的通用排氣氧扣EGO)傳感器和TWC下游的加熱型排氣氧（肥GO)傳感器下游，W將AFR 控制在化學計量比附近。汽缸中的反饋AFR控制通過將AFR調節(jié)為在化學計量比附近的期 望的AFR來實現(xiàn)，在化學計量比附近的期望的AFR轉而基于肥GO電壓與預定的肥GO電壓 設定點的偏差來進行微調。
[0003] 然而，發(fā)動機汽缸的物理幾何形狀和布置在排氣系統(tǒng)中產(chǎn)生不均勻的、分區(qū)的排 氣流狀況，所述不均勻的、分區(qū)的排氣流狀況使汽缸中AFR難W確定。諸如汽缸之間的AFR 失調的各種狀況會使運種不均勻的、分區(qū)的排氣流狀況加重，使得UEG0傳感器不能等同 地檢測所有汽缸。當一個或更多個汽缸中的AFR由于汽缸特定狀況而不同于其他汽缸中 的AFR時，汽缸之間的AFR失調發(fā)生，所述汽缸特定狀況諸如為在特定汽缸處的進氣歧管 泄漏、阻塞的燃料噴射器、各個汽缸排氣再循環(huán)流道失調、或燃料流輸送問題。由于分區(qū)的 排氣流，僅可W在汽缸具有相對大的失調的情況下檢測到具有空氣-燃料失調的汽缸。因 此，較小的失調不能被檢測到，導致顯著的原料氣排放（諸如一氧化氮（C0)或氮的氧化物 (NOx))直接進入排氣管，因為有偏差的空氣-燃料混合物被直接供給到催化劑，從而超出 允許自化學計量比的短偏差的氧存儲緩沖器的承受能力。
【發(fā)明內容】

[0004] 發(fā)明人在此已經(jīng)認識到上述問題，并且已經(jīng)發(fā)明解決上述問題的各種方法。具體 地，提供了用于提供識別并減輕發(fā)動機汽缸特有的空氣-燃料失調狀況的技術效果的系統(tǒng) 和方法。在一個示例中，一種方法包含：基于汽缸空氣-燃料失調的指示來調整發(fā)動機運 轉，所述汽缸空氣-燃料失調基于來自第二傳感器的輸出和多個各個汽缸加權因子被檢 巧。，所述第二傳感器位于第一傳感器的下游的排氣系統(tǒng)中，所述第一傳感器位于所述排氣 系統(tǒng)中。
[0005] W此方式，汽缸空氣-燃料失調可W基于通過第二排氣傳感器測量的排氣的成分 被檢測。經(jīng)過第二排氣傳感器的排氣是來自所有汽缸的排氣流的相對均勻的混合物，并且 因此每個汽缸的空燃比可W被等同地檢測。為了在當僅測量排氣的混合物而非對應于每一 個各個汽缸的各個未燃燒的燃料時確定每個汽缸的空燃比，多個各個汽缸加權因子被應用 于來自第二排氣傳感器的輸出。多個各個汽缸加權因子可W反映通過第一排氣傳感器在多 個發(fā)動機工況下檢測的每個汽缸對空燃比的貢獻。
[0006] 應當理解，提供W上概述是為了 W簡化的形式介紹一些概念的選擇，運些概念在 【具體實施方式】中被進一步描述。運并不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或基本特征， 要求保護的主題的范圍由隨附于【具體實施方式】的權利要求唯一地限定。此外，要求保護的 主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。 【附圖說明】
[0007] 圖1是圖示說明多缸發(fā)動機的單個汽缸的發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖。
[0008] 圖2是圖1的包括多缸發(fā)動機的發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖。
[0009] 圖3是圖示說明用于確定汽缸空氣-燃料失調的方法的高級流程圖。
[0010] 圖4是圖示說明利用下游傳感器來檢測各個汽缸空燃比的方法的流程圖。 【具體實施方式】
[0011] W下描述設及用于利用催化劑后的排氣傳感器（post-catalyst exhaust gas sensor)來檢測汽缸空氣-燃料失調（imbalance)的系統(tǒng)和方法。失調的汽缸空燃比可有 助于增加排氣排放，并且因此發(fā)動機系統(tǒng)可W監(jiān)測失調的汽缸空燃比，并且如果檢測到失 調的汽缸空燃比，則調整發(fā)動機運轉和/或告知操作者。通常，利用設置在催化劑上游的排 氣傳感器監(jiān)測汽缸失調，其中不正常濃或稀排氣的各個"未燃燒的燃料"可能被檢測到移動 經(jīng)過排氣傳感器。然而，排氣傳感器不能等同地檢測來自每個汽缸的排氣成分。例如，排氣 歧管幾何形狀、傳感器位置和排氣成分都會影響傳感器的等同地監(jiān)測每個汽缸能力。因此， 可能難W區(qū)別弱感測的汽缸的真實失調與強感測的汽缸的正常運轉之間的差。運種監(jiān)測的 另一缺點是，它需要排氣傳感器W相對快的速率被采樣并被處理。運在高發(fā)動機轉速下在 車輛的控制器上產(chǎn)生顯著的計時加載，導致監(jiān)測在某些運轉區(qū)域中失效。
