积分的燃料催化剂监控器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及催化剂监控系统。
【背景技术】
[0002] 连接至燃烧发动机的排气的排放控制装置一一诸如三元催化剂一一减少燃烧副 产物，诸如一氧化碳、烃和氮的氧化物。为了减少排放，可以使用催化剂监控方法以何时探 测排放控制装置已经达到其阈值使用并且应被替换。可信的催化剂监控可以通过减少有用 的催化剂作为消耗的催化剂的错误表征而降低成本或可通过减少退化的催化剂作为有效 的催化剂的错误表征而减少排放。
[0003] 用于催化剂监控的各种途径已经被开发，其包括提供用于监控排放控制装置的方 法，该方法包括在减速燃料切断持续时间之后，基于积分的空燃比方法和稳态基础的指数 比诊断方法指示排放控制装置的退化。如此，积分的空燃比方法估计可被消耗以与后催化 剂传感器临界点的催化剂中存储的氧反应的燃料质量的量。
[0004] 在此，发明人已经认识到上述途径的问题。即，积分的（integrated)空燃比方法 对空燃比的测量中的噪音可能更敏感。例如，积分的空燃比方法在计算中使用校正的空燃 比而不是由预催化剂气体传感器测量的空燃比，直到预催化剂气体传感器达到化学计量。 通过使用校正的空燃比的常数值，在计算中可引入额外的噪音。
【发明内容】
[0005] 至少部分解决上述问题的一种途径包括这样的方法，该方法包括在减速燃料切断 (DFS 0)持续时间之后，基于使得传感器变得比第一阈值更富所需的富产物的量指示排放装 置的退化，当DFSO持续时间大于第二阈值时进行该指示，仅在入口空燃比达到化学计量之 后基于入口空燃比的积分开始。以该方式，测量的空燃比可被用于能够使噪音和误差减少 的积分。
[0006] 例如，在发动机中，在DFSO事件之后催化剂监控器可被激活。在DFSO事件期间发 动机中的催化剂可存储氧并且催化剂监控器可计算与存储的氧反应所需的燃料质量的量。 如此，燃料质量可以作为催化剂老化的信号。从当预催化剂传感器指示入口空燃比达到化 学计量的第一时间直到当后催化剂传感器达到第一阈值的第二时间燃料质量的量可以计 算为递送至催化剂的燃料。在一个实例中，第一阈值可以是化学计量。可以利用积分计算 来计算燃料质量，积分计算从第一时间开始并在第二时间结束。因此，在预催化剂传感器达 到化学计量之前递送至催化剂的燃料的量可被忽视并且可不被包括在积分计算中。
[0007] 以该方式，可利用积分的空燃比方法来以更可信的方式探测已经达到其阈值使用 的催化剂。通过在预催化剂传感器达到化学计量时开始计算，仅可以估计与催化剂中存储 的氧反应的燃料的量。此外，通过使用测量的入口空燃比而不是校正的空燃比，计算对噪音 可较不敏感，并且可提供更稳健的催化剂监控方法。因此，可以实现催化剂状态的更精确的 预测。如此，退化的催化剂作为有效的催化剂（并且反之亦然）的错误表征可被减少。整 体上，与这样的误差有关的消费可被减少，并且排放可被降低。
[0008] 应当理解，提供上述内容是为了以简化形式介绍在详细描述中进一步描述的概念 的选择。这并不意味着确定了要求保护的主题的关键或主要特征，其范围唯一地由详细描 述之后的权利要求限定。此外，要求保护的主题不限于解决上述的任何缺点或本公开的任 何部分中的实施方式。
【附图说明】
[0009] 图1示出了具有连接至发动机排气系统的排放控制装置的多缸发动机的实例气 缸的示意图。
[0010] 图2-4示出了根据本公开的实例催化剂监控方法的流程图。
[0011] 图5示出了根据本公开催化剂监控方法的实例时间表。
[0012] 图6示出了相应于使用第一方法的有效的催化剂和阈值催化剂的支持向量机分 类的实例图表。
[0013] 图7表示相应于根据本公开使用第二方法的有效的催化剂和阈值催化剂的支持 向量机分类的实例图表。
[0014] 图8和9示出了相应于使用第一方法和第二方法的支持向量机分类的实例柱状 图。
[0015] 图10描绘了计算的燃料质量随温度的实例变化。
[0016] 图11描绘了过量供给燃料和计算的燃料质量之间的关系。
【具体实施方式】
[0017] 以下描述涉及用于在发动机中在减速燃料切断（DFSO)事件后监控排放控制装置 (例如二兀催化剂）的系统和方法，发动机诸如图1中的发动机。在DFSO事件后和在驾驶 员给油（tip-in)以退出DFSO事件后，可启动催化剂监控程序。图2-4中所示的实例催化 剂监控方法基于排放控制装置上游的空气质量流量（AM)和空燃比（例如，进料气空燃比） 的积分计算测定喷射至催化剂中的总燃料质量（FM)。从上游传感器达到化学计量直到下游 空气-燃料传感器转变的时间执行积分计算（图5)。下游空气-燃料传感器可以是全容积 传感器或部分容积传感器。支持向量机（support vector machine, SVM)算法可被用于将 测定和提供催化剂退化的指示的FM计算分类。SVM算法可包括聚类算法和缓冲区域以增加 稳健性并减少内存使用。图6和7图解了当使用第一催化剂监控方法和第二催化剂监控方 法时的缓冲区域。图8和9分别示出了使用第一催化剂监控方法和第二催化剂监控方法获 得的FM数据的分布。在图10中描绘了满有效寿命（FUL)排放控制装置的实例计算的FM。 在下游空气-燃料传感器转变的DFSO事件后过量供给燃料的量可随总燃料质量线性增加 (图 11)。
