專利名稱：NO_x傳感器補償?shù)闹谱鞣椒?br> 技術領域：
本發(fā)明涉及用于測量來自機動車輛的排放的氣體傳感器，特別是涉及用于測量來 自機動車輛的氮氧化物(NOx)排放的氣體傳感器。
背景技術：
在內(nèi)燃發(fā)動機的排氣中具有諸如氮氧化物(例如NO和NO2)的各種排放物。為了 減少來自機動車輛的排放，通過利用諸如催化轉化器的排氣系統(tǒng)部件調(diào)節(jié)排放。此外，使用 包括NOx傳感器的各種氣體傳感器檢測排氣中的排放物。在運行期間，排氣中的NOx的精確測量依賴于NOx傳感器的溫度控制。美國專利 6，228，252描述一種通過NOx傳感器的溫度檢測修正該傳感器的NOx濃度測量的方法。在 所引用的參考文件中，NOx傳感器的溫度檢測通過測量氣體濃度測量室的內(nèi)阻來實現(xiàn)，因為 內(nèi)阻與溫度有關。根據(jù)NOx傳感器溫度與目標溫度的測量偏差，可以調(diào)節(jié)NO濃度測量。與 傳感器的目標溫度的偏差，例如，可以由于排氣溫度的突然變化，或由于排氣流率的突然變 化而發(fā)生。因此，可以檢測NOx傳感器的溫度，并且在偏差的情況下，可以修正NO測量而不 需要附加的溫度檢測元件。但是，通過測量氣體濃度測量室的內(nèi)阻來測量NOx傳感器的內(nèi)部溫度需要暫時中 止測量NOx濃度。具體說，該方法依賴于對測量室的端子施加恒定的電壓，或施加恒定的電 流通過測量室，用于計算測量室的電阻，并且因此計算測量室的溫度。通過檢測通過該測量 室的電流來測量NOx濃度，該電流與NOx濃度成比例變化。給出對測量溫度和測量NOx濃度 的不同要求，這些測量可以是以時間成倍數(shù)的，并且當NOx傳感器不測量NOx濃度或不測量 傳感器溫度時可能有數(shù)倍。而且，即便該溫度能夠以某種方式被測量并且在瞬態(tài)狀態(tài)期間 被使用，瞬態(tài)的NOx讀數(shù)誤差仍然可能產(chǎn)生，例如，由于溫度讀數(shù)的慢響應、系統(tǒng)影響、各測 量室之間的溫度差等。換句話說，即便用這種描述的溫度修正，在瞬態(tài)狀態(tài)期間仍然可能產(chǎn) 生錯誤的NOx讀數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在這里發(fā)明人已經(jīng)認識到上述問題，并且已經(jīng)提出解決這些問題的方法。因此，在 一個示例中，公開一種方法，該方法包括根據(jù)瞬態(tài)發(fā)動機排氣狀態(tài)調(diào)節(jié)NOx濃度。可以考慮 各種瞬態(tài)發(fā)動機排氣狀態(tài)，例如，排氣流率的變化、排氣溫度的變化和/或排氣O2濃度的變 化。而且，該方法可以考慮上述參數(shù)的變化速率，或其他這樣的指示值。在一個具體示例中，該方法可以包括根據(jù)排氣流率的變化速率生成用于來自NOx 傳感器的NOx濃度讀數(shù)的修正值，并且利用該修正值修正NOx濃度讀數(shù)。以這種方式，能夠 在瞬態(tài)發(fā)動機狀態(tài)期間比較連續(xù)地監(jiān)控NOx濃度。而且，應當指出，除了根據(jù)瞬態(tài)排氣流狀態(tài)的修正之外，也可以利用各種附加的修 正，例如根據(jù)NOx傳感器溫度、排氣溫度等的修正。根據(jù)另一方面，提供一種用于在發(fā)動機運行期間控制發(fā)動機的方法。該發(fā)動機包括排氣、和具有連接于該發(fā)動機排氣的加熱器的NOx傳感器。該方法包括，當加熱器的調(diào)節(jié) 不能將NOx傳感器的溫度保持在希望的溫度時，根據(jù)排氣流率的變化率產(chǎn)生用于來自叫傳 感器的度讀數(shù)的修正。在一個實施例中，該方法還包括利用修正值修正NOx濃度讀數(shù)， 并且在瞬態(tài)狀態(tài)期間調(diào)節(jié)NOx傳感器的加熱器。在另一個實施例中，該修正還根據(jù)排氣溫 度變化率、加熱器電流變化率和排氣中的過量的O2濃度百分比變化率的其中一個或多個。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中瞬時排氣狀態(tài)包括加熱器電流的變化率何時大于 閾值。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中產(chǎn)生修正值包括通過發(fā)動機控制系統(tǒng)實時計算修 正值。