[0012] 根據(jù)本文中所公開的實施例，催化劑后的排氣傳感器（例如，下游傳感器）可W被 采樣，W便監(jiān)測汽缸空氣-燃料失調。所公開的汽缸監(jiān)測檢測當在不同的運轉范圍（例如， 不同的轉速-負荷狀況）時催化劑后的氣體成分如何改變。催化劑后的排氣是來自汽缸組 上的所有汽缸的排氣的經(jīng)混合的混合物。然而，混合物的成分基于各個汽缸由催化劑前的 傳感器（例如，上游排氣傳感器）的感測權重而有偏差。因此，催化劑后的氣體成分對上游 傳感器在給定工況下如何感測每個汽缸高度敏感。
[0013] 在映射過程中，感測能力能夠在各種轉速/負荷狀況下被量化。上游傳感器的運 種動態(tài)感測響應能夠被用作自然或被動干擾的來源。在典型的驅動循環(huán)期間，發(fā)動機在許 多不同的轉速/負荷狀況下運轉。汽缸感測貢獻和因而產(chǎn)生的催化劑后的空燃比能夠被采 集，形成貫穿運轉范圍的帶有值的數(shù)據(jù)組。數(shù)據(jù)組能夠被回歸，從而針對給定汽缸組上的每 一個汽缸產(chǎn)生近似的貢獻因子。
[0014] 運種類型的處理將會W相對緩慢的速率來完成，因為催化劑混合并過濾用于汽缸 失調測量的氣體。因此，不存在快速采樣的益處。針對運些轉速/負荷狀況中的每一個的 數(shù)據(jù)可W在特定時間段被平均，并且平均值可W被用于回歸，W減少計時加載。圖1-2圖示 了包括用于監(jiān)測汽缸失調的第一上游傳感器和第二下游傳感器的發(fā)動機系統(tǒng)。圖1-2的發(fā) 動機系統(tǒng)還包括存儲用于執(zhí)行本文中所描述的方法和程序（諸如在圖3-4中圖示說明的方 法）的指令的控制器。
[0015] 圖1-2圖示了示出包括多缸發(fā)動機10的發(fā)動機系統(tǒng)100的示意圖，多缸發(fā)動機10 可W被包括在汽車的推進系統(tǒng)中。圖1示出了多缸發(fā)動機10的一個汽缸，而圖2示出了發(fā) 動機10的所有汽缸?？蒞至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)w及經(jīng)由輸入裝置130 來自車輛操作者132的輸入控制發(fā)動機10。在運個示例中，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W包括燃燒室壁32,活塞36被設置在燃燒室壁32中。活塞36可W被禪連至曲軸 40,使得活塞的往復運動被轉換為曲軸的旋轉運動。曲軸40可W經(jīng)由中間變速器系統(tǒng)禪連 至車輛的至少一個驅動輪。另外，啟動器馬達可W經(jīng)由飛輪禪連至曲軸40, W實現(xiàn)發(fā)動機 10的啟動運轉。
[0016] 燃燒室30可W經(jīng)由進氣通道42從進氣歧管44接收進氣空氣，并且可W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能夠經(jīng)由各自的進氣口 52和排氣口 54 與燃燒室30選擇性地連通。在一些實施例中，燃燒室30可W包括兩個或更多個進氣口和/ 或兩個或更多個排氣口。在運個示例中，可W經(jīng)由一個或更多個凸輪通過凸輪驅動控制進 氣口 52和排氣口 54,并且可W使用下列系統(tǒng)中的一個或多個：凸輪輪廓線變換系統(tǒng)（CP巧、 可變凸輪正時（VCT)系統(tǒng)、可變氣口正時（WT)系統(tǒng)和/或可變氣口升程（WL)系統(tǒng)，運些 系統(tǒng)可W由控制器12運轉W改變氣口運轉。進氣口 52和排氣口 54的位置可W分別由氣 口位置傳感器55和57確定。在可替代的實施例中，進氣口 52和/或排氣口 54可W由電 動氣口驅動控制。例如，汽缸30可W可替代地包括通過電動氣口驅動控制的進氣口和通過 包括(PS系統(tǒng)和/或VCT系統(tǒng)的凸輪驅動控制的排氣口。
[0017] 在一些實施例中，發(fā)動機10的每個汽