用于识别和缓解空气-燃料不平衡故障的双hego方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆，更具体地，涉及用于识别和缓解空气-燃料不平衡故障的双HEGO方法。
【背景技术】
[0002]现代车辆使用三效催化剂(TWC)用于汽油发动机的排气后处理。随着政府对汽车排放的监管趋紧，使用反馈控制来充分地监管发动机空气燃料比(AFR)。一些车辆在TWC的上游具有通用排气氧(UEGO)传感器并在TWC的下游具有加热排气氧(HEGO)传感器以将AFR控制在理想配比附近。这通过将AFR调节至理想配比附近的设定点来实现，而理想配比附近的设定点又基于HEGO电压与预定的HEGO电压设定点的偏差进行精调。
[0003]然而，发动机汽缸的物理几何结构和布置在排气系统中产生不均匀的、分区的排气流量条件。各个故障，例如汽缸之间的AFR不平衡，会加剧此不均匀的、分区的排气流量条件，从而UEGO传感器可能不能相同地检测所有汽缸。当由于汽缸的具体故障，例如某个具体汽缸的进气歧管泄漏、燃料喷射器问题、个别汽缸排气再循环通道不平衡、或者燃料流量输送问题，导致一个或多个汽缸中的AFR不同于其他汽缸时，会发生汽缸之间的ARF不平衡。检查具有空气-燃料不良分配的汽缸需要相当大的不平衡。当有偏差的空气/燃料混合物直接馈送至催化剂时，这会导致相当多的原料气排放(例如一氧化碳(CO)或氮氧化物(NOx))直接流至尾管，从而压倒实现短时偏离理想配比的储氧缓冲剂。
【发明内容】
[0004]本文中的发明人已认识到上述问题并已设计各种方法来解决它们。具体而言，提供用于识别和缓解具体发动机汽缸的空气-燃料不平衡故障的系统和方法。在一个实施例中，一种方法包括通过将来自排气氧传感器的时间对齐读数进行比较，排气氧传感器在催化剂的下游的排气通道内彼此对称地对置定位。这样，可准确地检测不均匀排气流量中的空气-燃料不平衡故障。当检测到空气-燃料不平衡平衡时就采取缓解措施，从而导致尾管排放减少。
[0005]在另一实施例中，一种方法包括:通过将来自排气氧传感器的时间对齐读数进行比较来指示汽缸不平衡，排气氧传感器在催化剂的下游的排气通道内彼此对称地对置定位；以及选择排气氧传感器的其中一个以用于外环控制。这样，可识别具体汽缸的浓/稀空气-燃料不平衡故障。
[0006]在另一实施例中，一种方法包括:通过将来自排气氧传感器的时间对齐读数进行比较来指示汽缸不平衡，排气氧传感器在催化剂的下游的排气通道内彼此对称地对置定位；选择排气氧传感器的其中一个以用于外环控制；以及顺序地调节至各个汽缸的燃料以指示哪个汽缸不平衡。这样，可识别空气-燃料不平衡故障的具体汽缸并缓解故障以将尾管排放维持在监管水平内。
[0007]单独使用或者结合附图使用【具体实施方式】，本发明的上述优点和其他优点以及特征将变得一目了然。
[0008]应理解，提供上述
【发明内容】
是为了以简单形式引入在【具体实施方式】中进一步描述的概念汇集。并不旨在明确所主张的主题的关键或必需特征，所主张的主题的范围由前文中的权利要求书唯一地确定。另外，所主张的主题并不限于解决上文或本发明的任何部分中所述的任何缺点的实施方案。
【附图说明】
[0009]图1显示实例车辆系统的示意图；
[0010]图2显示实例催化剂控制架构的示意图；
[0011]图3显示高级流程图，示出用于识别和缓解空气-燃料不平衡故障的实例方法；
[0012]图4显示高级流程图，示出用于识别和缓解空气-燃料不平衡故障的实例方法；
[0013]图5显示一组曲线图，示出没有空气-燃料不平衡故障的车辆数据的实例结果；
[0014]图6显示一组曲线图，示出具有浓空气-燃料不平衡故障的车辆数据的实例结果;
[0015]图7显示一组曲线图，示出具有稀空气-燃料不平衡故障的车辆数据的实例结果;
[0016]图8显示在存在浓空气-燃料不平衡故障时所产生的尾管排放的曲线图。
【具体实施方式】
[0017]本发明关于识别和缓解空气-燃料不平衡故障。具体而言，描述了用于识别和缓解针对发动机汽缸的空气-燃料不平衡故障的方法和系统。可在车辆(例如图1中示出的车辆系统)中实施所述系统和方法。如图2中所示，车辆可包括多缸发动机系统和排气后处理系统。如果多个汽缸中的一个具有空气-燃料不平衡故障，排气流可能不均匀且单个排气氧传感器可能不会检测到不平衡，直到不平衡很大。为检测和校正上述不平衡故障，可如所示包括多个排气氧传感器。这些排气氧传感器可包括催化剂控制架构，催化剂控制架构包括内部控制回路和外部控制回路。图3和图4示出用于识别和缓解针对汽缸的空气-燃料不平衡故障的方法。图5至图7显示实例数据用于演示图3和图4中所示出的方法，而图8显示针对不同控制方法的实例排放结果。
[0018]图1示出用于显示多缸发动机10的一个汽缸的示意图，多缸发动机10可包含在汽车的推进系统中。发动机10可至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置130来自车辆操作员132的输入进行控制。在本实例中，输入装置130包括油门踏板和用于产生踏板比例位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机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内。活塞36可连接至曲轴40以便将活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。可将曲轴40经由中间传动系统连接至车辆的至少一个驱动轮。另外，可将启动马达经由飞轮连接至曲轴40以实现发动机10的启动操作。