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種在發(fā)動機運行期間控制發(fā)動機的方法，該發(fā)動 機具有排氣和包括連接到該發(fā)動機排氣的加熱器的NOx傳感器，該方法包括當加熱器的調(diào) 節(jié)不能夠?qū)Ox傳感器的溫度保持在希望的溫度時，基于排氣流的時間變化率，產(chǎn)生從NOx 傳感器讀取的NOx濃度的修正。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該方法進一步包括使用修正值修正NOx濃度讀數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該方法進一步包括在瞬態(tài)狀態(tài)期間調(diào)節(jié)NOx傳感器的 加熱器。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中修正進一步基于排氣溫度變化率、加熱器電流變 化率和排氣中的過量的O2濃度百分比變化率中的一個或多個。應當理解，提供上述概要以簡單的方式介紹選擇的概念，這些概念在詳細描述中 進一步描述。這并不意味著它就是所主張的主題的關鍵或基本特征、權利要求唯一地所限 定的范圍。而且，所主張的主題不限于解決上面提到的任何缺點的裝置或本發(fā)明的任何部 分。


圖1示出包括排氣系統(tǒng)的內(nèi)然發(fā)動機的示例性氣缸的示意圖，該排氣系統(tǒng)包括催 化劑和NOx傳感器。圖2示出示例性NOx傳感器的示意圖。圖3示出根據(jù)包括來自NOx傳感器的NOx濃度讀數(shù)的發(fā)動機運行狀態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)動機 的程序的流程圖。
具體實施例方式這里所描述的方法的各種示例可以用關于包括催化劑和NOx傳感器的示例性發(fā)動 機和排氣系統(tǒng)來理解，例如圖1中所示的發(fā)動機和排氣系統(tǒng)。示例性的NOx傳感器示于圖 2。由NOx傳感器紀錄的NOx濃度隨著NOx傳感器溫度而定，NOx傳感器溫度可以隨著通過各 種瞬態(tài)狀態(tài)的發(fā)動機循環(huán)而變化。因此，來自NOx傳感器的讀數(shù)可以根據(jù)發(fā)動機狀態(tài)實時 修正。而且，可以根據(jù)圖3的高階流程圖中所描述的發(fā)動機運行狀態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)動機和NOd. 感器加熱器。圖1示出示例性的內(nèi)燃發(fā)動機10，該內(nèi)燃發(fā)動機10包括多個燃燒室，這里只顯示 其中一個。發(fā)動機10可以由發(fā)動機電子控制器12控制。在一個示例中，發(fā)動機10可以是通用共軌直接噴射柴油發(fā)動機。發(fā)動機10的燃燒室30包括具有設置在其中并連接于曲軸40的活塞36的燃燒室 壁32。所示的燃燒室30經(jīng)由進氣門52和排氣門54與進氣歧管44和排氣歧管48連通。 雖然這個示例示出單個進氣門和排氣門。但是一個或多個氣缸可以包括多個進氣和/或排氣門。所示的燃料噴嘴66直接連接于燃燒室30，用于經(jīng)由電子驅(qū)動器68與從控制器12 接收的信號FPW的脈沖寬度成比例地直接將液體燃料提供給燃燒室中。燃料可以通過包括 燃料箱、燃料泵和通用燃料管路(未示出)的燃料系統(tǒng)(未示出)提供。在一些實施例中， 發(fā)動機10可以包括多個燃燒室，每個具有多個進氣和/或排氣門。進氣歧管44可以包括節(jié)氣門主體42并且可以包括具有節(jié)流板64的節(jié)氣門62。 在這個具體示例中，節(jié)流板64的位置可以經(jīng)由提供給電機或致動器的信號由電子控制器 12改變，該致動器包括有節(jié)氣門62，一種通常稱之為節(jié)氣門電子控制(ECT)的結構。以這 種方式，節(jié)氣門62可以被操作，以改變供給其他發(fā)動機氣缸中的燃燒室30的吸入空氣。節(jié) 流板64的位置可以通過節(jié)氣門位置信號TP提供給控制器12。進氣歧管42還可以包括用 于為控制器12提供相應信號MAF和MAP的質(zhì)量空氣流傳感器120和歧管空氣壓力傳感器 122。所示的催化轉化器70與排氣歧管48連通。在一些實施例中，催化轉化器70可以 是稀薄NOx收集器(LNT)，它可以包括諸如銠(Rh)的各種貴金屬。