專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及用于確定該系統(tǒng)中的排氣處理裝置的工況的方法
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及用于確定該系統(tǒng)中的排氣處理裝置的工況的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的排氣處理裝置的方法，所述發(fā) 動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括具有至少一個(gè)汽缸的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，及位于排氣處理裝置下游或至少部分 地位于排氣處理裝置內(nèi)的下游氣體傳感器。
背景抆術(shù)
現(xiàn)代汽車(chē)裝備有稱(chēng)為催化轉(zhuǎn)化器的排氣處理裝置，催化轉(zhuǎn)化器將如碳?xì)浠衔?(HC)、 一氧化碳(C0)及氮氧化物(N0,)這樣的有毒氣體轉(zhuǎn)化為如二氧化碳(C02)、 氮(N2)及水(H20)這樣的物質(zhì)。催化轉(zhuǎn)化器的一個(gè)已知問(wèn)題是，特定的物質(zhì)會(huì)通過(guò) 例如物理吸附或化學(xué)吸附殘留在催化轉(zhuǎn)化器的內(nèi)表面上，并降低催化轉(zhuǎn)化器的性能。 這樣的有害吸附稱(chēng)為催化轉(zhuǎn)化器中毒。例如，用于汽車(chē)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，無(wú)論是汽 油還是柴油，通常取決于提供燃料的地區(qū)，都含有量相對(duì)高的硫。硫會(huì)給催化劑式排 氣處理裝置的操作造成問(wèn)題。在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程中，硫被轉(zhuǎn)化為硫氧化物(SO,), 硫氧化物強(qiáng)力吸附到催化劑的內(nèi)表面上，因此使其排氣處理能力降低。該過(guò)程通常稱(chēng) 為硫中毒。硫吸附在低負(fù)荷行駛工況期間特別強(qiáng)。
已提出了多種解決該問(wèn)題的催化劑再生措施。眾所周知的是可以使催化劑暴露在 高溫下從而使其從硫中毒中恢復(fù)。在美囯專(zhuān)利公開(kāi)US6901749中公開(kāi)，可通過(guò)向發(fā)動(dòng) 機(jī)汽缸提供濃混合氣及調(diào)節(jié)點(diǎn)火正時(shí)以便在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間提供相對(duì)晚的點(diǎn)火兩者 組合的方式來(lái)加熱催化劑。美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)US6161377提出，可通過(guò)將二次空氣引入到 排氣中及向汽缸提供濃混合氣兩者組合的方式加熱催化劑。美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)US5657625 還提出可在某些汽缸中提供濃混合氣，而在其他汽缸中提供稀混合氣。
然而，重要的是連續(xù)地或周期性地精確確定是否在發(fā)生硫中毒。 一方面，錯(cuò)誤地 確定硫中毒未發(fā)生會(huì)造成雖然需要但卻未采取再生措施的情況，這會(huì)由于催化劑的性 能降低而導(dǎo)致增加的排放水平。應(yīng)注意，對(duì)于排放，汽車(chē)制造商必須遵循嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)， 如PZEV (部分零排放汽車(chē))標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，很多再生措施會(huì)產(chǎn)生促使催化劑老化 的環(huán)境。因此，錯(cuò)誤地確定硫中毒正在發(fā)生會(huì)導(dǎo)致采取不必要的再生措施，這會(huì)加速 催化劑的老化過(guò)程，在再生措施產(chǎn)生較高的催化劑溫度時(shí)尤其如此。
根據(jù)美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)US6901749,硫中毒確定過(guò)程包括基于空燃比、發(fā)動(dòng)機(jī)工況， 以及稀混合氣會(huì)增加硫吸附，而化學(xué)計(jì)量混合氣或濃混合氣取決于發(fā)動(dòng)機(jī)工況會(huì)增加 或減少吸附的假設(shè)，在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中調(diào)節(jié)硫氧化物(S0X)吸附計(jì)數(shù)器。催化劑 溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣壓力也可以用于吸附量估計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)去除過(guò)程的最優(yōu)化正時(shí)，對(duì)于SO,吸附和脫附兩者都調(diào)節(jié)SOx計(jì)數(shù)器。該現(xiàn)有解決方案的一個(gè)問(wèn)題是，該 方法高度取決于例如燃料硫含量這樣的編程參數(shù)值，而這樣的參數(shù)值會(huì)隨區(qū)域的變化 而變化。因此，如果實(shí)際的燃料硫含量不同于編入程序的燃料硫含量，則現(xiàn)有的方法 會(huì)產(chǎn)生對(duì)催化劑硫中毒水平的錯(cuò)誤估計(jì)。這會(huì)造成加速催化劑老化過(guò)程的不必要的再 生措施，或由于未處理硫中毒狀況而增加排放。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供確定是否需要對(duì)排氣處理裝置進(jìn)行再生的改進(jìn)的方法。 本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是改進(jìn)具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車(chē)中的排氣處理裝置的再生。 這些目標(biāo)可以用開(kāi)頭提到的一類(lèi)方法實(shí)現(xiàn)，該方法包括分析下游氣體傳感器的輸 出，及至少部分地基于所述分析，確定排氣處理裝置是否經(jīng)受中毒。
本發(fā)明非常有利于檢測(cè)硫氧化物造成的中毒。由于使用密切對(duì)應(yīng)于實(shí)際催化劑工 況的下游氣體傳感器輸出來(lái)進(jìn)行硫中毒水平估計(jì)，因此通過(guò)使用下游氣體傳感器的輸 出，可以做出可靠的診斷。這意味著，對(duì)排氣處理裝置是否經(jīng)受中毒的確定可以基于 與實(shí)際排氣處理裝置密切關(guān)聯(lián)的工況，而不是通過(guò)理論模型導(dǎo)出。這可以降低錯(cuò)誤評(píng) 估排氣處理裝置中毒狀況的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而可以減少再生措施的頻率，并改進(jìn)排氣處理裝 置的操作。
優(yōu)選地，分析下游氣體傳感器的輸出的步驟包括比較下游傳感器的輸出與理論下 游傳感器輸出。因此，用密切對(duì)應(yīng)于實(shí)際催化劑工況的傳感器輸出與理論模型比較， 這可以進(jìn)一步提高中毒檢測(cè)方法的可靠性。
