專利名稱：車輛排氣處理應(yīng)用的NOx傳感器的偏移和慢響應(yīng)診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及評估來自于傳感器的電輸出信號的車載測試方法，所述傳感器置于柴油發(fā)動機(或其它稀燃發(fā)動機)排氣流中以檢測排氣中的氮氧化物(NOx)量。這種與NOx濃度相關(guān)的電壓或電流信號由車載基于計算機的控制系統(tǒng)使用，用于管理發(fā)動機操作，用于管理和評估發(fā)動機排氣處理。更具體地，本發(fā)明涉及這種NOx傳感器的車載測試，以評估其零點讀數(shù)及其對排氣成分的變化的響應(yīng)時間。
背景技術(shù)：
用于驅(qū)動機動車輛的多氣缸往復(fù)式活塞車輛發(fā)動機產(chǎn)生熱流動排氣流，其在離開發(fā)動機的排氣歧管之后被處理以將未燃烴和一氧化碳氧化為二氧化碳和水，且在氣體從尾 管釋放到大氣之前將氮氧化物(NOx)混合物還原為氮氣和水。許多火花點火汽油發(fā)動機用供應(yīng)至發(fā)動機氣缸的燃料和空氣添加物操作，所述燃料和空氣添加物圍繞大約14. 7/1的化學(xué)計量比空氣-燃料質(zhì)量比緊密地變化。排氣后處理然后使用氧傳感器和三效催化劑系統(tǒng)完成，所述三效催化劑系統(tǒng)被管理以促進(jìn)氧化和還原反應(yīng)兩者，以便產(chǎn)生清潔排氣。柴油燃料壓縮點火發(fā)動機和其它稀燃發(fā)動機通常以大大高于化學(xué)計量比的空氣-燃料質(zhì)量比操作，從而將充裕的空氣裝載到燃燒氣缸中。來自于這種發(fā)動機操作的排氣含有比常規(guī)汽油發(fā)動機排氣更多的氧和氮氧化物。來自于稀燃發(fā)動機的排氣處理通常使用用于未燃烴和一氧化碳的上游氧化催化劑，用于將一些NO氧化為NO2。在通過氧化催化劑之后，用于氮氧化物的還原劑材料(例如，尿素)噴射到熱排氣中且與熱排氣混合。氣體然后送至與催化劑材料接觸，所述催化劑材料被選擇用于還原劑材料和氮氧化物之間的反應(yīng)以形成氮氣和水，以便從排氣通道釋放。由于氮化合物的氧含量被還原，因而該反應(yīng)稱為“還原”反應(yīng)。該排氣還原實踐通常稱為NOx的選擇性催化還原(SCR)。SCR型排氣后處理系統(tǒng)需要插入排氣流中的NOx傳感器，用于管理還原劑材料添加到排氣流中和其它后處理實踐。NOx傳感器通常形成為小的電化學(xué)單元，其例如通過響應(yīng)于在排氣中流動且流經(jīng)傳感器表面的氮氧化物物質(zhì)的量產(chǎn)生電壓或電流信號而工作。NOx傳感器數(shù)據(jù)還可以用于評估用于NOx還原的催化劑或其它排氣后處理材料是否正常工作。需要確定排氣流中的NOx傳感器是否正常工作的車載系統(tǒng)和實踐。當(dāng)用于車輛排氣系統(tǒng)的NOx傳感器不正常工作時，通常需要迅速地診斷故障且報告給車輛操作者。本發(fā)明涉及評估這些重要NOx傳感器的性能的某些方面的車載計算機進(jìn)行和管理的診斷方法。

發(fā)明內(nèi)容
