[发明专利]利用可变电压氧传感器估计空燃比的方法和系统

说明书

本申请涉及利用可变电压氧传感器估计空燃比的方法和系统。一种用于发动机的方法可以包含：响应于包含在可变电压模式下操作的第一排气氧传感器的基准电压增加到阈值电压以上的第一条件，确定与基准电压的增加对应的第一排气氧传感器的输出的变化，基于输出变化校正第一排气氧传感器的输出，以及基于校正的输出调节发动机操作。以这种方式，可以保持基于排气传感器的空气‑燃料估计的精度，并且即使当排气氧传感器正在以VVs模式操作时，也可以维持发动机的闭环燃料控制，从而减少发动机排放、增加燃料经济性并且提高车辆驾驶性能。

技术领域

本说明书整体涉及用于操作内燃发动机的可变电压排气传感器的方法和系统。

背景技术

排气传感器(例如，排气氧传感器)可以被定位在车辆的排气系统中并且被操作以提供各种排气成分的指示。在一个示例中，排气传感器可以用于检测从车辆的内燃发动机排出的排气的空燃比。然后，排气传感器读数可以用于控制内燃发动机的操作以推进车辆。在另一示例中，排气传感器的输出可以用于估计排气中的水含量。使用排气氧传感器估计的水含量可以用于推断在发动机操作期间的环境湿度。更进一步地，水含量可以用于推断发动机中燃烧的燃料的醇含量。在选择条件下，排气传感器可以作为可变电压(VVs)氧传感器操作，以便更精确地确定排气水含量。当在VVs模式下操作时，排气传感器的基准电压从较低的基本电压(例如，大约450mv)增加到较高的目标电压(例如，在900-1100mV的范围内)。在一些示例中，较高的目标电压可以是水分子在氧传感器处部分或完全解离的电压，而基本电压是水分子在传感器处未解离的电压。

发明内容

然而，发明人在此已经认识到在VVs模式中操作排气传感器的潜在问题。作为一个示例，当基准电压增加到基本电压以上时，利用排气传感器的空气-燃料估计可能是无效的，因为氧传感器不再是化学计量的。例如，在较高的基准电压下，传感器解离水蒸气和二氧化碳，这有助于在由排气传感器输出的泵浦电流中表示的氧浓度。由于水蒸气和二氧化碳随着燃料中的环境湿度和乙醇浓度而变化，并且这些参数是未知的，因此传统的泵浦电流与空燃比传递函数在提高的基准电压下是不准确的。因此，车辆可能不得不在开环燃料控制中操作，这可能对排放、燃料经济性以及驾驶性能产生负面影响。

在一个示例中，上述问题可以通过一种用于发动机的方法至少部分地解决，该方法包含：响应于包含在可变电压模式下操作的第一排气氧传感器的基准电压增加到阈值电压以上的第一条件，确定与基准电压的增加对应的第一排气氧传感器的输出的变化，基于输出变化校正第一氧传感器的输出，以及基于所校正的输出来调节发动机操作。

在另一示例中，一种方法可以包含在基于空燃比的闭环控制模式中的内燃发动机的操作期间，校正在可变电压模式下操作的第一排气氧传感器的输出，以及基于第一排气氧传感器的校正的输出确定空燃比。

以这种方式，可以实现保存基于排气传感器的空气-燃料估计的精度并且即使当排气氧传感器正在以VVs模式操作时，也维持发动机的闭环燃料控制的技术效果，从而减少发动机排放、增加燃料经济性并且提高车辆驾驶性能。

应当理解，提供以上本发明内容是为了以简化的形式介绍一系列概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一地限定。另外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出包括一个或多个排气氧传感器的发动机的示意图。

图2示出描绘空燃比的估计可以如何受到排气氧传感器的基准电压的变化影响的曲线图。

图3A和图3B分别示出描绘HEGO排气氧传感器和UEGO排气氧传感器的示例输出的曲线图。

图4示出用于估计在排气氧传感器的可变电压操作期间的排气空燃比的方法的流程图。