在一個(gè)實(shí)施例中，至少部分地基于排氣特性的基準(zhǔn)值，比較下游傳感器的輸出與 理論下游傳感器輸出。
該方法還包括確定排氣特性基準(zhǔn)值處的下游傳感器的輸出水平，確定排氣特性基 準(zhǔn)值處的理論下游氣體傳感器輸出水平，及比較下游傳感器的輸出水平與理論下游氣 體傳感器輸出水平。優(yōu)選地，下游氣體傳感器是氧傳感器，且排氣特性是排氣中的氧 氣含量。更加優(yōu)選地，下游氣體傳感器是窄帶氧傳感器，且排氣特性基準(zhǔn)值對(duì)應(yīng)于濃 空燃比。
在排氣特性對(duì)應(yīng)于濃空燃比時(shí)，窄帶氧傳感器提供隨排氣處理裝置的中毒水平顯 著變化的輸出。因此，可以提供獲得對(duì)中毒狀況的非?？煽康闹甘镜姆椒?。
因此，該方法可以包括確定下游傳感器的輸出水平與理論下游氣體傳感器輸出水 平的偏差，及比較該偏差與預(yù)定閾值。因此，如果偏差高于預(yù)定閎值，則可以確定排 氣處理裝置經(jīng)受中毒。
優(yōu)選地，該方法包括控制在至少一個(gè)汽缸中提供的空燃混合氣的空燃比，以使其 周期性地為濃空燃比。由于濃空燃比可以給出隨排氣處理裝置的中毒水平顯著變化的 傳感器響應(yīng)，因此這在下游氣體傳感器是窄帶氧傳感器時(shí)尤其有利。因此，可以提供
獲得對(duì)中毒狀況的非?？煽康闹甘镜姆椒ǎ瑫r(shí)周期性的濃混合氣操作允許有間歇性 的稀混合氣搡作或化學(xué)計(jì)量混合氣搡作，從而排放可以保持較低水平，且燃料消耗及 其他工況不會(huì)受到負(fù)面影響。
優(yōu)選地，控制空燃比，以使其圍繞化學(xué)計(jì)量值，優(yōu)選地在兩個(gè)極值之間振蕩。因 此，可以提供對(duì)中毒狀況的可靠指示，同時(shí)可以控制空燃比，以便在交替的濃混合氣 操作和稀混合氣操作之間"平衡"。
優(yōu)選地，該方法包括至少部分地基于下游氣體傳感器的輸出，確定對(duì)應(yīng)于或相關(guān) 于排氣處理裝置的氧存儲(chǔ)能力的診斷參數(shù)的值，其中對(duì)排氣處理裝置是否經(jīng)受中毒的 確定部分地基于該診斷參數(shù)執(zhí)行。如下文詳述，這可以為排氣處理裝置是否經(jīng)受中毒 的確定提供進(jìn)一步提高的可靠性。
優(yōu)選地，至少部分地基于從向至少一個(gè)汽缸提供的空燃混合氣的空燃比的相應(yīng)改 變到下游氣體傳感器的輸出的相應(yīng)改變的至少兩個(gè)延遲，確定該診斷參數(shù)的值。在優(yōu) 選實(shí)施例中，診斷參數(shù)對(duì)應(yīng)于排氣處理裝置的氧存儲(chǔ)能力的改變速率，且對(duì)排氣處理 裝置是否經(jīng)受中毒的確定的執(zhí)行部分地基于所述氧存儲(chǔ)能力的改變速率與預(yù)定閾值 之間的比較。如下文詳述，檢查氧存儲(chǔ)能力的改變速率以及下游氣體傳感器的輸出的 偏差可以提供非?？煽康闹卸緳z測(cè)方法。
優(yōu)選地，該方法包括至少部分地基于所述對(duì)下游氣體傳感器的輸出的分析，估計(jì) 燃料硫含量水平。因此，可以連續(xù)調(diào)節(jié)用程序編入發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中的燃料硫含量值 以使其對(duì)應(yīng)于實(shí)際含量，以便連續(xù)改進(jìn)檢測(cè)方法并使其適應(yīng)變化的燃料硫含量。
對(duì)于燃料硫合量水平的估計(jì)，優(yōu)選地，分析下游氣體傳感器的輸出的步驟包括比 較下游傳感器的輸出與至少部分地基于存儲(chǔ)的燃料硫含量水平值的理論下游傳感器 輸出，且估計(jì)燃料硫含量水平的步驟包括調(diào)節(jié)該存儲(chǔ)的燃料硫含量水平值。在優(yōu)選實(shí) 施例中，該方法包括確定下游傳感器的輸出與理論下游傳感器輸出的輸出偏差，及確 定該輸出偏差的改變速率，調(diào)節(jié)存儲(chǔ)的燃料硫含量水平值的步驟至少部分地基于該輸 出偏差的改變速率。
優(yōu)選地，排氣處理裝置是第一排氣處理裝置，且該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還包括位于第一排 氣處理裝置下游的第二排氣處理裝置。因此，第二排氣處理裝置可以位于下游氣體傳 感器的下游。具體來(lái)說(shuō)，第二排氣處理裝置可充當(dāng)從第一排氣處理裝置再生期間由于 高氧氣時(shí)間間隔和低氧氣時(shí)間間隔從其中釋放出的任何排放物的緩沖器。因此，可以
提供第一排氣處理裝置的有效的中毒檢測(cè)而不增加發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的排放。然而，應(yīng)注意,
第一排氣處理裝置的中毒檢測(cè)也可以在未于第一排氣處理裝置下游提供任何其他排
氣處理裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行。
這些目標(biāo)也可以通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求19-36中的任何一個(gè)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
下面，參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。


圖1示出汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)部分的示意圖2示出位于圖l中部分地示出的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的催化轉(zhuǎn)化器下游的氣體傳感器 的輸出的圖表；
圖3在時(shí)域中示出向圖1中部分地示出的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)提供的空燃混合 氣的A值(上半部分)，及位于圖1中部分地示出的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的催化轉(zhuǎn)化器下游 的氣體傳感器的輸出(下半部分)；
圖4示出描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的框圖5示出與圖3中的圖相對(duì)應(yīng)的圖6是示出作為允許進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量(或空氣和燃料的質(zhì)量)(M)的函數(shù) 的下游氣體傳感器輸出(C)的圖表；及
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的一部分的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)1的各個(gè)部分的示意圖。該發(fā)動(dòng)機(jī)包 括至少一個(gè)具有往復(fù)式活塞3的汽缸2。汽缸2與進(jìn)氣道4之間的連通由至少一個(gè)進(jìn) 氣門(mén)5控制，而汽缸2與排氣道6之間的連通由至少一個(gè)排氣門(mén)7控制。在汽缸2的 下游，提供排氣處理裝置8，在本文中稱(chēng)為第一排氣處理裝置8或第一催化轉(zhuǎn)化器8。 在第一排氣處理裝置8下游，提供第二排氣處理裝置82，在本文中稱(chēng)為第二催化轉(zhuǎn) 化器。
發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)l還包括可作為一個(gè)單元提供，或作為一個(gè)以上邏輯上互連的物理單 元提供的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU) 9。 ECU 9適用于控制節(jié)氣門(mén)10及進(jìn)氣道4中的燃 料噴射裝置ll。