在一個可選實施例中，催 化轉化器70可以利用選擇性催化還原(SCR)。在這種具體示例中，催化轉化器70的溫度 可以由溫度傳感器124提供。在另一個實施例中，催化轉化器70的溫度可以從發(fā)動機運行 推斷出。所示的排放控制系統(tǒng)72在催化轉化器70的下游。排放控制系統(tǒng)72可以包括排 放控制裝置76，在一個示例中，它可以是柴油微粒濾清器(DPF)。該DPF可以主動或被動運 行，并且過濾介質(zhì)可以是各種類型的材料和幾何結構。一種示例性結構包括壁流陶瓷整料， 該壁流陶瓷整料包括插入相對端的替代通道，因此迫使排氣流通過微粒物質(zhì)沉積在其上的 相鄰通道的公用壁。雖然這個示例示出催化轉化器70在DPF的上游，但是DPF也可以設置在催化轉化 器70的上游。雖然催化轉化器70和DPF通常被看做分開的實體，但是可以將組合催化轉化器70 和DPF兩者組合在一個基質(zhì)上，例如，用NOx儲存劑(storage agent)和鉬族金屬涂覆的壁 流陶瓷DPF元件。為了提供發(fā)動機運行和/或排氣空氣燃料比的更精確的控制，可以在排氣系統(tǒng)中 使用諸如用90、92和94所示的一個或多個排氣傳感器。而且，各種附加的排氣傳感器也可 以用在排放控制系統(tǒng)72中，例如用92表示的各種NOx傳感器、氨傳感器等。排氣的附加的 性質(zhì)可以用各種附加的傳感器測量，例如，用94表示的溫度傳感器、質(zhì)量空氣流傳感器等。 在一個另外的實施例中，排氣溫度和空氣流可以從發(fā)動機運行推斷出。在一個示例中，如圖1所示，傳感器92與控制器12連通。但是，控制系統(tǒng)可以包 括多個控制器，例如控制器12.，其中控制器可以用網(wǎng)絡連接在一起，或者相互連通。例如， 傳感器92可以包括微處理器，為了諸如溫度的各種因素用來執(zhí)行修正NOx傳感器的讀數(shù)的 一個或多個運行，該NOx傳感器的讀數(shù)傳遞給控制器12并且為了其他各種因數(shù)被進一步修正，例如排氣流率的變化、排氣溫度或這里所述的其他因素。系統(tǒng)72還可以包括還原劑噴嘴，例如設置在發(fā)動機排氣(未示出)中的燃料噴 嘴。而且，該系統(tǒng)可以包括轉化裝置，以將燃料轉化為裂化的H2、C0和部分氧化的HCs，用于 噴射到排氣中，因而能夠改善還原性能。也可以用其他方法將還原劑提供給排氣，例如富燃燒。圖1中控制器12被示為微處理器(CPU)，其包括微處理單元102、輸入/輸出接 口 104、執(zhí)行程序和校準值的電子儲存介質(zhì)以及數(shù)據(jù)總線(I/O)，電子儲存介質(zhì)在這個具體 示例中示為只讀存儲器(ROM)芯片106、隨機存取存儲器(RAM) 108、保活存儲器(KAM) 110。 控制器12可以包括指令，例如能夠被控制器執(zhí)行的存儲在計算機可讀介質(zhì)中的編碼。除了 前面所討論的那些信號之外，所示的控制器12還接收來自連接于發(fā)動機10的傳感器的各 種信號，包括來自連接于冷卻套管114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)；給出 發(fā)動機速度(RPM)指示的來自連接于曲軸40的霍爾效應傳感器118的表面點火感測信號 (PIP)；來自節(jié)氣門位置傳感器120的節(jié)氣門位置(TP)；以及來自傳感器122的歧管絕對壓 力信號MAP。發(fā)動機10的燃燒可以是各種類型，隨著運行狀態(tài)而定。雖然圖1示出壓縮點火發(fā) 動機，但是應當理解，這里所示的實施例也可以用在任何合適的發(fā)動機中，包括但不限于， 柴油和汽油壓縮點火發(fā)動機?；鸹c火發(fā)動機、直接或進氣口噴射發(fā)動機等。而且，可以用 各種燃料和/或燃料混合物，例如柴油、生物柴油、汽油、乙醇、壓縮天然氣(CNG)、H2等。圖2示出構造成測量排放物流中的NOx氣體濃度的NOx傳感器200的示例性實施 例的示意圖。例如，傳感器200可以作為圖1中的傳感器90、92、和94工作。傳感器200包 括多層設置成堆疊結構的一個或多個陶瓷材料。在圖2的實施例中，六個陶瓷層被示為層 201、202、203、204、205和206。這些層包括能夠傳導離子氧的一層或多層固體電解質(zhì)和不 能傳導氧離子或電子的一層或多層電介質(zhì)。合適的固體電解質(zhì)的示例包括但不限于鋯氧化 物基材料。而且，在一些實施例中，加熱器232可以設置在各層之間(或，要不然與各層熱 連通)，以增加固體電解質(zhì)的層的離子導電性。