控制器12示出為微型計算機，包括微處理器單元102、輸入/輸出端口104、用于可執(zhí)行程序和校準值的電子存儲介質(該介質在本特定實例中表示為只讀存儲芯片106)、隨機存取存儲器108、保持活躍存儲器110和數(shù)據(jù)總線?？刂破?2可接收來自連接至發(fā)動機10的傳感器的各種信號，除了先前討論的信號以外，還包括來自質量空氣流量傳感器120的感應的質量空氣流量(MAF)的測量值、來自圖示地示出在發(fā)動機1內的一個位置處的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)、來自連接至曲軸40的霍爾效應傳感器118 (或其他類型)的表面感測點火拾取信號(PIP)、如討論的來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP)、以及如討論的來自傳感器122的絕對歧管氣壓信號MAP。通過控制器12由信號PIP可產生發(fā)動機轉速信號，RPM。來自歧管氣壓傳感器的歧管氣壓信號MAP可用于提供進氣歧管44中的真空或氣壓的指示。要注意，可使用上述傳感器的各種組合，諸如沒有MAP傳感器的MAF傳感器，反之亦然。在理想配比操作期間，MAP傳感器可給出發(fā)動機扭矩的指示。此外，這種傳感器連同檢測到的發(fā)動機轉速可提供引導進汽缸內的混合氣(包括空氣)的估計值。在一個實例中，也被用作發(fā)動機轉速傳感器的傳感器118在曲軸40的每次旋轉可產生預先確定數(shù)量的等間隔脈沖。在一些實例中，存儲介質只讀存儲器106可編程有表示可由處理器102執(zhí)行的指令的計算機可讀數(shù)據(jù)以實施下述方法以及可意識到但未具體列出的其他變體。
[0030]發(fā)動機10還可包括壓縮裝置，諸如至少包括沿著進氣歧管44布置的壓縮機60的渦輪增壓器或機械增壓器。對于渦輪增壓器而言，通過例如軸、或其他連接布置可由渦輪機62至少部分地驅動壓縮機60。渦輪機62可沿著排氣通道48布置并且與流動通過排氣通道48的排氣連通。可提供各種布置以驅動壓縮機。對于機械增壓器而言，可通過發(fā)動機和/或電機至少部分地驅動壓縮機60，并且壓縮機60可不包括渦輪機。因此，控制器12可改變通過渦輪增壓器或機械增壓器提供給發(fā)動機的一個或多個汽缸的壓縮量。在一些情況下，渦輪機62可驅動例如發(fā)電機64，以通過渦輪驅動器68將電能提供給電池66。然后來自電池66的電能可用于通過馬達70驅動壓縮機60。此外，傳感器123可設置在進氣歧管44中以將BOOST(增壓)信號提供給控制器12。
[0031]此外，排氣通道48可包括用于使排氣轉移離開渦輪機62的廢氣旁通閥26。在一些實施例中，廢氣旁通閥26可以是多級廢氣旁通閥，諸如具有第一級和第二級的兩級廢氣旁通閥，第一級被配置成控制增壓壓力且第二級被配置成增加至排放物控制裝置78的熱通量。可使用致動器150操作廢氣旁通閥26，該致動器150可以是例如諸如電動馬達的電致動器，但是也可想到氣動致動器。進氣通道42可包括被配置成轉移壓縮機60周圍的進氣的壓縮機旁通閥27。例如，當期望具有較低的增壓壓力時，控制器12可通過致動器(例如，致動器150)控制打開廢氣旁通閥26和/或壓縮機旁通閥27。
[0032]進氣通道42還可包括降低渦輪增壓或機械增壓的進氣的溫度的增壓空氣冷卻器(CAC)80(例如，中冷器)。在一些實施例中，增壓空氣冷卻器80可以是空氣對空氣熱交換器。在其他實施例中，增壓空氣冷卻器80可以是空氣對液體熱交換器。
[0033]此外，在所公開的實施例中，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)可通過EGR通道140將排氣的期望部分從排氣通道48通至進氣通道42。控制器12通過EGR閥142可改變提供給進氣通道42的EGR的量。此外，EGR傳感器(未示出)可布置在EGR通道內且可提供排氣的壓力、溫度和濃度中的一個或多個的指示?？蛇x地，可通過基于來自MAF傳感器(上游)、MAP(進氣歧管)、MAT(歧管氣體溫度)和曲軸轉速傳感器的信號的計算值控制EGR。此外，可基于排氣O2傳感器和/或進氣氧傳感器(進氣歧管)控制EGR。
[0034]例如，通過進氣傳感器129(例如，進氣氧傳感器)的輸出可推斷出在給正時間進氣混合氣的EGR稀釋百分比(例如，發(fā)動機的進氣通道中燃燒后的氣體與空氣的比例)。特別是，當進氣氧濃度降低時，可推斷出EGR的增加，因為EGR的存在可稀釋進氣傳感器129處的進氣流中的氧。相反地，當進氣氧濃度增加時，由于EGR的降低可推斷出EGR的降低?？刂破?2基于進氣傳感器129的反饋可估計EGR流的百分比稀釋。此外，控制器12然后可基于來自進氣傳感器129的反饋估算EGR量或EGR流速。在一些實例中，然后控制器12可調節(jié)EGR閥142、節(jié)氣門23、壓縮機旁通閥27和廢氣旁通閥26中的一個或多個，以達到進氣混合氣的期望的EGR稀釋百分比和/或期望的EGR流速。
[0035]在一些情況下，EGR系統(tǒng)可用于調節(jié)燃燒室內空氣和燃料混合物的溫度。圖1示出了高壓EGR系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，EGR從渦輪增壓器的渦輪機的上游引導至渦輪增壓器的壓縮機的下游。在其他實施例中，發(fā)動機可附加地或可選地包括低壓EGR系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，EGR從渦輪增壓器的渦輪機的下游被引導至渦輪增壓器的壓縮機的上游。