燃料噴射裝置11包括至少一個(gè)位于進(jìn)氣道4中的燃料噴射器11。在該實(shí)施例中， 在發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)以上汽缸時(shí)，可以通過(guò)燃料噴射器對(duì)每個(gè)汽缸單獨(dú)控制燃料噴射， 燃料噴射器可在進(jìn)氣道4與相應(yīng)的汽缸連通的單獨(dú)部分處提供(稱(chēng)為進(jìn)氣道燃料噴 射)。或者，如現(xiàn)有技術(shù)中所知，可以在每個(gè)汽缸2中提供燃料噴射器(稱(chēng)為直接燃 料噴射)。作為另一種選擇，可以例如在與一個(gè)以上汽缸或所有汽缸連通的進(jìn)氣道的 上游部分，為一個(gè)以上汽缸或所有汽缸提供單個(gè)燃料噴射器。燃料噴射裝置U經(jīng)燃 料泵21與形式為燃料箱20的燃料存儲(chǔ)裝置連通。
ECU 9還適用于接收來(lái)自位于第一催化轉(zhuǎn)化器8下游及第二催化轉(zhuǎn)化器82上游 的下游氣體傳感器12的輸出信號(hào)。ECU 9還適用于接收來(lái)自位于汽缸2與第一催化 轉(zhuǎn)化器8之間的排氣道6中的上游氣體傳感器13的輸出信號(hào)。ECU 9適用于分別基 于來(lái)自下游和上游傳感器12、 13的輸出，確定第一催化轉(zhuǎn)化器8下游和上游的排氣 中的氧氣含量。如現(xiàn)有技術(shù)中所知，排氣中的氧氣含量可以指示向發(fā)動(dòng)機(jī)提供的空燃 混合氣的A值。
或者也可以定位下游氣體傳感器，以便直接在第一催化轉(zhuǎn)化器8中檢測(cè)氣體。因 此，下游氣體傳感器優(yōu)選地位于第一催化轉(zhuǎn)化器8的上游端的下游。作為另 一種選擇， 也可以定位下游氣體傳感器，以便直接在第二催化轉(zhuǎn)化器82中檢測(cè)氣體。
這些氣體傳感器以A傳感器或氧傳感器的形式提供。在該示例中，下游氣體傳感 器12是所稱(chēng)的窄帶(兩態(tài))氧傳感器，該傳感器給出排氣中的氧氣含量與輸出信號(hào) 電壓之間的高度非線(xiàn)性的關(guān)系。上游氣體傳感器13是寬帶(線(xiàn)性)傳感器，該傳感 器給出氧氣含量與輸出信號(hào)電壓之間的較為線(xiàn)性的關(guān)系。
另外，ECU 9還適用于接收來(lái)自位于進(jìn)氣道4中的空氣流量傳感器14的輸出信 號(hào)。作為一種選擇，如現(xiàn)有技術(shù)中所知，可以基于如進(jìn)氣歧管壓力、節(jié)氣門(mén)位置、發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣溫度，及大氣壓力這樣的參數(shù)計(jì)算空氣流量。另外，如現(xiàn)有技術(shù)中所 知，ECU 9適用于基于如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣歧管壓力、空燃比、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度， 及在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下基于點(diǎn)火提前位置這樣的參數(shù)確定排氣溫度。作為一種 選擇，ECU 9可以適用于接收來(lái)自位于汽缸2與第一催化轉(zhuǎn)化器8之間的排氣道6中 的溫度傳感器的輸出信號(hào)。
此外，在每個(gè)汽缸處，提供包括火花塞16并可由ECU9單獨(dú)控制的點(diǎn)火裝置16。 然而，本發(fā)明還可應(yīng)用于使用非火花點(diǎn)火的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或HCCI (均 質(zhì)進(jìn)氣壓縮點(diǎn)火)發(fā)動(dòng)機(jī)。
ECU 9適用于以下述方式分析下游氣體傳感器12的輸出。
圖2示出表示為下游氣體傳感器12的電壓輸出U的信號(hào)的四個(gè)示例的圖表，該 電壓輸出是對(duì)應(yīng)于第一催化轉(zhuǎn)化器8下游的排氣中的氧氣含量的入值入D的函數(shù)。每 個(gè)示例由圖2中的一條曲線(xiàn)表示，并對(duì)應(yīng)于特定的第一催化轉(zhuǎn)化器8的硫中毒水平。 更具體來(lái)說(shuō)，曲線(xiàn)Cl表示第一催化轉(zhuǎn)化器8硫中毒程度較低時(shí)的下游氣體傳感器12 的輸出。曲線(xiàn)C2表示硫中毒程度比曲線(xiàn)Cl的情況高時(shí)的輸出，曲線(xiàn)C3表示硫中毒 程度比曲線(xiàn)C2的情況高時(shí)的輸出，及曲線(xiàn)C4表示硫中毒程度比曲線(xiàn)C3的情況高時(shí) 的輸出。
應(yīng)注意，ECU 9適用于基于例如第一催化轉(zhuǎn)化器溫度這樣的其他影響因素，調(diào)節(jié) 下游氣體傳感器輸出，以便以圖2所示方式通過(guò)有關(guān)硫中毒的輸出得出結(jié)論。
可以看到，在每種硫中毒程度下，輸出曲線(xiàn)C1-C4都具有可區(qū)別于其他曲線(xiàn)的 個(gè)別特征。具體來(lái)說(shuō)，在下游排氣氧氣含量對(duì)應(yīng)于圖2中的濃入?yún)^(qū)域入Dl-入D2中 的入值時(shí)，各曲線(xiàn)彼此不同。
ECU 9適用于比較實(shí)際的下游氣體傳感器輸出與理論傳感器輸出，理論傳感器輸 出是基于用于第一催化轉(zhuǎn)化器和下游氣體傳感器的存儲(chǔ)的模型確定的。應(yīng)理解，對(duì)于 該比較，實(shí)際的下游氣體傳感器輸出的形式可以是直接從下游氣體傳感器"獲得的 信號(hào)，或其形式可以是例如通過(guò)濾波或現(xiàn)有技術(shù)中已知的某種其他信號(hào)處理措施進(jìn)行 調(diào)節(jié)后的下游氣體傳感器12信號(hào)。
更具體來(lái)說(shuō)，ECU 9適用于存儲(chǔ)第一催化轉(zhuǎn)化器8的模型，其中包括用于多個(gè)輸 入?yún)?shù)的模擬的響應(yīng)算法。ECU 9適用于獲得來(lái)自空氣流量傳感器14的空氣質(zhì)量流 量值，及來(lái)自上游氣體傳感器13的A值，并按如上所述方式確定排氣溫度。ECU 9 還適用于至少部分地基于這些值及存儲(chǔ)的催化劑模型，確定氧氣含量(A )的理論值 及第一催化轉(zhuǎn)化器下游的排氣溫度。這是基于下述原則做出的如果空氣質(zhì)量流量增 加，則由于能量流隨質(zhì)量流量增加，第一催化轉(zhuǎn)化器下游的溫度也增加。同時(shí)，如下 文詳述，第一催化轉(zhuǎn)化器具有特定的氧存儲(chǔ)能力。如果空氣質(zhì)量流量增加，則由于在 稀空燃混合氣的情況下，氧存儲(chǔ)量會(huì)比空氣質(zhì)量流量較低時(shí)更快地達(dá)到第一催化轉(zhuǎn)化 器氧存儲(chǔ)能力的"上限"，而在濃空燃混合氣的情況下，氧存儲(chǔ)量將比空氣質(zhì)量流量 較低時(shí)消耗得更快，因此第一催化轉(zhuǎn)化器下游的入(氧氣含量)會(huì)受到影響。因此， 如果空氣質(zhì)量流量增加，則第一催化轉(zhuǎn)化器的氧存儲(chǔ)水平頻率也會(huì)增加。
