專利名稱：氧氣傳感器加熱器控制策略的制作方法
氧氣傳感器加熱器控制策略 相關(guān)申請的交叉引用 現(xiàn)在參考圖1，示出了發(fā)動機系統(tǒng)100的功能框圖?？諝?通過進氣歧管104引入發(fā)動機102。節(jié)氣門106改變引入進氣歧管104 的空氣體積?？諝馀c來自一個或更多燃料噴射器108的燃料混合，形 成空氣和燃料(A/F)混合物。A/F混合物在發(fā)動機102的一個或更多 氣缸(如氣缸110)中燃燒。在各種發(fā)動機系統(tǒng)中，如發(fā)動機系統(tǒng)IOO， 燃燒可以由來自火花塞112的火花啟動。得到的排氣從氣缸排除給排 氣系統(tǒng)114。 發(fā)動機控制模塊(ECM) 120接收氧氣傳感器116的輸出 且從其它傳感器122接收信號。其它傳感器122包括例如，歧管絕對 壓力(MAP)傳感器和進氣空氣溫度(IAT)傳感器。ECM120基于氧 氣傳感器116的輸出控制A/F混合物。此外，ECM120可以基于來自 其它傳感器122的信號控制A/F混合物。
當發(fā)動機102啟動時，氧氣傳感器116的溫度很可能低。 因而，在發(fā)動機啟動之后，氧氣傳感器116的輸出很可能不可靠。當 氧氣傳感器116的輸出不可靠時，ECM120可以獨立于氧氣傳感器116 的輸出控制A/F混合物。在其它特征中，所述加熱才莫塊還包括平均空氣質(zhì)量流量 (MAF)模塊和縮減確定模塊。所述平均MAF模塊基于跨過一定時間 周期的累積空氣質(zhì)量確定平均MAF。所述縮減確定模塊基于所述平均 MAF確定縮減因數(shù)。所述估算質(zhì)量模塊基于所述縮減因數(shù)減小估算空 氣質(zhì)量。 在其它特征中，估算空氣質(zhì)量纟皮確定，以在發(fā)動機啟動 之后從排氣系統(tǒng)內(nèi)表面去除凝結(jié)物。內(nèi)表面包括排氣系統(tǒng)內(nèi)介于所述 發(fā)動才幾和氧氣傳感器之間的表面。
—種系統(tǒng)包括發(fā)動機控制模塊，所述發(fā)動機控制模塊包 括加熱控制模塊和具有加熱器的氧氣傳感器。發(fā)動機控制模塊基于氧 氣傳感器的輸出選擇性地調(diào)節(jié)發(fā)動機的操作參數(shù)。發(fā)動機控制模塊確 定氧氣傳感器的溫度，且在所述溫度大于第一預(yù)定溫度時調(diào)節(jié)操作參 數(shù)。所述發(fā)動機控制模塊基于加熱器的電阻確定所述溫度。 在其它特征中，估算空氣質(zhì)量是預(yù)定值。累積空氣質(zhì)量 基于測量的進氣空氣質(zhì)量確定。在其它特征中，調(diào)節(jié)氧氣傳感器的溫 度包括指示加熱器功率源以調(diào)節(jié)施加到氧氣傳感器加熱器的電壓和電 流中的至少一個。 在其它特征中，估算空氣質(zhì)量被確定，以在發(fā)動機啟動 之后從排氣系統(tǒng)內(nèi)表面去除凝結(jié)物。內(nèi)表面包括排氣系統(tǒng)內(nèi)介于所述 發(fā)動機和氧氣傳感器之間的表面。所述方法還包括基于氧氣傳感器的 輸出選擇性地調(diào)節(jié)發(fā)動機的操作參數(shù)。 進一步的應(yīng)用領(lǐng)域/人在此提供的i兌明顯而易見。應(yīng)當理 解的是，說明和具體示例僅為說明的目的且并沒有意圖限制本披露的 范圍。


0020從詳細描述和附圖將更充分地理解本發(fā)明，在附圖中
以下說明本質(zhì)上僅為示范性的且絕不意圖限制本披露、
它的應(yīng)用、或使用。為了清楚起見，在附圖中使用相同的附圖標記標 識類似的元件。如在此所-使用的，短語"A、 B和C中的至少一個，，應(yīng) 當理解為意味著使用非排他邏輯或的一種邏輯(A或B或C)。應(yīng)當 理解的是，方法內(nèi)的步驟可以以不同順序執(zhí)行而不改變本披露的原理。 當氧氣傳感器的溫度達到第二溫度時，發(fā)動機控制器開 始使用氧氣傳感器的輸出。然而，在一些實施例中，發(fā)動機控制器也 可以在溫度達到第 一溫度之后使用該輸出。 噴射的燃料與空氣混合，產(chǎn)生A/F混合物?；钊?未示 出)在氣缸110內(nèi)壓縮A/F混合物。在許多應(yīng)用中，A/F混合物的燃燒 可以由來自于火花塞112的火花引發(fā)。可替換地，發(fā)動機102可以是任何適當類型的發(fā)動機，如壓燃式發(fā)動機或混合式發(fā)動機，且可能不