雖然所示的NOx傳感器由六層陶瓷層形成， 但是應當理解，NOx傳感器可以包括任何其他合適的數(shù)目的陶瓷層。層202包括多孔材料或形成第一擴散路徑210。第一擴散路徑210構造成通過擴 散將排氣引進第一內(nèi)腔212中。第一對泵送電極214和216設置成與內(nèi)腔212連通，并且 構造成通過層201從內(nèi)腔212將選擇的排氣組分電化學地泵送到傳感器200的外面。一般 而言，從內(nèi)腔212泵送到傳感器200外面的物質(zhì)可以是與希望的分析物的測量干擾的物質(zhì)。 例如，當氧在比NOx低的電勢下被分解并且被泵送時，分子氧(例如，O2)能夠潛在地與NOx 傳感器中的NOx的測量干擾。因此，第一泵送電極214和216可以用來從內(nèi)腔212內(nèi)除去 分子氧，以減少與該傳感器內(nèi)的NOx濃度相關的該傳感器內(nèi)的氧的濃度。第一擴散路徑210可以構造成使排氣的一個或多個組分，包括但不限于分析物和 干擾組分，能夠以比干擾組分更加限制的速率擴散到內(nèi)腔212中，能夠被第一對泵送電極 214和216電化學地泵送出。以這種方式，幾乎所有的氧氣可以從第一內(nèi)腔212中除去，以 減少由氧引起的干擾作用。在這里，第一泵送電極對214和216可以被叫做O2泵送單元。將氧電化學地泵送到第一內(nèi)腔212的外面的過程包括在第一泵送電極對214和 216上施加足以分解分子氧，但是不足以分解NOx的電壓Vlptl。由于用于第一擴散路徑210的選擇的材料具有適當?shù)偷难鯏U散速率，第一泵送電極對214和216之間的離子電流Iptl可以 通過氣體能夠擴散到該室中的速率，而不是O2泵送單元的泵送速率所限制，氣體擴散到該 室中速率與排氣中的氧的濃度成正比。這可以使氧的絕大多數(shù)能夠從第一內(nèi)腔212泵送， 而使NOx氣體能夠留在第一內(nèi)腔212中。為了在第一泵送電極對214、216上施加電勢Vlptl, 可以監(jiān)控第一泵送電極214和基準電極228之間的電壓Vtl，以提供反饋控制。傳感器200還可以包括被第二擴散路徑218與第一內(nèi)腔分開的第二內(nèi)腔220。第 二擴散路徑218構造成使排氣能夠從第一內(nèi)腔212擴散到第二內(nèi)腔220中。第二泵送電極 222可以選擇地設置成與第二內(nèi)腔220的連通。第二泵送電極222可以與電極216 —起設 置在適當?shù)碾妷篤ipi下，以從第二內(nèi)腔220除去額外的剩余氧。第二泵送電極222和216在 這里可以叫做第二泵送電極對或剩余O2監(jiān)控元件。可選地，第二泵送電極222可以構造成 保持第二內(nèi)腔220內(nèi)的基本不變的氧濃度。在一些實施例中，(Vlptl)可以近似等于(Vlpl)， 而在其他實施例中(Vlptl)和(Vlpl)可以不同。雖然所示的實施例利用電極216從第一內(nèi)腔 212和從第二內(nèi)腔220泵送氧，但是應當理解單個電極(未示出)可以與電極222 —起使用 以形成另一個電極對從第二內(nèi)腔220泵送氧?？梢员O(jiān)控第二泵送電極222和基準電極228 上的電壓V1以提供反饋控制，用于在第二泵送電極對222、216上施加電壓Vlpl。第一泵送電極314和第二泵送電極222可以用各種合適的材料制造。在一些實施 例中，第一泵送電極314和第二泵送電極222可以至少部分地用使基本把NOx排出在外的 分子氧的分解受催化作用的材料制造。這種材料的示例包括但不限于包含鉬和/或金的電 極。傳感器200還包括測量電極226和基準電極228。測量電極226和基準電極228 在這里可以叫做測量電極對。基準電極228至少部分地設置在基準導管230內(nèi)或者要不然 暴露于基準導管230。在一個實施例中，基準導管230可以對大氣敞開，并且可以叫做基準 空氣導管。在另一個實施例中，基準導管230可以被層236與大氣隔離，使得從第二內(nèi)腔 220泵送的氧可以聚集在該導管內(nèi)，因此基準導管230可以叫做氧導管。測量電極226相對于基準電極228可以設置在足夠的電壓下，以將NOx泵送到第二 內(nèi)腔220的外面。而且，測量電極226可以至少部分地由使任何NOx的分解或還原催化作用 的材料制造。例如，測量電極226可以至少部分地用鉬和/或銠制造。由于NOx還原成N2, 產(chǎn)生的氧離子從第二內(nèi)腔220電化學的泵送。傳感器輸出基于流過測量電極226和基準電 極228的泵送電流，該電流與第二內(nèi)腔220中的NOx濃度成比例。