[0019]燃烧室30可经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气并可经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可经由各自的进气阀52和排气阀54选择性地与燃烧室连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或更多个进气阀和/或两个或更多个排气阀。在本实施例中，进气阀52和排气阀54可经由一个或多个凸轮通过凸轮致动进行控制并可利用可由控制器12操作以改变气门动作的凸轮轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个。进气阀52和排气阀54的位置可分别由位置传感器55和57确定。在替代实施例中，进气阀52和/或排气阀54可由电动阀致动进行控制。例如，汽缸30也可替代地包括经由电动阀致动控制的进气阀和经由凸轮致动控制的排气阀，包括CPS系统和/或VCT系统。
[0020]在一些实施例中，发动机10的每一汽缸都可构造为带有一个或多个燃料喷射器用于向该汽缸提供燃料。作为非限制性实例，汽缸30显示为包括一个燃料喷射器66，燃料喷射器66从燃料系统172获得燃料供应。燃料喷射器66显示为直接连接至汽缸30，用于与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号的脉宽FPW成比例地直接向汽缸30中喷射燃料。这样，燃料喷射器66提供所谓的向燃烧汽缸30内直接喷射(后文中也称为“DI”)燃料。
[0021]应理解，在替代实施例中，喷射器66可为向汽缸30上游的进气道内提供燃料的进气道喷射器。还应理解，汽缸30可接收来自多个喷射器的燃料，例如多个进气道喷射器、多个直接喷射器或者它们的组合。
[0022]继续图1，进气通道42可包括节气门62，节气门62具有节气门板64。在此具体实例中，节气门板64的位置可通过控制器12经由提供给节气门62包含的电动马达或致动器的信号进行变化，该构造通常称为电子节气门控制(ETC)。这样，可操作节气门62以改变提供给燃烧室30连同其他发动机汽缸的进气。节气门板64的位置可通过节气门位置信号TP提供给控制器12。进气通道42可包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器120，用于向控制器12提供相应的信号MAF和MAP。
[0023]在选择的运行模式下，点火系统88可响应于来自控制器12的点火提前信号SA向燃烧室30提供点火火花。尽管显示有火花点火部件，在一些实施例中，可按压缩点火模式(带或不带点火火花)操作燃烧室30或发动机10的一个或多个其他燃烧室。
[0024]上游排气传感器126显示为连接至排放控制装置70的上游的排气通道48。上游传感器126可为用于提供排气空气-燃料比率的指示的任何合适的传感器，例如线性宽带氧传感器或UEGO (通用或宽域排气氧)、双态窄带氧传感器或EG0、HEG0 (加热的EGO)、Ν0χ、HC或CO传感器。在一个实施例中，上游排气传感器126是构造为提供与排气中存在的氧量成比例的输出(例如电压信号)的UEG0。控制器12使用该输出来确定排气空气-燃料比率。
[0025]排放控制装置70显示为沿排气传感器126的下游的排气通道48布置。装置70可为三效催化剂(TWC)，其构造为减少NOx并对CO和未燃烧的碳氢化合物进行氧化。在一些实施例中，装置70可为NOx捕集器、各种其他排放控制装置或者它们的组合。
[0026]第二个下游排气传感器128显示为连接至排放控制装置70下游的排气通道48。下游传感器128可为用于提供排气空气-燃料比率的指示的任何适用传感器，例如UEG0、EGO,HEGO等。在一个实施例中，下游传感器128是经构造以指示流经催化剂的排气的相对加浓或减稀的HEG0。因此，HEGO可提供转换点形式的输出，或者排气从稀转换至浓的点处的电压信号。
[0027]第三个下游排气传感器129显示为连接至排放控制装置70的下游的排气通道48并与HEGO传感器128对称地对置。下游传感器129可为用于提供排气空气_燃料比率的指示的任何适用传感器，例如UEGO、EGO、HEGO等。在一个实施例中，下游传感器129是经构造以指示流经催化剂的排气的相对加浓或减稀的HEGO。因此，HEGO可提供转换点形式的输出，或者排气从稀转换至浓的点处的电压信号。
[0028]另外，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可将期望部分的排气经由EGR通道140从排气通道48送到进气通道42。提供给进气通道42的EGR的数量可被控制器12经由EGR阀门142改变。另外，EGR传感器144可布置在EGR通道内并提供排气的压力、温度和浓度中的一个或多个的指示。在某些条件下，可使用EGR系统调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。
[0029]控制器12在图1中显示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的在本具体实例中显示为只读存储器芯片106的电子存储介质、随机存储存储器108、保持活跃存储器110和数据总线。除前面论述的信号外，控制器12还可接收来自连接至发动机10的传感器的各个信号，包括来自质量空气流量传感