包括火花塞112。在許多應(yīng)用中，發(fā)動機102每個氣缸包括一個火花塞。 氧氣傳感器116包括加熱器，加熱器從加熱器功率源118 接收功率。ECM220包括加熱沖莫塊224,加熱才莫塊224控制對氧氣傳感 器116的加熱器的功率施加，從而控制氧氣傳感器116的溫度。例如， 加熱模塊224借助于指示加熱器功率源118增加或減少施加到加熱器 的功率大小而調(diào)節(jié)氧氣傳感器116的溫度?？商鎿Q地，加熱模塊224 可以借助于指示加熱器功率源118增加或減少施加到加熱器的功率的 占空比而調(diào)節(jié)該溫度。 在發(fā)動機啟動之后，發(fā)動機102產(chǎn)生的排氣的溫度4艮可 能大于排氣系統(tǒng)114的內(nèi)表面的溫度。排氣系統(tǒng)114的低溫使得通過 的排氣水蒸汽凝結(jié)，從而在發(fā)動機啟動之后在排氣系統(tǒng)114的內(nèi)表面 上可存在凝結(jié)物。更具體而言，凝結(jié)物可以在內(nèi)表面的溫度小于排氣 的露點(溫度)時形成。此外，由于例如在發(fā)動機102先前停機之后 排氣系統(tǒng)114的冷卻，凝結(jié)物可能在發(fā)動機102啟動時存在。 如果排氣系統(tǒng)114內(nèi)的氣體小于露點，由于引入較熱的 排氣和排氣系統(tǒng)114內(nèi)的較冷的氣體，可能形成凝結(jié)物。凝結(jié)物可沉 積在排氣系統(tǒng)114的內(nèi)表面上。凝結(jié)物也可以由于由例如催化轉(zhuǎn)化器 產(chǎn)生的排氣系統(tǒng)114內(nèi)壓力增加而存在。 ECM220和/或加熱沖莫塊224可確定氧氣傳感器116的溫 度。在許多應(yīng)用中，氧氣傳感器116的溫度可根據(jù)加熱器的電阻確定。 例如，ECM220可測量施加到加熱器的電壓和通過加熱器的電流，并根 據(jù)測量的電壓和電流確定加熱器的電阻?？商鎿Q地，氧氣傳感器116 的溫度可以任何適當方式確定，如通過溫度傳感器。排氣系統(tǒng)114和/或氧氣傳感器116可包括防護設(shè)備(未 示出)。防護設(shè)備可防護氧氣傳感器116不受排氣系統(tǒng)114內(nèi)的凝結(jié) 物和/或其它物質(zhì)沖擊。當防護件的溫度低(例如，低于排氣的露點) 時，凝結(jié)物可能在防護件上形成。 在發(fā)動機102啟動之后，隨著時間經(jīng)過，空氣被吸入發(fā) 動機102,發(fā)動才幾102內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱加熱排氣系統(tǒng)114。更具體而言，燃燒增加排氣系統(tǒng)114的溫度。因而，排氣系統(tǒng)114的溫度在空氣吸
入發(fā)動才幾102時增加。 當排氣系統(tǒng)114的溫度增加時，凝結(jié)物不太可能在排氣 系統(tǒng)114的內(nèi)表面上形成。在常壓時，當內(nèi)表面的溫度達到排氣的露 點時，凝結(jié)物形成將終止(直到以后的發(fā)動機啟動)。當內(nèi)表面的溫 度大于露點時，內(nèi)表面上存在的凝結(jié)物然后蒸發(fā)。凝結(jié)物蒸發(fā)的速率 也隨著內(nèi)表面溫度的增加而增加。排氣流也物理地從排氣系統(tǒng)114去 除凝結(jié)物。當發(fā)動機啟動之后足夠質(zhì)量的空氣引入發(fā)動機102中時， 凝結(jié)物最終全部從排氣系統(tǒng)114和排氣系統(tǒng)114的內(nèi)表面去除。 在其它應(yīng)用中，估算空氣質(zhì)量可以確定為/人排氣系統(tǒng)114 去除預(yù)定百分比凝結(jié)物。該百分比是可標定的，且可以設(shè)定成使得例 如在氧氣傳感器116的溫度達到潛在損壞溫度時刻之前凝結(jié)物將很可 能去除。 加熱模塊224根據(jù)累積空氣質(zhì)量和時間周期確定平均 MAF(g/s)。例如，周期可以基于在發(fā)動機啟動之后經(jīng)過了多少時間。 加熱模塊224根據(jù)平均MAF確定縮減因數(shù)(例如，0.4-1.0)。例如， 隨著平均MAF增加，縮減因數(shù)降低。加熱模塊224基于縮減因數(shù)調(diào)節(jié) 估算空氣質(zhì)量。更具體而言，加熱模塊224基于縮減因數(shù)減小估算空 氣質(zhì)量。 —旦氧氣傳感器116的溫度達到第二預(yù)定溫度，氧氣傳 感器116的輸出很可能是可靠的，且ECM220根據(jù)該輸出控制A/F混 合物。然而，在許多應(yīng)用中，ECM220可以在溫度等于第一預(yù)定溫度時 開始使用該輸出控制A/F混合物。在第一預(yù)定溫度時，氧氣傳感器116 的輸出可能延遲和/或該輸出的大小可能減小。因此，ECM220可以根 據(jù)對這些特性的認知調(diào)節(jié)A/F混合物的控制?，F(xiàn)在參考圖3,示出了加熱模塊224的示范性實施例的功 能框圖。加熱模塊224包括累積質(zhì)量模塊304、平均空氣質(zhì)量流率 (MAF)模塊306、縮減確定模塊308、和估算質(zhì)量模塊310。累積質(zhì)量沖莫塊304從MAF傳感器232接收MAF信號， 且根據(jù)MAF信號(g/s)確定累積空氣質(zhì)量(g)。例如，累積空氣質(zhì) 量可以通過以預(yù)定速率積分MAF并將單個MAF積分值求和確定。在 許多應(yīng)用中，預(yù)定速率可以為每100ms—次。 縮減確定才莫塊308基于平均MAF確定縮減因數(shù)。在許多應(yīng)用中，縮減因數(shù)是大約0.4和大約1.0之間的值，并且當平均MAF增加時，縮減因數(shù)可以減小?？s減因數(shù)可以從例如由平均MAF索引的縮減因數(shù)查詢表確定。估算質(zhì)量模塊310確定發(fā)動機啟動之后的估算空氣質(zhì)量(g)。在許多應(yīng)用中，估算質(zhì)量模塊310根據(jù)來自CT傳感器230的CT信號確定估算空氣質(zhì)量。例如，根據(jù)0.0。C的冷卻劑溫度，估算質(zhì)量才莫塊310可以確定估算空氣質(zhì)量是400.Og。 估算質(zhì)量模塊310接收縮減因數(shù)且根據(jù)所述縮減因數(shù)調(diào)節(jié)估算空氣質(zhì)量。例如，估算質(zhì)量模塊310通過將縮減因數(shù)乘以估算空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)估算空氣質(zhì)量。由此，估算質(zhì)量模塊310可減小估算空氣質(zhì)量。加熱模塊224也包括比較模塊312和溫度控制模塊314。比較模塊312將累積空氣質(zhì)量和估算空氣質(zhì)量比較。比較模塊312根據(jù)該比較指示凝結(jié)物是否已經(jīng)從排氣系統(tǒng)114去除。例如，當累積空氣質(zhì)量大于估算空氣質(zhì)量時，凝結(jié)物已經(jīng)從排氣系統(tǒng)114去除。 現(xiàn)在參考圖4，示出了加熱模塊224執(zhí)行的示范性步驟的流程圖。當發(fā)動才幾102啟動時，控制過程開始，控制過程以步驟402繼續(xù)，其中控制過程將氧氣傳感器116的溫度調(diào)節(jié)至第一預(yù)定溫度。例如，第一預(yù)定溫度可以是350°C。在步驟404,控制過程初始化加熱模塊224。例如，控制過程可初始化累積空氣質(zhì)量、平均MAF、和/或估算空氣質(zhì)量。在許多應(yīng)用中，控制過程通過將它們設(shè)定為預(yù)定值(如0)而初始化這些參數(shù)?？刂七^程然后以步驟416繼續(xù)，其中控制過程確定平均MAF。例如，平均MAF可以是自發(fā)動才幾啟動以來該時間周期內(nèi)由發(fā)動機102吸入的累積空氣質(zhì)量，如上述方程(l)所述。在步驟420中，控制過程確定縮減因數(shù)。控制過程可以基于例如平均MAF和查詢表確定縮減因數(shù)。在步驟424中，控制過程根據(jù)縮減因數(shù)調(diào)節(jié)估算空氣質(zhì)量。更具體而言，控制過程根據(jù)縮減因數(shù)減少估算空氣質(zhì)量。例如，控制過程可以通過將估算空氣質(zhì)量乘以縮減因數(shù)而調(diào)節(jié)估算空氣質(zhì)量?？刂七^程然后以步驟428繼續(xù)，其中，控制過程確定累積空氣質(zhì)量是否大于估算空氣質(zhì)量。如果是，控制過程前進到步驟432;否則，控制過程返回到步驟412。