因此，電極對226和228 在這里可以叫做NOx泵送單元。傳感器200還包括校準電極234。校準電極234用來根據(jù)關于參考電極228的能 斯脫(Nemst)電壓(Vn)測量在第二內(nèi)腔220中的剩余氧濃度。因此，校準電極234和基準 電極228在這里可以叫做剩余O2監(jiān)控元件。正如圖2所示，校準電極234設置在與測量電 極226相同的固體電介質(zhì)層203上。通常，校準電極234設置成空間鄰近測量電極226。這 里所用的術語“空間鄰近”是指校準電極234處在與測量電極226相同的空間容積中(例 如，第二內(nèi)腔220)。而且，將校準電極234設置成緊密接近測量電極226可以減少由于在在 測量電極和校準電極兩個電極之間的氧濃度梯度引起的在這兩個電極處的氧濃度的之差 的量值。這可以更精確地測量剩余氧濃度?？蛇x地，校準電極234和測量電極226可以設 置在不同的固體電解質(zhì)層上。例如，校準電極234可以設置在固體電介質(zhì)層201上而不是層203上。應當理解，所示的校準電極位置和結構僅僅是示例性的，并且校準電極234可以 具有能夠獲得剩余氧的測量的任何合適的位置和結構。而且，雖然所示的實施例利用電極 228作為校準電極對的基準電極，但是應當理解，單個的電極(未示出)可以與校準電極 234 一起使用以形成另一個校準電極對結構。應當理解，這里描述的NOx傳感器只是NO5Jt感器的示例性實施例，并且NOx傳感器 的其他實施例可以具有附加的和/或可另外的特征和/或結構。例如，在一些實施例中，NOx 傳感器可以只包括擴散路徑和一個內(nèi)腔，因而將第一泵送電極和測量電極設置在同一個內(nèi) 腔中。在這樣的實施例中，校準電極可以設置成鄰近測量電極，以便能夠確定在測量電極處 或其附近的排氣的剩余氧濃度，而受到的氧濃度梯度的影響最小。NOx傳感器被校準，并且因此，當NOx傳感器的溫度處在設置點溫度(例如，活化溫 度時)，能夠給出精確的NOx濃度讀數(shù)。當NOx傳感器具有加熱器時，該加熱器和反饋控制 系統(tǒng)可以用來將NOx傳感器保持在其活化溫度。但是，瞬態(tài)發(fā)動機狀態(tài)可以引起NOx傳感器 的溫度從其活化溫度擾動。例如，當顯著增加的排氣流過傳感器，并且傳感器加熱器不能夠 將NOx傳感器的溫度保持在目標值時，NOx傳感器的溫度可以降低。作為另一個示例，排氣 的溫度可以瞬時增加或減少，引起NOx傳感器溫度相應地暫時升高或降低。雖然來自活化 溫度的變化將產(chǎn)生錯誤的NOx濃度讀數(shù)，但是，如果NOx傳感器的溫度能夠被確定，或根據(jù)這 里所述的發(fā)動機運行狀態(tài)精確地估算，那么該讀數(shù)能夠被修正。確定NOx傳感器的溫度的一種方法是測量O2泵送單元、NOx泵送單元和剩余O2監(jiān)控 元件的內(nèi)阻，元件的內(nèi)阻隨著該元件的溫度而定，因此元件的內(nèi)阻隨著溫度的變化而變化。 例如，當溫度增加時，內(nèi)阻減小。具有用于檢測一組電極的內(nèi)阻的各種方法。下面的示例將參考氧泵送單元來描 述；但是，該方法可以應用于任何前面提到的各種元件。用于確定O2泵送單元的內(nèi)阻的一 種方法是施加恒定的電流通過電極214和216從十分之一微妙到幾十秒的一段時間。施加 恒定的電流時，可以測量電極214和216上的電壓，因此可以用歐姆定律計算電阻。用于確 定O2泵送單元的內(nèi)阻的第二種方法是在電極214和216上施加恒定的電壓從十分之一微 妙到幾十秒的一段時間。施加恒定的電壓時，可以測量通過電極214和216的電流，因此可 以用歐姆定律計算電阻。利用前述的方法測量電阻，并且因此測量NOx傳感器的溫度的一個缺點是而“農(nóng)度 不能與溫度測量同時測量。換句話說，在進行測量電阻時不能測量NOx濃度。但是，這種限 制可以通過監(jiān)控引起NOx傳感器的溫度波動的參數(shù)，然后根據(jù)這些參數(shù)修正NOx濃度讀數(shù)， 而不是直接測量NOx傳感器中的電極之間的電阻來克服，或除了直接測量NOx傳感器中的電 極之間的電阻之外，還修正NOx濃度讀數(shù)來克服。圖3示出在各種發(fā)動機運行狀態(tài)期間用于調(diào)節(jié)發(fā)動機的程序300。例如，當發(fā)動機 狀態(tài)處于穩(wěn)定狀態(tài)時，可以根據(jù)測量的NOx濃度水平來調(diào)節(jié)發(fā)動機；當發(fā)動機狀態(tài)處于瞬態(tài) 性質(zhì)時，根據(jù)修正的NOx濃度來調(diào)節(jié)發(fā)動機。