ECU9還適用于存儲(chǔ)下游氣體傳感器12的模型。因此，ECU9適用于至少部分地 基于A (氧氣含量)的理論值、第一催化轉(zhuǎn)化器下游的排氣溫度，及存儲(chǔ)的下游氣體 傳感器模型，確定理論下游氣體傳感器輸出。ECU 9適用于例如以圖2所示方式比較 理論下游氣體傳感器輸出與下游氣體傳感器12的實(shí)際輸出。
如上所述，窄帶下游氣體傳感器的輸出取決于第一催化轉(zhuǎn)化器的硫中毒程度而不 同。具體來(lái)說(shuō)，在濃入?yún)^(qū)域中(如，在圖2中的入Dl-入D2內(nèi))，各曲線(xiàn)彼此不同。 因此，參考圖2，由于ECU 9適用于確定排氣特性的基準(zhǔn)值處的實(shí)際的下游氣體傳感 器輸出水平CA及理論下游氣體傳感器輸出水平CT,在該實(shí)施例中，排氣特性的基準(zhǔn) 值是對(duì)應(yīng)于小于1的基準(zhǔn)A值A(chǔ)Dp的排氣氧氣含量?？偟膩?lái)說(shuō)，應(yīng)選擇基準(zhǔn)？v值， 以使其可以取決于第一催化轉(zhuǎn)化器8的硫中毒程度給出明顯且較大的輸出偏差。
為了進(jìn)行該確定，ECU 9適用于至少部分地基于對(duì)節(jié)氣門(mén)IO及燃料噴射裝置11 的控制，控制A值以使其周期性地小于1。更具體來(lái)說(shuō)，ECU 9適用于控制A值以使 其圍繞1振蕩。
特別是，參考圖3中的上半圖，控制向發(fā)動(dòng)機(jī)提供的空燃混合氣的X值入I，以 使其在兩個(gè)極值A(chǔ)D1和入Dh之間振蕩。在該入控制中，在時(shí)刻t0 (圖3)控制入值 入I,以使其大于l。參考圖3中的下半圖，在tO之后的時(shí)刻tl， ECU基于下游氣體 傳感器12的輸出，檢測(cè)對(duì)應(yīng)于入值上限入Dh的第一催化轉(zhuǎn)化器8下游的氧氣含量增 加?？杖蓟旌蠚獾娜胫等隝增加與檢測(cè)到第一催化轉(zhuǎn)化器8下游的氧氣增加之間的延 時(shí)tO-U主要是由第一催化轉(zhuǎn)化器8中的氧存儲(chǔ)造成。更具體來(lái)說(shuō)，排氣中過(guò)剩的氧 氣吸附在第一催化轉(zhuǎn)化器8中，且在氧存儲(chǔ)已達(dá)到第一催化轉(zhuǎn)化器8的最大氧存儲(chǔ)能 力時(shí)，氧氣傳輸通過(guò)該催化轉(zhuǎn)化器而不被存儲(chǔ)，且因此下游氣體傳感器12對(duì)增加的 氧氣含量做出反應(yīng)。
在控制入I以使其減小之前，ECU 9確定時(shí)間間隔tl-U,本文中稱(chēng)為高氧氣時(shí) 間間隔Ah，并允許發(fā)動(dòng)機(jī)在高氧氣時(shí)間間隔期間以高于1的入工作。在檢測(cè)到氧氣含量增加之后的高氧氣時(shí)間間隔Ah結(jié)東時(shí)，在時(shí)刻t2控制入值 vl以使其減小。
基于通過(guò)進(jìn)氣道4的空氣流量，進(jìn)而基于從空氣流量傳感器14接收的信號(hào)、第 一催化轉(zhuǎn)化器溫度，及第一催化轉(zhuǎn)化器老化狀態(tài)，確定入增加的幅度(ADh-l)及高 氧氣時(shí)間間隔厶h。
特別是，如果空氣流量(或空氣質(zhì)量流量)較高，則選擇較短的高氧氣時(shí)間間隔 △ h。相反，如果空氣流量較低，則選擇較長(zhǎng)的高氧氣時(shí)間間隔Ah。同時(shí)，作為替代 或補(bǔ)充，如果空氣流量較高，則選擇較小的X增加幅度。相反，如果空氣流量較低， 則選擇較大的入增加幅度。
此外，如果催化轉(zhuǎn)化器溫度較高，則選擇較長(zhǎng)的髙氧氣時(shí)間間隔Ah。相反，如 果催化轉(zhuǎn)化器溫度較低，則選擇較短的高氧氣時(shí)間間隔Ah。同時(shí)，作為替代或補(bǔ)充， 如果催化轉(zhuǎn)化器溫度較高，則選擇較大的入增加幅度。相反，如果催化轉(zhuǎn)化器溫度較 低，則選擇較小的A增加幅度。
因此，在中毒檢測(cè)期間，基于空氣流量及第一催化轉(zhuǎn)化器溫度，重復(fù)調(diào)節(jié)后續(xù)的 高氧氣時(shí)間間隔和/或后續(xù)的入增加幅度。
在時(shí)刻t2，控制A值入I以使其小于1，并達(dá)到下限極值A(chǔ)D1。在可選實(shí)施例中， 允許入值在改變?yōu)樾∮?之前保持在1附近。X減小的幅度(l-入Dl)由ECU9按下 述方式確定。
在t2之后的時(shí)刻t3， ECU基于來(lái)自下游氣體傳感器12的信號(hào)，檢測(cè)對(duì)應(yīng)于入的 下限極值入D1的第一催化轉(zhuǎn)化器8下游的氧氣含量02的減少。類(lèi)似于入高于1的情 況，空燃混合氣的A值A(chǔ)I減小與檢測(cè)到第一催化轉(zhuǎn)化器8下游的氧氣減少之間的延 時(shí)t2-t3主要是由第一催化轉(zhuǎn)化器8中的氧存儲(chǔ)造成。更具體來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)在第一催化 轉(zhuǎn)化器8中的氧氣在時(shí)間間隔t2-t3期間用于催化轉(zhuǎn)化器的氧化過(guò)程，且在氧氣已減 少至最低水平時(shí)，催化轉(zhuǎn)化器下游的氧氣含量減少。
在控制入值以使其增加之前，ECU 9如下文所述確定時(shí)間間隔t3-t4,本文中稱(chēng) 為低氧氣時(shí)間間隔Ar,并允許發(fā)動(dòng)機(jī)在低氧氣時(shí)間間隔厶i:期間以低于1的入工作。
類(lèi)似于X增加的幅度及高氧氣時(shí)間間隔Ah，基于空氣流量及第一催化轉(zhuǎn)化器溫 度，確定入減小的幅度(1-入D1)及低氧氣時(shí)間間隔厶r。因此，在中毒檢測(cè)期間，重 復(fù)調(diào)節(jié)后續(xù)的低氧氣時(shí)間間隔和/或后續(xù)的A減小幅度。
同時(shí)，可以基于按下述方式確定的第一催化轉(zhuǎn)化器老化狀態(tài)，調(diào)節(jié)高氧氣時(shí)間間 隔Ah和低氧氣時(shí)間間隔Ar,和/或X增加幅度和人減小幅度?？偟膩?lái)說(shuō)，第一催化 轉(zhuǎn)化器老化程度越高，就可以相應(yīng)地將高氧氣時(shí)間間隔厶h和低氧氣時(shí)間間隔Ar, 和/或入增加幅度和入減小幅度調(diào)節(jié)得越短和越小。
因此，由于振蕩的各單獨(dú)階段的時(shí)間間隔，如低氧氣時(shí)間間隔Ar會(huì)變化，因此 入值振蕩的頻率也會(huì)變化。還應(yīng)注意，可以選擇振蕩的幅度(入Dh-1， 1-XD1)以便 不允許有任何排氣排放的增加。圖2用雙箭頭A表示對(duì)應(yīng)于第一催化轉(zhuǎn)化器下游的排氣氧氣含量的人值入D的振 蕩，該振蕩是由向發(fā)動(dòng)機(jī)提供的空燃混合氣的入值入I的振蕩造成。
同樣如下文所述，控制A值以使其圍繞1振蕩對(duì)于再生第一催化轉(zhuǎn)化器來(lái)說(shuō)也是 有利的，如標(biāo)題為"用于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的排氣處理裝置的再生的方法及發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(A method for regeneration of an exhaust gas treatment device in an engine system and an engine system)"的歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)斒?，該申?qǐng)由申請(qǐng)人在本申請(qǐng)的第一次 申請(qǐng)的申請(qǐng)?jiān)惶岢觯瑢⑵浒ㄔ诖俗鳛閰⒖肌?br> 因此，參考圖2,控制入值以使其圍繞1振蕩可以允許ECU 9分析濃入?yún)^(qū)域中(如， 在圖2中的基準(zhǔn)入值入Dp處)的下游氣體傳感器12的輸出，其中對(duì)應(yīng)于不同硫中毒 程度的曲線(xiàn)之間的差別特別顯著。