來自于柴油發(fā)動機的排氣流通常包含按體積計高達(dá)大約百分之十的氧，大約100至2000百萬分率(ppm)的一氧化氮(NO)和大約20-200 ppm的二氧化氮(N02)。NOx傳感器在排氣流中的預(yù)定位置使用，以快速地確定NOx成分的當(dāng)前量，用于確定例如當(dāng)前應(yīng)當(dāng)添加多少還原劑材料，以實現(xiàn)將NOx轉(zhuǎn)換為氮氣和水。在該示例中，傳感器將位于還原劑材料噴射裝置和SCR催化劑材料的上游。在另一個示例中，NOx傳感器位于排氣流中SCR催化劑材料的下游，以確認(rèn)NOx的還原。用于發(fā)動機排氣流中的氮氧化物的許多傳感器由陶瓷型金屬氧化物制成，例如用三氧化二釔(氧化釔，Y2O3)穩(wěn)定的二氧化鋯(氧化鋯，ZrO2)O這些材料已經(jīng)用于氧傳感器且適合用作NOx傳感器。它們被壓實作為在尾管的高溫(例如，300°C和更高)下傳導(dǎo)氧離子的密集陶瓷。傳感器的氧化物本體的表面配置有一對高溫電極，其可以例如由鉬、金或鈀或其它金屬氧化物形成。傳感器形成為提供根據(jù)排氣流中的傳感器位置處的氮氧化物濃度而變的電信號，例如電壓或電流變化。來自于傳感器的導(dǎo)線用于將信號傳輸給合適的計算機控制系統(tǒng)，用于管理排氣處理系統(tǒng)的操作。由于發(fā)動機燃料供應(yīng)和操作管理與排氣成分之間的緊密關(guān)系，用于控制排氣處理的基于計算機的系統(tǒng)可以是發(fā)動機操作控制系統(tǒng)的一部分或者與發(fā)動機操作控制系統(tǒng)通信。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供用于糾正車輛排氣流的一個或多個NOx傳感器的操作特性的車載計算機管理診斷的算法。方案I. 一種診斷車輛NOx傳感器故障的方法，包括以下步驟(a)確定車輛發(fā)動機的燃料流被中斷；
(b)監(jiān)測NOx傳感器以確定來自于NOx傳感器的輸出是否在超過預(yù)定時間量內(nèi)保持高于上限閾值；以及
(c)如果是，那么判定NOx傳感器存在高偏移誤差；
(d)否則，如果來自于NOx傳感器的輸出在超過預(yù)定時間量內(nèi)低于零或負(fù)閾值，那么判 定存在低偏移誤差。方案2.根據(jù)方案I所述的方法，其中，步驟(a)還包括使用發(fā)動機控制單元(ECT)來監(jiān)測燃料流量傳感器。方案3.根據(jù)方案I所述的方法，其中，步驟(b)還包括使用發(fā)動機控制單元(ECU)包括的計時器來確定來自于NOx傳感器的輸出是否保持高于上限閾值。方案4.根據(jù)方案I所述的方法，其中，上限閾值或負(fù)閾值存儲在發(fā)動機控制單元(E⑶)上的存儲器中。方案5.根據(jù)方案I所述的方法，還包括步驟觸發(fā)標(biāo)記，以警告車輛乘員低偏移誤差或聞偏移誤差。方案6.根據(jù)方案I所述的方法，還包括步驟確定步驟(a)-(d)的持續(xù)時間是否超過最大分配時間。方案7. —種診斷車輛NOx傳感器故障的方法，包括以下步驟
(a)確定車輛發(fā)動機的燃料流率；
(b)接收NOx傳感器的輸出；
(C)計算在多個數(shù)據(jù)點內(nèi)車輛發(fā)動機的燃料流率的四階矩以及NOx傳感器的輸出變化率的四階矩；
(d)計算燃料流率的四階矩和NOx傳感器的輸出變化率的四階矩之間的比率；
(e)將所計算的比率與閾值進(jìn)行比較；以及
(f)如果所計算的比率大于閾值，那么確定存在誤差狀況。方案8. —種診斷車輛NOx傳感器故障的方法，包括以下步驟
(a)使來自于NOx傳感器的輸出信號通過放大濾波器；(b)使用微處理器檢測來自于放大濾波器的輸出的最小值；
(C)使用微處理器確定最小值是否為負(fù)；以及
(d)如果最小值不是負(fù)，那么確定NOx傳感器存在故障狀況。方案9.根據(jù)方案8所述的方法，其中，最小值使用包絡(luò)濾波器檢測。方案10.根據(jù)方案8所述的方法，還包括步驟計算最小值的平均值以及確定最小值的平均值是否低于預(yù)定閾值。方案11. 一種診斷車輛NOx傳感器故障的方法，包括以下步驟