程序300在310開始，在310可以監(jiān)控并紀錄 一組發(fā)動機運行狀態(tài)。一些發(fā)動機運行狀態(tài)可以用于進一步的計算?？梢员O(jiān)控來自NOd. 感器的NOx濃度輸出。正如上文所討論的，如果NOx傳感器的溫度在活化溫度NOx濃度輸出 可以是精確的。但是，如果NOx傳感器的溫度不同于活化溫度，則NOx濃度輸出可以需要修正。施加于NOx傳感器加熱器的電流可以直接測量，或可以從加熱器控制系統(tǒng)計算。排氣空 氣流可以由設置在排氣路徑中某處的諸如傳感器90或94的質(zhì)量空氣流傳感器測量，或者 可以從許多傳感器推斷出。排氣空氣溫度可以由諸如傳感器90或94的溫度傳感器測量， 或者可以從許多傳感器推斷出。其他感興趣的發(fā)動機運行狀態(tài)包括環(huán)境空氣溫度、排氣中 的O2濃度百分比、發(fā)動機增壓水平、發(fā)動機速度、壁時鐘時間(例如，從排氣流動瞬態(tài)過程 開始已經(jīng)過去的時間量)等。應當理解，這里公開的發(fā)動機運行狀態(tài)在性質(zhì)上是示例性的， 并且這些特定的發(fā)動機運行狀態(tài)不被看作限制意義，因為許多變化是可能的。程序300從 310進行到320。在320，判斷NOx傳感器是否已經(jīng)被預熱到活化溫度。如果NOx傳感器還仍然在預 熱，于是程序?qū)⒔Y束。如前所述NOx傳感器的溫度可以測量。如果NOx傳感器已經(jīng)被預熱， 于是程序可以進行到330。在330，在排氣狀態(tài)中可以檢查發(fā)動機狀態(tài)的瞬時變化。作為一個示例，排氣空氣 流可以作為時間的函數(shù)來監(jiān)控，并且可以計算排氣流變化的速率。如果排氣流變化的速率 超過閾值，于是發(fā)動機可以定義為在瞬態(tài)狀態(tài)中。作為另一個示例，排氣溫度可以作為時間 的函數(shù)來監(jiān)控，并且可以計算排氣溫度變化的速率。如果排氣溫度變化的速率超過閾值，于 是發(fā)動機可以定義為在瞬態(tài)狀態(tài)中。還有，程序可以監(jiān)控排氣中的過量氧的變化速率。而 且，每個上述瞬態(tài)狀態(tài)可以組合使用。因此，可以以這樣的方式監(jiān)控各種發(fā)動機狀態(tài)和發(fā)動 機狀態(tài)的組合，以確定瞬態(tài)狀態(tài)。如果瞬態(tài)排氣狀態(tài)被檢測，則程序進行到340。如果瞬態(tài) 排氣狀態(tài)不被檢測，則發(fā)動機處于穩(wěn)定狀態(tài)運行，并且程序進行到380。在380，控制加熱器使得NOx傳感器的溫度至少通常保持在活化溫度。作為一個示 例，比例積分微分(PID)控制器可以用在反饋控制回路中，以控制加熱器電流，使得NOx傳 感器的溫度能夠穩(wěn)定地保持在活化溫度。在穩(wěn)態(tài)運行期間利用低增益能夠使控制回路更加 穩(wěn)定，但是當發(fā)動機的狀態(tài)經(jīng)受足夠的瞬態(tài)狀態(tài)時這可以減少控制回路足夠快速地改變加 熱器電流以保持NOx傳感器的溫度的能力?？梢杂脕肀３諲Ox傳感器的溫度的控制方法的 其他示例是專家系統(tǒng)、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡等。程序從380進行到390。在390，可以根據(jù)測量的NOx濃度調(diào)節(jié)發(fā)動機。例如，發(fā)動機控制系統(tǒng)可以將尿素 的控制的量噴入到排氣中，以便尿素能夠與NOxS生反應，以在催化轉化器中形成氮和氧。 作為另一個示例，可以激發(fā)以開始LNT更新循環(huán)。作為另一個示例，如果度超過閾值， 車載診斷可以紀錄一個事件。在390之后程序結束。如果在330檢測到瞬態(tài)發(fā)動機狀態(tài)，該程序在340繼續(xù)進行。在340，可以根據(jù)排氣 流的變化速率和從排氣流速率的突然變化已經(jīng)經(jīng)過的時間產(chǎn)生NOx濃度讀數(shù)的修正值?？?以確定NOx傳感器的溫度和對NOx濃度的修正值之間的關系。但是，排氣流的變化速率(例 如，在一個示例中時間變化率)可以用來確定NOx傳感器的瞬態(tài)溫度，或可以與NOx傳感器 的瞬態(tài)溫度發(fā)生關聯(lián)，并且因此，NOx濃度的修正值可以用排氣流的變化速率直接確定，而 不必測量NOx傳感器的溫度(雖然除了這種方法之外，希望的話可以用溫度測量)。