ECU適用于在分析下游氣體傳感器輸出時(shí)考慮排氣溫度，這是因?yàn)閭鞲衅鬏敵鎏?別在窄帶傳感器的情況下會(huì)取決于溫度。
對(duì)于分析下游氣體傳感器12的輸出，作為使用催化劑模型和傳感器模型的替代， ECU可以適用于存儲(chǔ)將典型的下游氣體傳感器輸出響應(yīng)映射(mapping)到典型的硫
中毒程度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并比較實(shí)際的下游氣體傳感器輸出與該統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
下游氣體傳感器輸出的偏差表明催化劑經(jīng)受硫中毒。與有關(guān)氧存儲(chǔ)能力劣化速率 的信息組合，下游氣體傳感器輸出信息可以提供確定性高的硫中毒程度信息。因此， ECU 9還適用于以下文詳述的方式基于下游傳感器12及上游傳感器13的輸出，確定 對(duì)應(yīng)于或相關(guān)于第一催化轉(zhuǎn)化器8的氧存儲(chǔ)能力的診斷參數(shù)P2的值。
圖4示出的框圖描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例由ECU9執(zhí)行用于確定催化劑8的 硫中毒的方法。ECU 9獲得來(lái)自空氣流量傳感器14的空氣質(zhì)量流量值，及來(lái)自上游 氣體傳感器13的A值(排氣氧氣含量)，并確定排氣溫度(框101)。至少部分地 基于這些值及存儲(chǔ)的催化劑模型，ECU9確定 v (氧氣含量)的理論值及第一催化轉(zhuǎn) 化器下游的排氣溫度(框102)。
現(xiàn)再次參考圖2。作為示例，假設(shè)曲線(xiàn)C1對(duì)應(yīng)于通過(guò)存儲(chǔ)在ECU 9中的模型確 定的理論下游氣體傳感器輸出，而曲線(xiàn)C3對(duì)應(yīng)于實(shí)際的下游氣體傳感器輸出。因此， 至少部分地基于入(氧氣含量)的理論值、第一催化轉(zhuǎn)化器下游的排氣溫度，及存儲(chǔ) 的下游氣體傳感器模型，ECU 9確定基準(zhǔn)？v值A(chǔ)Dp處的理論下游氣體傳感器輸出CT (圖4,框103)。 ECU 9還確定對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)入值入Dp的下游排氣氧氣含量處的實(shí)際 下游氣體傳感器輸出CA。比較理論輸出與實(shí)際輸出(框104),確定實(shí)際輸出與理論 輸出的偏差CT-CA,并確定該偏差是否大于預(yù)定閾值eCp。
如果輸出偏差小于輸出偏差的預(yù)定偏差閎值eCp,則確定第一催化轉(zhuǎn)化器未因硫 中毒而劣化(框105)。
如果輸出偏差大于輸出偏差的預(yù)定偏差閾值eCp (框107),則將其視為第一催化轉(zhuǎn)化器8經(jīng)受硫中毒的指示。為了得到更加確定的診斷，按如下所述方式使用對(duì)應(yīng)
于第一催化轉(zhuǎn)化器8的氧存儲(chǔ)能力的劣化速率的診斷參數(shù)P2的值。ECU 9適用于連 續(xù)確定診斷參數(shù)P2的值(框108)。
現(xiàn)參考圖5，示出與圖3中的圖相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)圖。如上所述，控制入值入I以使 其圍繞值l振蕩。因此，在該示例中，在時(shí)刻t0，控制X值XI以使其增加到上限極 值入Dh。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，假設(shè)催化轉(zhuǎn)化器8的氧化過(guò)程(如CO和HC的氧化過(guò)程)以對(duì) 應(yīng)于其還原過(guò)程(如N0x的還原過(guò)程)中的氧氣產(chǎn)生速率的速率消耗氧氣。因此，由 于氧存儲(chǔ)，存在從t0直到時(shí)刻tl的時(shí)間間隔DtA，在時(shí)刻tl對(duì)應(yīng)于下游氣體傳感 器12處的氧氣含量的A值A(chǔ)D增加，以便對(duì)應(yīng)于上限極值A(chǔ)Dh。
隨后，在時(shí)刻tm，控制入值XI以使其增加到上限極值A(chǔ)Dh。因此，由于氧存儲(chǔ)， 存在從tm直到時(shí)刻tn的時(shí)間間隔DtB,在時(shí)刻tn對(duì)應(yīng)于下游氣體傳感器12處的氧 氣含量的入值A(chǔ)D增加，以便對(duì)應(yīng)于上限極值入Dh。
為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，假設(shè)空氣流量(空氣質(zhì)量流量)在下游傳感器響應(yīng)延時(shí)的時(shí)間間隔 DtA、 DtB兩者期間相同。當(dāng)然，在很多情況下，空氣流量會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間變化， 因此可以調(diào)節(jié)這些時(shí)間間隔以使其獨(dú)立于變化的空氣流量或空氣質(zhì)量流量。
假設(shè)空氣流量恒定，則可以從圖5看出，從時(shí)刻tO到時(shí)刻tm，第一催化轉(zhuǎn)化器 8的氧存儲(chǔ)能力下降。ECU9適用于將診斷參數(shù)P2確定為氧存儲(chǔ)能力劣化速率，該速 率由氧存儲(chǔ)能力劣化(DtA-DtB)與確定氧存儲(chǔ)能力DU、 DtB的事件之間的時(shí)間間隔 tm-tO之比構(gòu)成，即P2=(DtA-DtB)/(tm-10)。(類(lèi)似于下游傳感器響應(yīng)延時(shí)的時(shí)間間 隔DtA、 DtB,可以調(diào)節(jié)其間的時(shí)間間隔tm-tO,以使其獨(dú)立于變化的空氣流量或空氣 質(zhì)量流量)。
當(dāng)然，可以按各種其他方式，例如基于催化轉(zhuǎn)化器8的"氧存儲(chǔ)能力固有頻率" 確定對(duì)應(yīng)于或相關(guān)于第一催化轉(zhuǎn)化器8的氧存儲(chǔ)能力的診斷參數(shù)P2。
應(yīng)注意，第一催化轉(zhuǎn)化器的氧存儲(chǔ)能力通常取決于溫度，因此溫度可由ECU9控 制使在確定氧存儲(chǔ)能力劣化速率時(shí)溫度的影響最小化。
參考圖4，如果輸出偏差高于輸出偏差的預(yù)定偏差閩值eCp (框107),則確定
第一催化轉(zhuǎn)化器8的氧存儲(chǔ)能力的劣化速率P2是否高于預(yù)定劣化速率P2p(框109 )。 優(yōu)選地，預(yù)定劣化速率P2p至少部分地基于對(duì)第一催化轉(zhuǎn)化器8的老化狀態(tài)的估計(jì)。 ECU 9適用于基于氧存儲(chǔ)能力DtA、 DtB與第一催化轉(zhuǎn)化器老化之間的存儲(chǔ)的預(yù)定關(guān) 系執(zhí)行這樣的估計(jì)。
如果確定氧存儲(chǔ)能力的劣化速率P2高于預(yù)定劣化速率P2p,則確定下游氣體傳 感器輸出偏差CT-CA并非由硫中毒造成(框110)。在這樣的情況下，輸出偏差CT-CA 可能由某種其他類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障造成，這樣的故障例如發(fā)動(dòng)機(jī)不點(diǎn)火造成的第
一催化轉(zhuǎn)化器損壞，或任何類(lèi)型的熱震造成的第一催化轉(zhuǎn)化器損壞。