(a)確定燃料停止流向車輛發(fā)動機；
(b)在預(yù)定時間量內(nèi)測量來自于NOx傳感器的輸出；
(C)基于時間和NOx傳感器輸出來計算NOx傳感器的測量輸出的斜率；
(d)確定所計算斜率是否小于預(yù)定斜率值；以及
(e)如果是，那么判定傳感器沒有正常工作。方案12.根據(jù)方案11所述的方法，其中，步驟(c)-(e)使用發(fā)動機控制單元(ECT)或微處理器執(zhí)行。方案13.根據(jù)方案11所述的方法，其中，輸出的斜率使用來自于NOx傳感器的測量輸出的平均值計算。方案14.根據(jù)方案11所述的方法，其中，輸出的斜率使用來自于NOx傳感器的測量輸出的最大值或最小值計算。


本發(fā)明的一個或多個優(yōu)選示例性實施例將在下文結(jié)合附圖描述，其中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，且其中
圖I是圖示與本文所述的方法一起使用的車輛的示例性實施例的框 圖2是圖示與本文所述的方法一起使用的車輛排氣系統(tǒng)的示例性實施例的 圖3是本文所述的方法的示例性實施例的流程 圖4是本文所述的方法的另一個示例性實施例的流程 圖5(a)-(c)是關(guān)于本文所述的方法討論的各個測量值和/或結(jié)果的曲線 圖6是本文所述的方法的又一個示例性實施例的流程 圖7是本文所述的方法的又一個示例性實施例的流程 圖8 (a)-(b)是通過正常工作的NOx傳感器產(chǎn)生的輸出和來自于正常工作的NOx傳感器的輸出在其通過放大濾波器之后的曲線 圖9 (a)-(b)是通過工作欠佳的NOx傳感器產(chǎn)生的輸出和來自于工作欠佳的NOx傳感器的輸出在其通過放大濾波器之后的曲線 圖10是本文所述的方法的又一個示例性實施例的流程圖；和
圖ll(a)-(c)是停止到車輛發(fā)動機的燃料以及工作正常和欠佳的NOx傳感器響應(yīng)于燃料停止的輸出的曲線圖。
具體實施例方式本文所述的方法可以使用從NOx傳感器產(chǎn)生的輸出診斷NOx傳感器響應(yīng)性和/或準(zhǔn)確性。更具體地，所述方法可以確定NOx傳感器是否響應(yīng)過慢或者產(chǎn)生離零點過遠(yuǎn)(例如，偏移)的輸出。這些確定可以通過分析從NOx傳感器接收的輸出來進(jìn)行。由于不正確的尿素計量，低于零點的NOx傳感器偏移可能引起排放物滲漏，且還使得不能診斷SCR催化劑故障。另一方面，具有高于零點的偏移的NOx傳感器可能引起排氣的過多處理且可能導(dǎo)致氨逃逸。在一些情況下，NOx傳感器對排氣中的NOx成分量的變化不能足夠快地響應(yīng)。對這些變化的NOx傳感器響應(yīng)時間可能影響添加到排氣的處理量。如果NOx傳感器對排氣NOx含量的變化不能足夠快地響應(yīng)，那么添加到排氣的處理水平可能比所需更大或更小，從而導(dǎo)致上述的過多排放物滲漏或氨逃逸。因而，檢測低/高偏移NOx傳感器狀況或欠佳響應(yīng)NOx傳感器且警告駕駛員這些狀況可以導(dǎo)致其快速校正。轉(zhuǎn)向圖1，示出了車輛10，包括發(fā)動機控制單元(EOT) 12，其不僅接收從NOx傳感器輸出的數(shù)據(jù)，而且執(zhí)行車輛10上的各種計算任務(wù)。車輛10在所示實施例中圖示為乘用車輛，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，還可以使用任何其它車輛，包括摩托車、卡車、運動型多功能車(SUV)、旅行車(RV)、輪船、飛機等。