在示例性實施例中，可以從查詢表讀取修正值來產(chǎn)生修正值，該查詢表用排氣的 流率的時間變化率、過量氧、溫度、從排氣流突然變化后的時間和/或其組合加索引。在另 一個實施例中，通過利用排氣的流率的時間變化率作為輸入的一組計算可以產(chǎn)生修正值。 在又一個實施例中，通過查表和計算的結合可以產(chǎn)生修正值。例如，來自利用牛頓冷卻定律，或傅立葉定律與活化溫度、排氣流體積、排氣流溫度的一起的一組計算的輸出，可以用 作對描述NOx傳感器的溫度和修正值之間的關系的函數(shù)的輸入。這些計算可以由發(fā)動機控 制系統(tǒng)實時地進行，或者該計算可以在控制系統(tǒng)的設計階段期間進行并且結果可以放在查 詢表中。作為另一個示例，經(jīng)驗數(shù)據(jù)可以用來提供查詢表。應當理解，基于排氣流變化的修正量，例如，可以適合NOx讀數(shù)的誤差，并且是所用 的溫度修正類型所特特有的，如果有的話。例如溫度修正可以附加地應用于NOx傳感器讀 數(shù)，以部分地解決瞬時溫度產(chǎn)生的誤差，但是，這種修正仍然是不夠的。無論如何，在施加溫 度修正之后，基于排氣流率變化的修正量，例如，可以在識別任何NOx讀數(shù)的剩余誤差之后 確定。而且，如果溫度修正被去掉，例如，可以用基于排氣流率變化的另一種修正。在350，可以根據(jù)排氣流的變化率調(diào)節(jié)用于NOx傳感器的加熱器。作為一個示例， 用于PID控制器的反饋項可以通過基于排氣流的變化率的計算，而不是NOx傳感器溫度的 測量來供給。作為另一個示例，PID控制器的增益可以暫時增加，使得NOx傳感器溫度，在它 已經(jīng)被瞬態(tài)發(fā)動機狀態(tài)擾動之后，可以更快的集中于活化溫度上。在360，來自NOx傳感器的錯誤的輸出可以用在340產(chǎn)生并儲存的修正值修正，以 得到修正的NOx濃度。于是修正的NOx濃度用來在370調(diào)節(jié)發(fā)動機。該調(diào)節(jié)可以包括噴射 尿素，更新車載診斷等。在370之后該程序結束。因此，通過上面所述的動作，在瞬態(tài)發(fā)動機狀態(tài)期間能夠繼續(xù)監(jiān)控NOx濃度，同時 提供適當?shù)臏囟刃拚＞唧w說，在一個示例中，該動作包括根據(jù)排氣流的變化速率，產(chǎn)生用 于來自NOx傳感器的NOx濃度讀數(shù)的修正值，和利用該修正值修正NOx濃度讀數(shù)。這種操作 使NOx濃度的修正能夠被確定，并且在NOx溫度的任何檢測識別NOx傳感器已經(jīng)從其目標溫 度偏離之前利用，傳感器從其目標溫度偏離通常在錯誤的NOx傳感器讀數(shù)已經(jīng)被取得并依 賴該讀數(shù)之后發(fā)生。因此，排氣流的變化率，例如，使NOx傳感器的精確讀數(shù)成為可能，甚至 在該系統(tǒng)能夠檢測NOx傳感器潛在地產(chǎn)生變差的讀數(shù)之前成為可能。應當指出，這里包含的示例性控制和估算程序可以與各種發(fā)動機和/車輛系統(tǒng)結 構一起使用。這里描述的具體程序可以表示一個或任何數(shù)目的多個的處理策略，例如平穩(wěn) 驅(qū)動、間歇驅(qū)動、多任務、多線程等。因此，所示的各種動作、操作或功能可以按照所示的順 序進行、平行地進行，或者在一些情況下可以省去。同樣，對于實現(xiàn)這里所述的示例性實施 例的特征和優(yōu)點，處理的順序不是必需的，但是這種順序容易說明和描述。一個或多個所示 的動作或功能可以根據(jù)使用的具體策略重復進行。而且，所述的動作可以圖解地表示編碼， 該編碼將被編碼為微處理器指令并且儲存在發(fā)動機控制系統(tǒng)中的計算機可讀的儲存介質(zhì) 中。應當理解，這里所公開的結構和程序在性質(zhì)上是示范性的，并且這些具體的實施 例不認為是限制性的，因為許多變化是可能的。例如，上述技術可以用于與4缸發(fā)動機相對 的V6、L4、L6、V12以及其他發(fā)動機類型。作為又一個示例，這里描述的方法可以應用于其 他溫度控制的排氣傳感器，例如氨傳感器等。本發(fā)明的主題包括這里所公開的各系統(tǒng)和結 構以及其他特征、功能和/或性質(zhì)所有的新穎的和非顯而易見的組合和子組合。辦發(fā)明權利要求具體指出認為是新穎的和非現(xiàn)而易見的某些組合和子組合。這些 權利要求可能涉及“一個”元件或“第一”元件或其等同物。這種權利要求應當理解為包括 一個或多個這種元件的結合，既不要求也不排除兩個或兩個以上個這種元件。所公開的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其他組合和子組合可以通過在本申請中或相關申請中的現(xiàn)有 權利要求的修改或通過提出新權利要求來主張。 這些權利要求，無論廣義、狹義、與原權利要求的范圍相同或不同，也都被認為包 含在本發(fā)明的主題內(nèi)。