然而，如果確定氧存儲(chǔ)能力的劣化速率P2低于預(yù)定劣化速率P2p,則確定下游 氣體傳感器輸出偏差CT-CA是由硫中毒造成的(框112)。基于該確定，執(zhí)行催化劑
再生動(dòng)作(框113)。催化劑再生動(dòng)作可以是任何適合的動(dòng)作，例如可以是標(biāo)題為"用 于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的排氣處理裝置的再生的方法及發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(A method for regeneration of an exhaust gas treatment device in an engine system and an engine system)"的歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)中描述的再生，該申請(qǐng)由申請(qǐng)人在本申請(qǐng)的第一 次申請(qǐng)的申請(qǐng)?jiān)惶岢?，將其包括在此作為參考。因此，如所述歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)中記載， 在檢測(cè)到催化轉(zhuǎn)化器中毒時(shí)，上述的入振蕩可以簡(jiǎn)單地繼續(xù)進(jìn)行。優(yōu)選地，可以在再 生期間增加幅度和/或高氧氣時(shí)間間隔△ h和低氧氣時(shí)間間隔△ r。
同時(shí)，如果確定下游氣體傳感器輸出偏差是由硫中毒造成，則執(zhí)行燃料硫含量水 平估計(jì)(框114)，并基于該燃料硫含量水平估計(jì)調(diào)節(jié)催化劑模型。該燃料硫含量水 平估計(jì)是基于下游氣體傳感器輸出偏差CT-CA的改變速率執(zhí)行的。
圖6是示出作為允許進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量(或空氣和燃料的質(zhì)量)(M)的函數(shù) 的下游氣體傳感器輸出(C)的圖表。對(duì)于該燃料硫含量水平估計(jì)，ECU 9適用于將 允許進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量(或空氣和燃料的質(zhì)量)(M)映射到理論下游氣體傳感器 輸出CT及實(shí)際下游氣體傳感器輸出CA的值。在特定的時(shí)間，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)量的空氣Ml 已進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，確定實(shí)際下游氣體傳感器輸出與理論下游氣體傳感器輸出的偏差 CT(M1)-CA(M1)。在后續(xù)的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，當(dāng)?shù)诙€(gè)量的空氣M2已進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，再 次確定實(shí)際下游氣體傳感器輸出與理論下游氣體傳感器輸出的偏差CT(M2)-CA(M2)。
假設(shè)燃料硫含量水平與允許進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量M所映射的第一催化轉(zhuǎn)化器中 積硫累積的速率成比例。部分地基于存儲(chǔ)的燃料硫含量水平值，確定理論下游氣體傳 感器輸出CT。如果實(shí)際燃料硫含量水平不同于存儲(chǔ)的對(duì)其的估計(jì)，則實(shí)際下游氣體 傳感器輸出CA與理論下游氣體傳感器輸出CT的偏差隨允許進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量而增 加，如圖6所示。因此，燃料硫含量水平估計(jì)(圖4,框114)包括用基于傳感器輸 出偏差CT-a的改變速率厶C/厶M的值調(diào)節(jié)存儲(chǔ)的對(duì)燃料硫含量水平的估計(jì)，該改變 速率確定(圖4，框115)為
AC/厶M = (CT (M2)-CA (M2) - CT(Ml)-CA(Ml)) / (M2-Ml)。
如上所述，該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括位于第一催化轉(zhuǎn)化器8下游的第二催化轉(zhuǎn)化器82， 其硫中毒狀況也將受到檢測(cè)。具體來(lái)說(shuō)由于延長(zhǎng)的稀混合氣操作和濃混合氣搡作，即 高氧氣時(shí)間間隔厶h和低氧氣時(shí)間間隔Ar,第二催化轉(zhuǎn)化器82可充當(dāng)從所分析的第
一催化轉(zhuǎn)化器8中釋放出的任何排放物的緩沖器。
ECU 9適用于存儲(chǔ)第二催化轉(zhuǎn)化器82的模型，其中包括用于多個(gè)輸入?yún)?shù)的模 擬的響應(yīng)算法?；谠撃Ｐ停珽CU9可以控制入值，以使第二催化轉(zhuǎn)化器82下游的 排放水平保持最低。至少部分地通過(guò)對(duì)第二催化轉(zhuǎn)化器的氧存儲(chǔ)能力建模，更具體地 來(lái)說(shuō)基于如按上述方式得到的空氣質(zhì)量流量、排氣溫度，及通過(guò)來(lái)自下游氣體傳感器 12的信號(hào)得到的第一催化轉(zhuǎn)化器8下游的氧氣含量這樣的輸入?yún)?shù)，第二催化轉(zhuǎn)化 器82的模型可以提供關(guān)于第二催化轉(zhuǎn)化器82下游的排氣中的排放物質(zhì)的數(shù)據(jù)。因此，
可以控制A值以便調(diào)節(jié)高氧氣時(shí)間間隔△ h和低氧氣時(shí)間間隔△ r,和/或上述振蕩中 的最大A值人Dh和最??？v值A(chǔ)Dl (圖3),以便使第二催化轉(zhuǎn)化器82下游的排放水 平最小化。
在上文中，催化轉(zhuǎn)化器8和82是排氣系統(tǒng)中獨(dú)立的單元?；蛘撸鐖D7所示， 催化轉(zhuǎn)化器8和82可以作為集成的單元提供。因此，下游氣體傳感器12可以位于催 化轉(zhuǎn)化器8與82之間的界面處。應(yīng)注意，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以在第二催化轉(zhuǎn)化器下游包 括至少一個(gè)更多的催化轉(zhuǎn)化器，或者不在第一催化轉(zhuǎn)化器下游提供催化轉(zhuǎn)化器。
應(yīng)注意，在可選實(shí)施例中，可以控制入值，從而分別在檢測(cè)到第一排氣處理裝置 8下游或該排氣處理裝置內(nèi)的氧氣含量的增加或減少時(shí)，立即使A值減小或增加。這 意味著高氧氣時(shí)間間隔△h和低氧氣時(shí)間間隔A r均為零。
除硫造成的排氣處理裝置中毒之外，本發(fā)明可同等地應(yīng)用于檢測(cè)其他物質(zhì)，如鉛、 鋅、錳、硅及磷造成的中毒。
在上述的實(shí)施例中，下游氣體傳感器12是窄帶傳感器，而上游氣體傳感器13是 寬帶傳感器。然而，在可選實(shí)施例中，下游氣體傳感器12和上游氣體傳感器13中的 任何一個(gè)都可以是窄帶傳感器或?qū)拵鞲衅?。例如，下游傳感器可以是寬帶傳感器?因?yàn)檫@樣的傳感器的輸出與窄帶傳感器的輸出同樣地在第一催化轉(zhuǎn)化器中的硫中毒 程度改變時(shí)改變。因此，可以按類(lèi)似于上述的方式使用寬帶傳感器的輸出的改變，以 檢測(cè)第一催化轉(zhuǎn)化器的硫中毒。