車輛10包括用于推進(jìn)的車輛發(fā)動機(未示出)，例如上文討論的柴油燃料壓縮點火發(fā)動機或其它稀燃發(fā)動機。 轉(zhuǎn)向圖2，示出了由車輛IO使用的車輛排氣系統(tǒng)14，其可以排出包括NOx的排氣。車輛排氣系統(tǒng)14可包括各個元件，例如用于測量排氣的NOx含量的一個或多個NOx傳感器16、用于將氨或一些其它排氣處理物引入排氣的計量模塊18、以及被處理排氣將流經(jīng)的SCR催化劑20。NOx傳感器16可以在排氣離開車輛發(fā)動機時監(jiān)測排氣的方式定位,和/或位于SCR催化劑20的下游以測量已處理排氣的NOx含量。圖I所示的E⑶12可以是能夠處理電子指令的任何類型的裝置，包括微處理器、微控制器、主處理器、控制器、車輛通信處理器和專用集成電路(ASIC)。其可以是僅用于控制車輛發(fā)動機/排放物功能的專用處理器或者可以與其它車輛系統(tǒng)共用。ECU 12執(zhí)行各種類型的數(shù)字存儲指令，例如存儲在存儲器22中的軟件或固件程序，其允許ECU 12提供寬范圍的各種服務(wù)。車輛總線24可以在NOx傳感器16和ECU 12以及位于車輛10上的其它模塊之間傳送數(shù)據(jù)和交換指令。這些其它模塊中的一些包括具有至少一個揚聲器的音頻系統(tǒng)26和能夠聽覺或視覺傳送消息給車輛乘員的可視顯示器28。例如，E⑶12可以執(zhí)行程序或處理數(shù)據(jù)以實現(xiàn)本文所述方法的至少一部分。此外，E⑶12可以包括一個或多個計時器和/或計數(shù)器，其可以提供本文所述方法的計時和/或計數(shù)功能。轉(zhuǎn)向圖3，示出了診斷車輛NOx傳感器故障的示例性方法300。該方法300可以確定關(guān)于特定NOx傳感器16是否存在低或高排出狀況。方法300在步驟305開始，確定至車輛發(fā)動機的燃料流停止。措辭“確定”可以表示各種動作，例如使用ECU 16確定燃料不再提供給車輛發(fā)動機(例如，減速燃料切斷或離合器燃料切斷事件)。最后，存在方法300可以確定燃料何時停止流向車輛發(fā)動機的多種方法。停止車輛發(fā)動機的燃料流可以通過停止產(chǎn)生車輛排氣的燃燒過程而停止產(chǎn)生NOx，從而形成確定NOx傳感器16是否有故障的基準(zhǔn)。SP，如果不產(chǎn)生NOX，NOx傳感器16應(yīng)當(dāng)不產(chǎn)生表示NOx以顯著數(shù)量存在的輸出。燃料流的停止還可以啟動計時器，計時器監(jiān)測在方法300期間經(jīng)過的總時間。該計時器可以稱為主計時器且能夠以各個方式實施，例如使用類似于ECU 12的微處理器的計數(shù)器。方法300前進(jìn)到步驟310。在步驟310，確定排氣中的NOx水平是否高于上限閾值。如果是，那么可以更新記錄NOx水平保持高于上限閾值的時間量的計時器。該計時器可以稱為NOx上限計時器且可以用于確定NOx水平保持高于上限閾值的時間量。計時器可以使用ECU 12或能夠執(zhí)行計時功能的其它微處理器上的計數(shù)器功能來實施。否則，如果NOx水平低于上限閾值，那么不更新該計時器且方法300前進(jìn)到步驟315。在步驟315，確定排氣NOx水平是否低于負(fù)閾值。如果是，那么可以更新測量NOx水平低于負(fù)閾值的時間量的計時器且方法300前進(jìn)到步驟320。否則，在不更新該計時器的情況下方法300前進(jìn)到步驟320。該計時器可以稱為NOx下限計時器且可以用于確定NOx水平保持低于下限閾值的時間量。類似于上限計時器，下限計時器可以使用ECU 12或能夠執(zhí)行計時功能的其它微處理器上的計數(shù)器功能來實施。