[0072在步驟432中，控制過程調(diào)節(jié)氧氣傳感器116的溫度至第二預(yù)定溫度，且控制過程結(jié)束。由此，控制過程等待，直到凝結(jié)物已經(jīng)從排氣系統(tǒng)114中去除以后才將氧氣傳感器116加熱至第二預(yù)定溫度。更具體而言，控制過程等待直到凝結(jié)物已經(jīng)從排氣系統(tǒng)114的內(nèi)表面去除。[0073現(xiàn)在本領(lǐng)域中技術(shù)人員能夠從前述說明理解到，本披露的廣泛教示可以以多種形式實施。因此，盡管本披露包括特定的示例，由于當研究附圖、說明書和以下權(quán)利要求書時，其他修改對于技術(shù)人員來說是顯而易見的，所以本披露的真實范圍并不如此限制。
權(quán)利要求
1.一種用于氧氣傳感器的加熱模塊，包括估算質(zhì)量模塊，所述估算質(zhì)量模塊確定在發(fā)動機啟動之后從排氣系統(tǒng)去除凝結(jié)物的估算進氣空氣質(zhì)量；累積質(zhì)量模塊，所述累積質(zhì)量模塊確定在所述發(fā)動機啟動之后的累積進氣空氣質(zhì)量；和溫度控制模塊，所述溫度控制模塊在所述發(fā)動機啟動之后將測量所述排氣系統(tǒng)中氧氣的氧氣傳感器的溫度調(diào)節(jié)至第一預(yù)定溫度，并且當所述累積空氣質(zhì)量大于所述估算空氣質(zhì)量時，將所述溫度調(diào)節(jié)至第二預(yù)定溫度，其中所述第二預(yù)定溫度大于所述第一預(yù)定溫度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的加熱模塊，其特征在于還包括平均空氣質(zhì)量流量模塊，所述平均空氣質(zhì)量流量模塊基于在 一定時 間周期上的所述累積空氣質(zhì)量確定平均空氣質(zhì)量流量；和縮減確定模塊，所述縮減確定模塊基于所述平均空氣質(zhì)量流量確定 縮減因數(shù)，其中所述估算質(zhì)量模塊基于所述縮減因數(shù)減小所述估算空氣質(zhì)量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱模塊，其特征在于，所述周期基于所 述發(fā)動機啟動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的加熱模塊，其特征在于，所述估算空氣質(zhì) 量基于冷卻劑溫度確定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的加熱模塊，其特征在于，所述估算空氣質(zhì) 量是預(yù)定值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的加熱模塊，其特征在于，所述累積空氣質(zhì)量基于測量的進氣空氣質(zhì)量確定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的加熱模塊，其特征在于，所述溫度控制模 塊借助于指示加熱器功率源以調(diào)節(jié)施加到所述氧氣傳感器加熱器的電 壓和電流中的至少一個而調(diào)節(jié)所述氧氣傳感器的所述溫度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的加熱模塊，其特征在于，所述估算空氣質(zhì) 量被確定為在所述發(fā)動機啟動之后從所述排氣系統(tǒng)的內(nèi)表面去除凝結(jié) 物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的加熱模塊，其特征在于，所述內(nèi)表面包括所述排氣系統(tǒng)內(nèi)介于所述發(fā)動機和所述氧氣傳感器之間的表面。
10. —種系統(tǒng)，包括發(fā)動機控制模塊，所述發(fā)動機控制模塊包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的 力口熱模塊；和具有加熱器的氧氣傳感器，其中，所述發(fā)動機控制模塊基于所述氧氣傳感器的輸出選擇性地調(diào) 節(jié)所述發(fā)動機的操作參數(shù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機控制模 塊確定所述氧氣傳感器的所述溫度，且在所述溫度大于所述第一預(yù)定 溫度時調(diào)節(jié)所述操作參數(shù)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機控制模 塊基于所述加熱器的電阻確定所述溫度。