作為另一種選擇，其他類(lèi)型的傳感器也可用作下游氣體傳感器和上游氣體傳感器 中的任何一個(gè)，如氮氧化物(N0X)傳感器，或碳?xì)浠衔?HC)傳感器。具體來(lái)說(shuō)， 氮氧化物(N0X)傳感器可以用作下游氣體傳感器12。在第一催化轉(zhuǎn)化器8的下游檢 測(cè)到的NO,轉(zhuǎn)化量的減少可以用作催化劑經(jīng)受硫中毒的指示。類(lèi)似地，在HC傳感器用 作下游氣體傳感器12時(shí)，檢測(cè)到的HC含量的改變可以用作催化劑經(jīng)受硫中毒的指示。
作為上述實(shí)施例的替代，為了診斷第一催化轉(zhuǎn)化器的硫中毒程度，上游氣體傳感 器13的輸出可以由計(jì)算出的第一催化轉(zhuǎn)化器上游的入值替換，如現(xiàn)有技術(shù)中所知， 該入值可以基于空氣和噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料的值，及存儲(chǔ)的發(fā)動(dòng)機(jī)的模型及可能的 第一催化轉(zhuǎn)化器的模型計(jì)算得到。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(1)中的排氣處理裝置(8)的方法，所述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括具有至少一個(gè)汽缸(2)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，及位于排氣處理裝置(8)下游或至少部分地位于排氣處理裝置(8)內(nèi)的下游氣體傳感器(12)，其特征在于，所述方法包括分析下游氣體傳感器(12)的輸出，及至少部分地基于所述分析，確定排氣處理裝置(8)是否經(jīng)受中毒。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述分析下游氣體傳感器(12)的輸出的步驟包括比較下游傳感器(12)的輸出與理論下游傳感器輸出。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，至少部分地基于排氣特性的基準(zhǔn)值(λDp),比較下游傳感器(12)的輸出與所述理論下游傳感器輸出。
4. 如權(quán)利要求2-3中的任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，包括確定排氣特性基準(zhǔn)值(λDp)處的下游傳感器(12)的輸出水平(CA),確定排氣特性基準(zhǔn)值(λDp)處的理論下游氣體傳感器輸出水平(CT),及比較下游傳感器(12)的輸出水平(CA)與理論下游氣體傳感器輸出水平(CT)。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述下游氣體傳感器(12)是氧傳感器，且所述排氣特性是排氣中的氧氣含量。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述下游氣體傳感器(12)是窄帶氧傳感器，且所述排氣特性基準(zhǔn)值(λDp)對(duì)應(yīng)于濃空燃比。
7. 如權(quán)利要求4-6中的任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，包括確定下游傳感器(12)的輸出水平(CA)與理論下游氣體傳感器輸出水平(CT)的偏差(CT-CA), 及比較所述偏差(CT-CA)與預(yù)定閾值(eCp)。
8. 如上述權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，包括控制在至少一個(gè)汽缸中提供的空燃現(xiàn)合氣的空燃比，以使其周期性地為濃空燃比。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，包括控制所述空燃比，以使其圍繞化學(xué)計(jì)量值振蕩。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，包括控制所述空燃比，以使其在兩 個(gè)極值(λD1, λDh)之間振蕩。
11. 如上述權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，包括至少部分地基于下游氣體傳感器(12)的輸出，確定對(duì)應(yīng)于或相關(guān)于排氣處理裝置(8)的氧存儲(chǔ) 能力的診斷參數(shù)(P2)的值，其中對(duì)所述排氣處理裝置是否經(jīng)受中毒的確定部分地基 于診斷參數(shù)(P2)執(zhí)行。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，至少部分地基于從向所述發(fā)動(dòng)機(jī) 提供的空燃混合氣的空燃比的相應(yīng)改變到下游氣體傳感器(12)的輸出的相應(yīng)改變的 至少兩個(gè)延遲(DtA, DtB)，確定所述診斷參數(shù)(P2)的值。
13. 如權(quán)利要求11-12中的任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述診斷參數(shù) (P2)對(duì)應(yīng)于排氣處理裝置(8)的氧存儲(chǔ)能力的改變速率(P2),且對(duì)所述排氣處理裝置是否經(jīng)受中毒的確定部分地基于所述氧存儲(chǔ)能力的改變速率(P2)與預(yù)定閾值 (P2p)之間的比較執(zhí)行。
14. 如上述權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，包括至少部分地基 于所述分析，估計(jì)燃料硫含量水平。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述分析下游氣體傳感器(12) 的輸出的步驟包括比較下游傳感器U2)的輸出與至少部分地基于存儲(chǔ)的燃料硫含量 水平值的理論下游傳感器輸出，且所述估計(jì)燃料硫含量水平的步驟包括調(diào)節(jié)所述存儲(chǔ) 的燃料硫含量水平值。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，包括確定下游傳感器(12)的輸 出與理論下游傳感器輸出的輸出偏差(CT-CA),及確定輸出偏差(CT-CA)的改變速 率(AC/AM),所述調(diào)節(jié)存儲(chǔ)的燃料硫含量水平值的步驟至少部分地基于輸出偏差(CT-CA)的改變速率(AC/AM)。
17. 如上述權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述排氣處理裝置 是第一排氣處理裝置，且所述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還包括位于第一排氣處理裝置(8)下游的 第二排氣處理裝置(82)。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，第二排氣處理裝置(82)位于下游氣體傳感器(12)的下游。
19. 一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括具有至少一個(gè)汽缸(2)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng) 機(jī)，排氣處理裝置(8)，位于排氣處理裝置(8)下游或至少部分地位于排氣處理裝 置(8)內(nèi)的下游氣體傳感器(12),及發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(9),其特征在于，所述發(fā) 動(dòng)機(jī)控制單元(9)適用于分析下游氣體傳感器(12)的輸出，及至少部分地基于所 述分析> 確定排氣處理裝置(8)是否經(jīng)受中毒。