在步驟320，確定排氣NOx水平是否在長于預(yù)定目標(biāo)時間內(nèi)高于上限閾值。這可以通過將NOx上限計時器的值與可以存儲在車輛10處的預(yù)定上限時間值進(jìn)行比較來實現(xiàn)。預(yù)定上限時間值可以是這樣的時間量，超過該時間量將表示NOx傳感器16經(jīng)歷高偏移狀 況。在一個示例中，ECU 12可以評估所存儲的預(yù)定上限時間值且將其與NOx上限計時進(jìn)行比較。如果上限計時小于所存儲的預(yù)定上限時間，那么可以確定不存在高偏移狀況且可以重置所有計時器。否則，主計時器可以更新且方法300可以前進(jìn)到步驟325。在步驟325，檢查用于確定排氣NOx水平保持低于負(fù)閾值多長時間的計數(shù)器，以確定其值是否超過預(yù)定目標(biāo)值。該計數(shù)器可以稱為負(fù)閾值計數(shù)器。如果確定負(fù)閾值計數(shù)低于預(yù)定目標(biāo)值，那么不存在低偏移狀況且在方法300期間使用的計時器可以重置且方法300可以返回步驟305。然而，如果計數(shù)值超過預(yù)定目標(biāo)值，那么可能存在低偏移狀況，其觸發(fā)標(biāo)記，該標(biāo)記警告車輛乘員該狀況(例如，故障)。計時器然后可以重置且方法300可以結(jié)束。任選步驟可包括確定測試的持續(xù)時間是否超過分配用于該測試的最大時間量。例如，如果由主計時器測量的測試持續(xù)時間大于所分配的最大時間量，那么可以確定存在高偏移狀況。該狀況可觸發(fā)標(biāo)記，該標(biāo)記警告操作者或者ECU 12，計時器然后可以重置且方法300可以結(jié)束?？梢詸z查接受診斷測試結(jié)果的條件，以確定燃料切斷已經(jīng)持續(xù)的時間是否大于預(yù)定最小燃料切斷時間。這可以防止在偏移檢測期間錯誤報警。本文所述的診斷方法的另一方面包括檢測對車輛發(fā)動機燃料流的變化的響應(yīng)時間減慢的量大于可接受時間常數(shù)的NOx傳感器16。通常，燃料流的變化也應(yīng)當(dāng)改變NOx氣體的輸出，從而導(dǎo)致NOx傳感器16的輸出變化。例如，正常工作NOx傳感器16對燃料流變化響應(yīng)使用的時間量可以為500毫秒至I秒。即，來自于NOx傳感器16的輸出通常在O. 5-1. O秒內(nèi)對燃料流變化響應(yīng)。相比而言，工作欠佳的NOx傳感器16的時間常數(shù)可以是大約20秒，可能意味著NOx傳感器16花費長很多的時間來對燃料流變化響應(yīng)。各種方法可以用于檢測緩慢響應(yīng)的NOx傳感器16。轉(zhuǎn)向圖4，示出了診斷車輛NOx傳感器故障的示例性方法400。更具體地，方法400包括在一定時間段內(nèi)記錄來自于NOx傳感器16的輸出且在該時間段內(nèi)分析傳感器輸出的累增變化的靜態(tài)分布。從視覺方面看，如果輸出被圖形表示，來自于正常工作NOx傳感器16的在一定時間內(nèi)測量的傳感器輸出的累增變化應(yīng)當(dāng)包括相對長的尾部。這些尾部可以表示距傳感器輸出值的累增變化的平均值最遠(yuǎn)的傳感器數(shù)據(jù)。另一方面，響應(yīng)緩慢的NOx傳感器16可具有相對短的尾部，因為傳感器輸出的范圍在相同時間量內(nèi)不會移動遠(yuǎn)離該范圍的平均值。
