本發(fā)明通常涉及控制內(nèi)燃機(jī)的方法，更具體地涉及控制來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣中的烴的濃度的方法。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃機(jī)噴射烴(例如燃料)至用于燃燒的發(fā)動機(jī)的汽缸中，以產(chǎn)生動力。然而，并非所有的噴射入汽缸中的烴會在燃燒周期中被燃燒，且隨著其它廢氣一起被排放出發(fā)動機(jī)。此外，一些車輛會在燃燒發(fā)生之后將烴噴射入車輛的汽缸和/或廢氣處理系統(tǒng)的廢氣流中，以增加廢氣流中的烴的濃度。烴被噴射入廢氣中，以便提供放熱反應(yīng)，其加熱用于各種目的的廢氣處理系統(tǒng)的各個裝置。

為了產(chǎn)生放熱反應(yīng)，廢氣流中的烴需要廢氣中的氧氣來與之一起反應(yīng)。廢氣中氧氣的量必須足夠其與廢氣中烴的量來反應(yīng)，或者烴中的一些將不會燃燒，且可能與廢氣處理系統(tǒng)的不同裝置中的催化劑相反應(yīng)，從而在裝置內(nèi)部產(chǎn)生過多的熱量。車輛控制器可估計(jì)來自空氣流量的廢氣流中的氧氣的量，以及噴射入發(fā)動機(jī)中的估計(jì)的燃料的量。然后，基于估計(jì)的氧氣的量，車輛控制器可以控制噴射入廢氣流中的烴的量。然而，倘若測得的空氣流量或估計(jì)的噴射入發(fā)動機(jī)中的燃料是不準(zhǔn)確的，則車輛控制器會噴射過量的烴至廢氣流中，而在廢氣流中并沒有足夠的氧氣來與噴射入廢氣中的烴來反應(yīng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

提供了一種控制車輛的內(nèi)燃機(jī)的方法。該方法包括利用氧氣傳感器來感測來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣流的氧氣百分比，以及利用發(fā)動機(jī)控制模塊基于廢氣流中烴的濃度來調(diào)節(jié)感測到的廢氣的氧氣百分比。感測到的氧氣百分比被調(diào)節(jié)以限定校正的氧氣百分比。然后，基于校正后的氧氣百分比，發(fā)動機(jī)控制模塊可控制進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)的烴噴射。

還提供了一種控制來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣中的烴的濃度的方法。該方法包括利用氧氣傳感器來感測來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣流中的氧氣百分比。該氧氣傳感器設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的廢氣出口的下游，以及廢氣處理系統(tǒng)的任何催化裝置的上游。利用發(fā)動機(jī)控制模塊來確定廢氣流中烴的濃度。然后，基于確定的廢氣流中的烴的濃度，發(fā)動機(jī)控制模塊可調(diào)節(jié)感測到的廢氣的氧氣百分比。感測到的氧氣百分比被調(diào)節(jié)以限定校正的氧氣百分比。然后，基于校正后的氧氣百分比，控制模塊可控制用于內(nèi)燃機(jī)的缸內(nèi)燃燒的烴噴射率和用于燃燒后廢氣處理過程的烴噴射率中的至少一者。

因此，噴射到廢氣中烴的量基于廢氣流中校正的氧氣百分比來控制，其是從廢氣中氧氣的測量得到的，而不是基于發(fā)動機(jī)的質(zhì)量流入率和燃料使用量從模型估計(jì)的。因?yàn)楦袦y到的氧氣水平可能被廢氣中存在的烴向下偏斜，因此廢氣中氧氣的感測值必須基于廢氣中烴的濃度進(jìn)行校正。然而，一旦感測到的氧氣百分比被校正以說明廢氣中烴的濃度，校正的氧氣百分比就可以由發(fā)動機(jī)控制模塊用于確定就存在于廢氣中的氧氣量而言可加到廢氣中烴的容許量。因此，通過使用校正的氧氣百分比(其從廢氣中直接感測到的氧氣得到)來控制進(jìn)入廢氣的烴噴射，噴射到廢氣中烴的量直接關(guān)系到廢氣中實(shí)際可用于與烴燃燒的氧氣的量。

本教導(dǎo)內(nèi)容的上述特征和優(yōu)點(diǎn)，以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合附圖來看，從以下關(guān)于實(shí)施教導(dǎo)內(nèi)容最佳模式的詳細(xì)描述中是很顯而易見的。

附圖說明

圖1是一種內(nèi)燃機(jī)及相關(guān)廢氣處理系統(tǒng)的示意圖。

圖2是指示一種控制進(jìn)入廢氣流中的烴噴射的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能認(rèn)識到，諸如“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“頂部”、“底部”等術(shù)語，是描述性地用于特征，并不能代表對所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的限制。此外，本教導(dǎo)內(nèi)容也可以在本文中以功能和/或邏輯塊部件和/或各種處理步驟進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，此類塊部件可以包含配置成執(zhí)行指定功能的任何數(shù)目的硬件、軟件和/或固件部件。

參見附圖，其中類似的標(biāo)記指示幾個視圖中類似的部分，圖1中內(nèi)燃機(jī)通常以標(biāo)記20示出。本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容最適用于柴油機(jī)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容可適用于其它類型的發(fā)動機(jī)，例如汽油或天然氣發(fā)動機(jī)。因此，權(quán)利要求的范圍不應(yīng)限于發(fā)動機(jī)20是柴油機(jī)的應(yīng)用，而是可以包括其它類型和/或構(gòu)造的發(fā)動機(jī)。