權利要求
一種用于在發(fā)動機運行期間控制車輛發(fā)動機的方法，所述發(fā)動機具有排氣、和包括連接于發(fā)動機排氣的加熱器的NOX傳感器，該方法包括響應所述NOX傳感器的調(diào)節(jié)的輸出調(diào)節(jié)運行參數(shù)，所述調(diào)節(jié)基于排氣中的瞬態(tài)變化。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述運行參數(shù)是燃料噴射量、并且排氣的變化包 括排氣流的變化率。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中排氣中的所述瞬態(tài)變化是當排氣流動時的排氣流 的時間變化率，所述N0X傳感器的調(diào)節(jié)修正所述N0X傳感器的瞬時的和暫時的溫度變化。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中調(diào)節(jié)所述N0X傳感器的輸出包括根據(jù)排氣流的變化率生成用于來自所述N0X傳感器的N0X濃度讀數(shù)的修正值； 利用所述修正值修正所述N0X濃度讀數(shù)；和 在瞬態(tài)狀態(tài)期間調(diào)節(jié)所述N0X傳感器的所述加熱器。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中生成所述修正值包括通過發(fā)動機控制系統(tǒng)實時計 算該修正值。
6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中生成所述修正值包括從用排氣流率的變化率索引 的查詢表讀取所述修正值。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述排氣中的所述瞬態(tài)變化包括在排氣中的02濃 度的變化。
8.一種系統(tǒng)包括 發(fā)動機排氣；連接在發(fā)動機排氣中的N0X傳感器，該N0X傳感器具有加熱器；和 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)接收來自該N0X傳感器的通信，用于當所述N0X傳感器被預熱 到活化溫度時，根據(jù)瞬態(tài)排氣狀態(tài)產(chǎn)生用于來自所述N0X傳感器的N0X濃度讀數(shù)的修正值， 用所述修正值修正所述N0X濃度讀數(shù)，并且當所述排氣狀態(tài)是瞬態(tài)時根據(jù)修正的N0X濃度調(diào) 節(jié)所述發(fā)動機。
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述瞬時排氣狀態(tài)包括排氣流的變化率何時大于閾值。
10.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述瞬時排氣狀態(tài)包括排氣溫度的變化率何時 大于閾值。
全文摘要
本發(fā)明公開用于在發(fā)動機運行期間控制車輛中的發(fā)動機的系統(tǒng)和方法，該發(fā)動機具有排氣和連接于發(fā)動機排氣中的NOX傳感器。一個示例由于排氣流的瞬變過程的原因包括修正NOX傳感器，例如排氣流率中的瞬變。當傳感器加熱器在這種瞬變過程期間不能夠保持溫度時，這種瞬變過程可以引起NOX傳感器溫度從希望值偏離。以這種方式，即便在這種瞬變過程期間，仍然能夠得到精確的NOX讀數(shù)。
文檔編號G01N27/419GK101988418SQ20101024298
公開日2011年3月23日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權日2009年7月30日
發(fā)明者D·C·韋伯, M·J·范尼烏斯塔特 申請人:福特環(huán)球技術公司