方法400在步驟405開始，通過啟動或更新診斷計時器且記錄在一定時間段內(nèi)的車輛發(fā)動機的燃料流率和NOx傳感器16輸出兩者。ECU 12或其它處理裝置能夠提供計時器，其可以監(jiān)測診斷過程的持續(xù)時間且提供計時功能，以確定NOx傳感器輸出和/或燃料流率被記錄的時段。此外，ECU 12或其它處理裝置能夠與燃料傳感器通信，燃料傳感器能夠給ECU 12發(fā)送表示在任何給定時間流向車輛發(fā)動機的測量燃料量的輸出信號。輸出信號(或其包含的數(shù)據(jù))可以存儲在存儲器22中。來自于燃料傳感器的輸出信號可以作為被記錄以用于分析的可變數(shù)量的離散測量值存儲。使用測量燃料流的量，ECU 12可以使用其處理能力來分析數(shù)據(jù)(例如，離散測量值)以確定燃料流向車輛發(fā)動機的速率以及檢測燃料流率的變化。類似地，NOx傳感器輸出可以由E⑶12接收且存儲在存儲器裝置內(nèi)。NOx傳感器輸出可以作為在一定時間段內(nèi)的NOx水平的離散測量值存儲。ECU 12可以分析NOx水平的離散測量值以確定NOx傳感器輸出隨時間變化的速率。燃料流和NOx傳感器數(shù)據(jù)的記錄和分析可以在車輛10上進(jìn)行，可以使用ECU 12或執(zhí)行這些任務(wù)的其它計算資源。方法400前進(jìn)到步驟410。
在步驟410，計算所記錄燃料流值和NOx傳感器輸出水平之間的連續(xù)差(或遞差)。給定一組離散燃料流值或測量值和/或一組離散NOx傳感器輸出水平，兩個或更多值之間的變化或差的量可以計算，從而得到這些值之間的差y( Ay)。Λ 7可以表示連續(xù)或不連續(xù)值之間的變化率。Ay可以使用以下公式計算
對于一組k值
Δγ = y(k)-y(k_l)
方法400前進(jìn)到步驟415。在步驟415，計算燃料流率以及NOx傳感器輸出的平均值、方差、三階矩和四階矩。在一個示例中，可以計算該組離散燃料流值或計算燃料流率的平均值和方差。該組離散燃料值的平均值和方差可以使用位于車輛10上的計算資源(例如，ECU 12)使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的數(shù)學(xué)/統(tǒng)計技術(shù)來計算。該計算使用ECU 12或其它計算機處理裝置來執(zhí)行。該組離散燃料流值或計算燃料流率可以通過計算三階和四階矩遞歸地分析。例如，在η個數(shù)據(jù)點或值內(nèi)的一組離散燃料流值的差分四階矩可以使用以下公式計算
(κ,-)4
mA(Ay) = ^- η
可能且完全令人滿意地通過計算二階矩來檢測離散值的分布的尾長，然而，四階矩提供尾長的更準(zhǔn)確預(yù)測。雖然已經(jīng)參考燃料流值描述平均值、方差、以及三階/四階矩計算，但是可以對離散NOx傳感器輸出值進(jìn)行相同的計算。即，可以計算該組NOx傳感器輸出水平或值的平均值以及NOx傳感器輸出水平的方差。此外，可以計算該組NOx傳感器輸出水平的三階和四階矩。因而，計算結(jié)果可以至少產(chǎn)生燃料流變化率的四階矩和NOx傳感器輸
出變化率的四階矩。燃料流變化的四階矩可以表示，而NOx傳感器輸出變化的四階矩可以表示為Wi4(AiVQx)。方法400前進(jìn)到步驟420。在步驟420，確定是否存在燃料流率的足夠方差以獲得可靠結(jié)果。步驟415中關(guān)于燃料流率計算的方差可以與閾值進(jìn)行比較以確定是否存在燃料流的足夠大的方差以執(zhí)行方法400。NOx傳感器輸出的變化可以基于車輛發(fā)動機的燃料流的變化。為了確保NOx傳感器16經(jīng)受輸入的足夠變化(例如，排氣中的變化NOx水平)，如果燃料流中存在足夠大的變化以有助于引起NOx傳感器輸出的相應(yīng)變化將是有幫助的。