[发明专利]非侵入式空气/燃料传感器诊断

说明书

本申请公开了一种非侵入式空气/燃料传感器诊断。提供用于诊断车辆的排气系统中催化剂下游的排气氧传感器的故障状况的方法和系统。在一个示例中，一种方法包括确定催化剂的部分氧化状态的改变速率与氧传感器的输出电压的改变速率的比。如果所述比是正的，则故障被诊断并且随后的发动机运转的调整不考虑来自氧传感器的反馈。

技术领域

本发明总体涉及诊断机动车辆中排气传感器的退化。

背景技术

由于对汽车排放的收紧的政府法规，现代车辆使用三元催化剂(TWC)用于发动机排气后处理。二氧化铈通常被添加到催化剂以化学地存储器氧气，并且通过增加来关于化学计量比空燃比(AFR)的运转窗口来帮助遏制排放突破。基于催化剂监测传感器和/或基于物理的催化剂模型，TWC可以被维持在期望的部分氧化状态(fractional oxidationstate,FOS)处。例如，一些车辆在TWC上游的传感器通用或宽域排气氧(UEGO)传感器和在TWC下游的加热型排气氧(HEGO)来帮助将催化剂的AFR和FOS维持在设定点处。具体地，上游UEGO传感器为关于化学计量比调整发动机排气提供反馈。下游HEGO传感器为将发动机AFR偏置为更富或更稀提供反馈以增加催化剂效率。此外，下游HEGO传感器可以被用于催化剂诊断。

HEGO传感器的退化可以导致增加的燃料消耗和排放。一种用于诊断HEGO传感器退化的现有侵入式方法涉及主动调整发动机运转以便收集关于HEGO传感器性能的数据。例如，发动机运转可以被主动调整以影响一个或更多个富至稀或稀至富的转变，以便监测HEGO传感器对这些转变的响应。在美国专利号5,801,295中公开了为非侵入式的另一现有方法。在其中，当某些进入条件满足时，监测HEGO传感器输出电压，并且电压轨迹节段在指定时段内进行求和。求和的HEGO电压轨迹的长度与阈值长度进行比较；在阈值长度之下的轨迹长度指示增加的HEGO传感器的灵敏性和稳健性。

然而，发明人在此已经认识到此类方法的潜在问题。例如，在侵入式方法中，所需的来自发动机运转的偏移可以被局限于具体不足够频繁地发生的工况以准确地监测传感器。另外，这些偏移可以增加发动机运转在不期望的AFR下的持续时间，导致增加的燃料消耗和/或增加的排放。在非侵入式方法中，为了执行诊断，各种进入条件必须满足，使得HEGO传感器诊断可以在它消极地影响发动机性能的过长时间段内保持未被检测到。此外，由于该方法单独将降低的切换频率与HEGO传感器退化相关联，不影响切换频率的HEGO传感器退化的类型可以不被注意到。

发明内容

发明人在此已经识别了克服上面描述的方法的缺陷的方法和系统。在一个示例中，上面描述的问题可以通过一种用于确定排气催化剂的FOS的改变速率和被布置在所述催化剂下游的氧传感器的输出电压的改变速率的方法来解决。所述方法包括如果所述FOS的所述改变速率与所述输出电压的所述改变速率的比是正的，则指示氧传感器故障并且独立于所述氧传感器输出电压来控制发动机运转。相应地，相比于上面描述的诊断只能够在不频繁地发生并且往往必须被主动诱发的某些发动机工况下被执行的侵入式方法，只要发动机被暖机并且正在稳态下运转，HEGO传感器的故障诊断就可以被执行。另外，在本公开中描述的方法和系统提供了特别稳健的诊断，因为它们不考虑正在讨论的参数的量值(例如，FOS的量值和HEGO传感器输出电压的量值)，而是聚焦于FOS的改变速率与HEGO传感器输出电压的改变速率的比的符号。因此，本文中描述的方法和系统的技术效果是稳健的HEGO传感器故障诊断可以通过监测FOS的改变速率与HEGO传感器输出电压的改变速率的比的符号来执行。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，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示出了车辆的发动机和相关联的排气排放物系统的示意图。

图2A示出图示示例控制架构的方框图。