20. 如權(quán)利要求19所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(9) 適用于比較下游傳感器(12)的輸出與理論下游傳感器輸出。
21. 如權(quán)利要求20所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(9) 適用于至少部分地基于排氣特性的基準(zhǔn)值(ADp)，比較下游傳感器(12)的輸出與 所述理論下游傳感器輸出。
22. 如權(quán)利要求20-21中的任何一個(gè)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā) 動(dòng)機(jī)控制單元(9)適用于確定排氣特性基準(zhǔn)值(ADp)處的下游傳感器(12)的輸 出水平(CA)，確定排氣特性基準(zhǔn)值(ADp)處的理論下游氣體傳感器輸出水平(CT), 及比較下游傳感器(12)的輸出水平(CA)與理論下游氣體傳感器輸出水平(CT)。
23. 如權(quán)利要求22所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述下游氣體傳感器(12) 是氧傳感器，且所述排氣特性是排氣中的氧氣含量。
24. 如權(quán)利要求23所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述下游氣體傳感器(12) 是窄帶氧傳感器，且所述排氣特性基準(zhǔn)值(入Dp)對(duì)應(yīng)于濃空燃比。
25. 如權(quán)利要求22 - 24中的任何一個(gè)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā) 動(dòng)機(jī)控制單元(9)適用于確定下游傳感器(12)的輸出水平(CA)與理論下游氣體 傳感器輸出水平(CT )的偏差(CT-CA ),及比較所述偏差(CT-CA )與預(yù)定閾值(eCp )。
26. 如權(quán)利要求19-25中的任何一個(gè)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā) 動(dòng)機(jī)控制單元(9)適用于通過(guò)對(duì)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量控制裝置(10)和/或燃料噴 射裝置(ll)的控制，控制在至少一個(gè)汽缸中提供的空燃混合氣的空燃比，以使其周 期性地為濃空燃比。
27. 如權(quán)利要求26所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(9) 適用于控制空燃比，以使其圍繞化學(xué)計(jì)量值振蕩。
28. 如權(quán)利要求27所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(9) 適用于控制空燃比，以使其在兩個(gè)極值(入Dl,入Dh)之間振蕩。
29. 如權(quán)利要求19-28中的任何一個(gè)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā) 動(dòng)機(jī)控制單元(9)適用于至少部分地基于下游氣體傳感器(12)的輸出，確定對(duì)應(yīng) 于或相關(guān)于排氣處理裝置(8)的氧存儲(chǔ)能力的診斷參數(shù)(P2)的值，及部分地基于 診斷參數(shù)(P2)，執(zhí)行所述排氣處理裝置是否經(jīng)受中毒的確定。
30. 如權(quán)利要求29所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(9) 適用于至少部分地基于從向至少一個(gè)汽缸提供的空燃混合氣的空燃比的相應(yīng)改變到 下游氣體傳感器U2)的輸出的相應(yīng)改變的至少兩個(gè)延遲(DtA， DtB),確定所述診 斷參數(shù)(P2)的值。
31. 如權(quán)利要求29 - 30中的任何一個(gè)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述診 斷參數(shù)(P2)對(duì)應(yīng)于排氣處理裝置(8)的氧存儲(chǔ)能力的改變速率(P2),且所述發(fā) 動(dòng)機(jī)控制單元(9)適用于部分地基于所述氧存儲(chǔ)能力的改變速率(P2)與預(yù)定閾值(P2p)之間的比較，執(zhí)行所述排氣處理裝置是否經(jīng)受中毒的確定。
32. 如權(quán)利要求19-31中的任何一個(gè)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā) 動(dòng)機(jī)控制單元(9)適用于至少部分地基于所述分析，估計(jì)燃料硫含量水平。
33. 如權(quán)利要求32所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(9) 適用于在分析下游氣體傳感器(12)的輸出時(shí)，比較下游傳感器(12)的輸出與至少 部分地基于存儲(chǔ)的燃料硫含量水平值的理論下游傳感器輸出，并在估計(jì)燃料硫含量水 平時(shí)調(diào)節(jié)所述存儲(chǔ)的燃料硫含量水平值。
34. 如權(quán)利要求33所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(9) 適用于確定下游傳感器(12)的輸出與理論下游傳感器輸出的輸出偏差(CT-CA)， 及確定輸出偏差(CT-CA)的改變速率(AC/AM)，及至少部分地基于輸出偏差(CT-CA) 的改變速率(AC/AM)調(diào)節(jié)所述存儲(chǔ)的燃料硫含量水平值。
35. 如權(quán)利要求19-34中的任何一個(gè)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述排氣處理裝置是第一排氣處理裝置，且所述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還包括位于第一排氣處理裝置 (8)下游的第二排氣處理裝置(82)。
36.如權(quán)利要求35所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，第二排氣處理裝置(82) 位于下游氣體傳感器(12)的下游。
全文摘要
本發(fā)明提供內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(1)及用于確定該系統(tǒng)中的排氣處理裝置(8)的工況的方法。該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括具有至少一個(gè)汽缸(2)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，及位于排氣處理裝置(8)下游或至少部分地位于排氣處理裝置(8)內(nèi)的下游氣體傳感器(12)。該方法包括分析下游氣體傳感器(12)的輸出，及至少部分地基于所述分析，確定排氣處理裝置(8)是否經(jīng)受中毒。
文檔編號(hào)F01N3/025GK101205825SQ20071030082
公開(kāi)日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者尼克拉斯·沃爾默, 約納斯·赫爾曼松 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司