否則，燃料流的不夠變化可在車輛排氣中產(chǎn)生相對穩(wěn)定的NOx水平。因而，NOx傳感器16可能令人滿意地工作，而燃料流/NOx水平的相對小的變化可能不會使得NOx傳感器16輸出顯著地變化。這在實際上可能正常工作時可能不正確地指示NOx傳感器16有故障。如果方差不夠，那么方法400前進(jìn)到步驟405 ;否則，方法400前進(jìn)到步驟425。在步驟425，燃料流變化的四階矩m4 (Afiiel)除以NOx傳感器輸出變化的四階矩 Ftl4(ANOx)以計算矩比。矩比可以用作確定NOx傳感器16滯后車輛發(fā)動機的燃料流變
化多少的測試狀況。如果矩比足夠大，那么可以確定NOx傳感器16對車輛發(fā)動機的燃料流變化可能沒有響應(yīng)，且相應(yīng)地傳感器可能對排氣中的NOx水平變化沒有響應(yīng)。在一個示例中，矩比閾值可以在車輛10制造時存儲在E⑶12的存儲器部分中。在一個示例中，E⑶12可將所計算矩比閾值與矩比閾值進(jìn)行比較，且當(dāng)所計算矩比超過存儲閾值時，E⑶12可以給車輛乘員或其它人員發(fā)送NOx傳感器16有故障的信號。方法400然后結(jié)束。圖5(a)_(c)圖示關(guān)于上述方法400討論的各個測量值的曲線圖結(jié)果。圖5 (a)表示在具體數(shù)據(jù)集或時間段內(nèi)供應(yīng)給車輛發(fā)動機的燃料變化。所供應(yīng)的燃料變化表示為供應(yīng)變化(Amg)(單位毫克)，圖5 (a)中的曲線圖示出了從大約-28 mg減少至大約26 mg增加的范圍。因而，圖示供應(yīng)給車輛發(fā)動機的燃料變化的曲線圖包括限定好的尾部(例如，從-28 mg至大約-2 mg以及從大約2 mg至26 mg的曲線圖區(qū)域)。圖5 (b)示出了來自于正常工作或健康傳感器的測量NOx輸出的曲線圖。其包括由NOx傳感器16測量的NOX的變化(Appm)(單位百萬分率)?？梢钥闯?，圖5(b)所示的曲線圖與圖5(a)相對應(yīng)，從而NOX的Appm的曲線圖具有與圖5(a)所示的曲線圖非常類似的限定好的尾部。相比而言，圖5(c)示出了不正常工作的NOx傳感器16的曲線圖。類似于圖5(b)中的曲線圖，該曲線圖測量來自于NOx傳感器16的輸出作為Appm;但是與圖5(b)中的曲線圖不同，該曲線圖不包括尾部?；蛘邠Q句話說，由圖5(c)中的曲線圖表示的NOx傳感器輸出對燃料流變化可能沒有響應(yīng)，從而不能檢測NOx水平的變化。轉(zhuǎn)向圖6，示出了診斷車輛NOx傳感器故障的示例性方法600。更具體地，方法600包括使用選擇性放大濾波器放大來自于NOx傳感器16的輸出，且如果在燃料供應(yīng)動態(tài)變化的給定時間范圍內(nèi)放大輸出產(chǎn)生負(fù)值或低于指定診斷閾值的值，那么NOx傳感器16可以看作正常工作。另一方面，如果在該范圍內(nèi)的放大輸出不包括負(fù)數(shù)據(jù)點或低于指定診斷閾值的數(shù)據(jù)點，那么可以確定NOx傳感器16有故障和/或不是最佳地工作。方法600在步驟605開始，通過經(jīng)由輸出信號將從NOx傳感器16接收的傳感器數(shù)據(jù)傳送通過放大濾波器。在一個示例中，取決于是否進(jìn)行NOx傳感器16的診斷檢查，NOx傳感器16可以選擇性地將數(shù)據(jù)發(fā)送通過放大濾波器。由于NOx傳感器的性能可以使用一階濾波器近似，因而放大濾波器可以被具體地選擇，使得放大濾波器的零點將抑制或削弱來自于具有比濾波器零點位置更遠(yuǎn)的極點位置的傳感器的任何輸出。在一個示例中，為了檢測具有時間常數(shù)的傳感器，放大濾波器可以表示為(以頻域)