[0018] 关于贯穿该详细描述使用的术语，位于排放控制装置上游的排气传感器或氧传感 器可以被称为预催化剂传感器或上游传感器。上游传感器可测量进料气空燃比。换句话说， 上游传感器可测量排放控制装置的入口处的入口空燃比。同样地，位于催化剂下游的排气 传感器或氧传感器可被称为下游传感器或称为后催化剂传感器。下游传感器可测量离开排 放控制装置的气体的空燃比。
[0019] 转向图1，不出了表不多缸发动机10的一个汽缸的不意图，其可被包括在交通工 具的推进系统中。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和由经由输入装 置130来自交通工具操作者132的输入控制。在该实例中，输入装置130包括加速器踏板 和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30 (也被称 为汽缸30)可包括具有设置在其中的活塞36的燃烧室壁32。活塞36可被联接至曲轴40， 以便活塞的往复运动被转变为曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速器系统（未示出） 被连接至交通工具的至少一个驱动轮。进一步，启动器马达可经由飞轮（未示出）被连接 至曲轴40以使发动机10的启动运行能够实现。
[0020] 燃烧室30可经由进气道42接收来自进气歧管44的进气空气并且可经由排气歧 管48排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管48可经由各自的进气门52和排气门54与 燃烧室30选择性地连通。在一些实施方式中，燃烧室30可包括两个或更多个进气门和/ 或两个或更多个排气门。
[0021] 显示燃料喷射器66以提供已知作为燃料的进气道喷射进入燃烧室30上游的进气 口的配置被布置在进气歧管44中。燃料喷射器66可与经由电子驱动器68从控制器12接 收的信号FPW的脉冲宽度成比例地喷射燃料。燃料可通过包括燃料箱、燃料栗和燃料轨道 的燃料系统（未示出）被递送至燃料喷射器66。在一些实施方式中，燃烧室30可以可选地 或额外地包括直接连接至燃烧室30用于以已知为直接喷射的方式直接将燃料喷射在其中 的燃料喷射器。
[0022] 进气道42可包括具有节流板64的节气门62。在该具体的实例中，节流板64的位 置可经由提供至包括在节气门62内的电动马达或致动器的信号由控制器12改变，该配置 通常被称为电子节气门控制（ETC)。以该方式，可以操作节气门62以改变提供至燃烧室30 等其它发动机汽缸的进气空气。节流板64的位置可通过节气门位置信号TP被提供至控制 器12。进气道42可包括用于提供各自的信号MF和MP至控制器12的质量空气流量传感 器120和歧管空气压力传感器122。
[0023] 在选择运行模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统88可以经 由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。在一些实施方式中，尽管示出了火花点火部件，但 发动机10的燃烧室30或一个或多个其它燃烧室使用或不使用点火火花可以压缩点火模式 操作。
[0024] 显示排气传感器126连接至排放控制装置70上游的排气通道58。传感器126可 以是用于提供排气空燃比的指示的任何适合的传感器，诸如线性氧传感器或UEG0(通用或 宽域排气氧）、双态氧传感器或EG0、HEG0(加热型EGO)、N0x、HC或CO传感器。显示排放控 制装置70沿排气传感器126下游的排气通道58布置。装置70可以为三元催化剂（TWC)、 NOx捕集器、各种其它排放控制装置或其组合。在一些实施方式中，在发动机10的运行期 间，排放控制装置70可通过使发动机的至少一个汽缸在特定的空气/燃料比内运行周期 性地重置。显示全容积排气传感器76连接至排放控制装置70下游的排气通道58。传感 器76可以为用于提供排气空气/燃料比的指示的任何适合的传感器，诸如线性氧传感器或 UEGO (通用或宽域排气氧）、双态氧传感器或EGO、HEGO (加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。 此外，多个排气传感器可位于排放控制装置内的部分容积位置处。作为实例，实施方式可包 括中床（mid-bed)传感器以探测催化剂中