[0036]圖2示出了被配置成測量氣流的一種或多種成分(例如，進氣流或排氣流中的氧濃度)的氧傳感器200的實例實施例的示意圖。在一些實例中，傳感器200可以是UEGO傳感器。因此，例如，傳感器200可對應于圖1的傳感器128和129中的一個或兩個。然而，應該意識到，傳感器128和129在一些方面可偏離傳感器200，例如，它們可米用一種或多種修改。
[0037]如圖2所示，傳感器200包括以堆疊配置布置的一種或多種陶瓷材料的多層。在圖2的實施例中，五種陶瓷層被描述為層201、202、203、204和205。這些層包括能夠傳導離子氧的固體電解質的一層或多層。合適的固體電解質的實例包括，但不限于，氧化鋯基材料。此夕卜，在一些實施例中，加熱器207可以設置成與這些層熱連通從而增強這些層的離子傳導性。盡管所示氧傳感器由五個陶瓷層形成，但是應該意識到，氧傳感器可包括其他合適數(shù)量的陶瓷層。
[0038]層202包括形成擴散路徑210的一種材料或多種材料。擴散路徑210被配置成通過擴散將氣體引入第一內腔222。擴散路徑210可被配置成允許進氣或排氣的一種或多種成分(包括但不限于期望的分析物(例如，O2))以比通過栗電極對212和214可栗進或栗出的分析物更受限的速率擴散進內腔222中。通過這種方式，可在第一內腔222中獲得O2的理想配比等級。
[0039]傳感器200還包括層204內的通過層203與第一內腔222分隔開的第二內腔224。第二內腔224被配置成保持等同于理想配比條件的恒定氧分壓，例如，第二內腔222中存在的氧等級等于如果空氣-燃料比為理想配比時進氣或排氣會具有的氧等級。第二內腔224中的氧濃度通過栗壓乂⑶保持不變。在本文中，第二內腔224可被稱為參考單元。
[0040]一對感測電極216和218以與第一內腔222和參考單元224連通的方式設置。該感測電極對216和218檢測濃度梯度，該濃度梯度可因進氣或排氣中的比理想配比等級高或低的氧濃度而在第一內腔222和參考單元224之間形成。稀進氣或排氣混合物可導致高的氧濃度，而濃混合物可導致低的氧濃度。
[0041]該對栗送電極212和214設置成與內腔222連通，且被配置成從內腔222電化學地栗送選擇的氣體成分穿過層201且栗送出傳感器200?？蛇x地，該對栗送電極212和214可被配置成電化學地栗送選擇的氣體穿過層201且栗送進內腔222。在本文中，栗送電極對212和214可被稱為O2栗送單元。
[0042]電極212、214、216和218可由各種適合的材料形成。在一些實施例中，電極212、214、216和218可至少部分地由催化分子氧的分解的材料形成。這種材料的實例包括但不限于含有鉑和/或銀的電極。
[0043]將氧電化學地栗送出或栗送進內腔222的工藝包括橫跨栗送電極對212和214施加電壓VP。施加給O2栗送單元的栗送電壓氧栗送進或栗送出第一內腔222，以保持腔栗送單元中氧的理想配比等級。產生的栗送電流Ip與排氣中氧的濃度成比例。合適的控制系統(tǒng)(圖2中未示出)根據(jù)保持第一內腔222內的理想配比等級所需施加的栗送電壓％的強度產生栗送電流信號Ip。因此，稀混合物將導致氧栗送出內腔222且濃混合物將導致氧栗送進內腔 222。
[0044]應該意識到，氧傳感器200僅為氧傳感器的實例實施例，并且氧傳感器的其他實施例在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可具有附加和/或替代特征和/或設計。
[0045]因為氧傳感器200的輸出可隨著溫度有明顯地變化，所以希望對氧傳感器溫度的準確控制。例如，氧傳感器200可提供下限閾值溫度(例如，720°C和830°C之間的起燃溫度)以上的期望感測;這樣，在傳感器溫度在下限閾值以下的情況(例如，在發(fā)動機冷啟動)下，氧傳感器溫度可升高至下限閾值以上。另一方面，過度的溫度可降級氧傳感器200的操作，因此傳感器溫度可保持在上限閾值以下。
[0046]在一些實例中，加熱器207的電阻可用于確定加熱器的溫度，從而實現(xiàn)加熱器溫度和氧傳感器207的溫度的準確控制。加熱器207可由一種或多種材料(例如，鉑)構成，其中，該一種或多種材料的組合電阻與其溫度直接成比例(例如，線性的)。因為加熱器207的溫度與氧傳感器200的溫度相關聯(lián)(例如，由于兩者之間的物理接近)，所以加熱器溫度可用于評估整個氧傳感器的溫度，如下文給出的進一步的描述。
[0047]零件間變化和老化可改變加熱器207的電阻和加熱器的溫度之間的關系。特別是，加熱器207的電阻可以是其長度和橫截面積的函數(shù)，長度和橫截面積在氧傳感器之間不同并且隨著時間發(fā)生變化。因此，為加熱器207確定的電阻-溫度傳遞函數(shù)會隨著時間變得不能接受地不準確，并且在應用至可能經歷或可能未經歷明顯老化的不同加熱器時可變得不能接受地不準確。作為示出了電阻-溫度傳遞函數(shù)的這種變化的非限定實例，對于第一氧傳感器而言，其加熱器的電阻在20°C時可以是4 Ω，而對于第二氧傳感器而言，其加熱器的電阻在600°C時可以是4Ω