權(quán)利要求
1.一種診斷車輛NOx傳感器故障的方法，包括以下步驟 (a)確定車輛發(fā)動機的燃料流被中斷； (b)監(jiān)測NOx傳感器以確定來自于NOx傳感器的輸出是否在超過預(yù)定時間量內(nèi)保持高于上限閾值；以及 (c)如果是，那么判定NOx傳感器存在高偏移誤差； (d)否則，如果來自于NOx傳感器的輸出在超過預(yù)定時間量內(nèi)低于零或負(fù)閾值，那么判定存在低偏移誤差。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，步驟(a)還包括使用發(fā)動機控制單元(ECU)來監(jiān)測燃料流量傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，步驟(b)還包括使用發(fā)動機控制單元(ECU)包括的計時器來確定來自于NOx傳感器的輸出是否保持高于上限閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，上限閾值或負(fù)閾值存儲在發(fā)動機控制單元(ECU)上的存儲器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括步驟觸發(fā)標(biāo)記，以警告車輛乘員低偏移誤差或聞偏移誤差。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括步驟確定步驟(a)-(d)的持續(xù)時間是否超過最大分配時間。
7.—種診斷車輛NOx傳感器故障的方法，包括以下步驟 (a)確定車輛發(fā)動機的燃料流率； (b)接收NOx傳感器的輸出； (c)計算在多個數(shù)據(jù)點內(nèi)車輛發(fā)動機的燃料流率的四階矩以及NOx傳感器的輸出變化率的四階矩； (d)計算燃料流率的四階矩和NOx傳感器的輸出變化率的四階矩之間的比率； (e)將所計算的比率與閾值進(jìn)行比較；以及 (f)如果所計算的比率大于閾值，那么確定存在誤差狀況。
8.一種診斷車輛NOx傳感器故障的方法，包括以下步驟 (a)使來自于NOx傳感器的輸出信號通過放大濾波器； (b)使用微處理器檢測來自于放大濾波器的輸出的最小值； (C)使用微處理器確定最小值是否為負(fù)；以及 (d)如果最小值不是負(fù)，那么確定NOx傳感器存在故障狀況。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，最小值使用包絡(luò)濾波器檢測。
10.一種診斷車輛NOx傳感器故障的方法，包括以下步驟 (a)確定燃料停止流向車輛發(fā)動機； (b)在預(yù)定時間量內(nèi)測量來自于NOx傳感器的輸出； (c)基于時間和NOx傳感器輸出來計算NOx傳感器的測量輸出的斜率； (d)確定所計算斜率是否小于預(yù)定斜率值；以及 (e)如果是，那么判定傳感器沒有正常工作。
全文摘要
一種車輛排氣處理應(yīng)用的NOx傳感器的偏移和慢響應(yīng)診斷方法，包括用于確定排氣流中的NOx傳感器是否正常工作的車載系統(tǒng)和實踐。
文檔編號F01N11/00GK102733916SQ20121009898
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者S.S.V.拉賈戈帕蘭, S.T.菲德曼恩, Y-Y.王 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司