13. —種方法，包括確定在發(fā)動機啟動之后從排氣系統(tǒng)去除凝結(jié)物的估算進氣空氣質(zhì)量；確定所述發(fā)動機啟動之后的累積進氣空氣質(zhì)量；在所述發(fā)動機啟動之后將測量所述排氣系統(tǒng)中氧氣的氧氣傳感器 的溫度調(diào)節(jié)至笫一預(yù)定溫度；和當所述累積空氣質(zhì)量大于所述估算空氣質(zhì)量時，將所述溫度調(diào)節(jié)至 第二預(yù)定溫度，其中所述第二預(yù)定溫度大于所述第一預(yù)定溫度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于還包括基于在 一 定時間周期上的所述累積空氣質(zhì)量確定平均空氣質(zhì)量流量；基于所述平均空氣質(zhì)量流量確定縮減因數(shù)；和 基于所述縮減因數(shù)減小所述估算空氣質(zhì)量。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述周期基于所述 發(fā)動纟幾啟動。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述估算空氣質(zhì)量 基于冷卻劑溫度確定。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述估算空氣質(zhì)量 是預(yù)定值。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述累積空氣質(zhì)量基于測量的進氣空氣質(zhì)量確定。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)所述氧氣 傳感器的所述溫度包括指示加熱器功率源，以調(diào)節(jié)施加到所述氧氣傳 感器加熱器的電壓和電流中的至少一個。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述估算空氣質(zhì)量 被確定為在所述發(fā)動機啟動之后從所述排氣系統(tǒng)內(nèi)表面去除凝結(jié)物。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)表面包括所 述排氣系統(tǒng)內(nèi)介于所述發(fā)動機和所述氧氣傳感器之間的表面。
22. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于還包括基于所述氧氣 傳感器的輸出選擇性地調(diào)節(jié)所述發(fā)動機的操作參數(shù)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于還包括 確定所述氧氣傳感器的所述溫度；和當所述溫度大于所述第一預(yù)定溫度時，調(diào)節(jié)所述操作參數(shù)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述溫度基于所述 氧氣傳感器的加熱器的電阻確定。
全文摘要
本發(fā)明涉及氧氣傳感器加熱器控制策略。一種用于氧氣傳感器的加熱模塊包括估算質(zhì)量模塊、累積質(zhì)量模塊、和溫度控制模塊。所述估算質(zhì)量模塊確定在發(fā)動機啟動之后從排氣系統(tǒng)去除凝結(jié)物的估算進氣空氣質(zhì)量。所述累積質(zhì)量模塊確定在發(fā)動機啟動之后的累積進氣空氣質(zhì)量。所述溫度控制模塊在發(fā)動機啟動之后將測量排氣系統(tǒng)中氧氣的氧氣傳感器的溫度調(diào)節(jié)至第一預(yù)定溫度，當累積空氣質(zhì)量大于估算空氣質(zhì)量時，將溫度調(diào)節(jié)至第二預(yù)定溫度，其中所述第二預(yù)定溫度大于所述第一預(yù)定溫度。
文檔編號G01N27/406GK101592095SQ20081017802
公開日2009年12月2日 申請日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者D·W·麥克金, J·A·塞爾, J·F·阿當斯, J·R·弗德約, J·W·西基南, L·A·阿瓦隆 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司