參見圖1，用于燃燒的燃料被噴射到內(nèi)燃機(jī)20的汽缸，用于燃燒產(chǎn)生動力。燃料的燃燒產(chǎn)生了廢氣流，其按照箭頭24指示的方向被引導(dǎo)穿過廢氣處理系統(tǒng)22。廢氣處理系統(tǒng)22處理廢氣，以減少不期望的排放物，并從廢氣中除去顆粒物，即煤煙。廢氣處理系統(tǒng)22可以任何合適的方式配置為能夠處理發(fā)動機(jī)20所排的廢氣。例如，以及如圖1所示，如果發(fā)動機(jī)20配置為柴油機(jī)20，則廢氣處理系統(tǒng)22可以包括柴油機(jī)顆粒過濾器26和至少一個催化裝置28。

如本領(lǐng)域中已知的，柴油機(jī)顆粒過濾器26從廢氣中捕獲和/或收集煤煙及其它顆粒。柴油機(jī)顆粒過濾器26的具體結(jié)構(gòu)和/或操作對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的，并且與本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容不相關(guān)，因此在此不做詳細(xì)描述。

催化裝置28包括與廢氣組分進(jìn)行反應(yīng)的至少一種化學(xué)催化劑?；瘜W(xué)催化劑可包括貴金屬，包括但不限于鉑或鈀。當(dāng)被加熱到點(diǎn)火溫度時，化學(xué)催化劑與廢氣中的氧化物組分進(jìn)行反應(yīng)，如一氧化碳和未燃燒的烴，從而減少從內(nèi)燃機(jī)20所排的不期望的排放物。適用于廢氣處理系統(tǒng)22的可用催化裝置28的具體結(jié)構(gòu)和/或操作對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的，并且與本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容不相關(guān)，因此在此不做詳細(xì)描述。

廢氣處理系統(tǒng)22的不同過程需要將烴(例如，燃料)噴射到來自內(nèi)燃機(jī)20的廢氣流中。所噴射的烴在廢氣流中燃燒，從而產(chǎn)生熱量，廢氣處理系統(tǒng)22的不同部件需要所述熱量來執(zhí)行廢氣處理系統(tǒng)22的不同過程。例如，柴油機(jī)顆粒過濾器26需要熱量用于再生過程。柴油機(jī)顆粒過濾器26的再生過程包括將柴油機(jī)顆粒過濾器26加熱到足以將積聚在柴油機(jī)顆粒過濾器26中的煤煙和顆粒物質(zhì)燃燒成灰的燃燒溫度，如本領(lǐng)域已知的。另外，廢氣處理系統(tǒng)22的催化裝置28(一個或多個)的化學(xué)催化劑必須被加熱到點(diǎn)火溫度，以便與排氣中的反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)。將烴噴射到廢氣流中以快速地使化學(xué)催化劑的溫度達(dá)到點(diǎn)火溫度，如本領(lǐng)域已知的。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，廢氣處理系統(tǒng)22可以執(zhí)行需要將烴噴射到廢氣流中用于加熱廢氣處理系統(tǒng)22的特定部件的目的或用于一些其它目的的其它過程。

除了噴射到廢氣流中的烴之外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，在廢氣流中可能存在來自未燃燒的燃燒燃料的烴。烴可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞奖粐娚涞綇U氣流中。例如為燃料形式的烴可以在燃燒后燃料噴射過程中被噴射到內(nèi)燃機(jī)20的汽缸中，如本領(lǐng)域已知的?？蛇x地，并且如圖1所示，廢氣處理系統(tǒng)22包括將燃料形式的烴38噴射到廢氣流中的噴射器30。無論烴38是在發(fā)動機(jī)20的燃燒循環(huán)之后被噴射到發(fā)動機(jī)20的汽缸中，還是通過噴射器30被直接噴射到廢氣流中，烴38都被引入到廢氣處理系統(tǒng)22中的廢氣處理過程和/或裝置中的任何一個的上游的廢氣流中。

車輛可包括控制模塊，例如但不限于發(fā)動機(jī)控制模塊32，以控制內(nèi)燃機(jī)20和/或廢氣處理系統(tǒng)22的運(yùn)行。發(fā)動機(jī)控制模塊32可以被稱為其它術(shù)語，例如但不限于控制器、車輛控制器、計(jì)算機(jī)、模塊或者某些其它類似術(shù)語。發(fā)動機(jī)控制模塊32可包括計(jì)算機(jī)和/或處理器，并且包括管理和控制內(nèi)燃機(jī)20和/或廢氣處理系統(tǒng)22的運(yùn)行所需要的所有軟件、硬件、存儲器、算法、連接器、傳感器等。同樣地，控制內(nèi)燃機(jī)20和廢氣處理系統(tǒng)22的方法可以被具體實(shí)現(xiàn)為在發(fā)動機(jī)控制模塊32上可操作的程序。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，發(fā)動機(jī)控制模塊32可包括能夠分析來自各個傳感器的數(shù)據(jù)、比較數(shù)據(jù)、做出控制內(nèi)燃機(jī)20和/或廢氣處理系統(tǒng)22運(yùn)行所需的必需決策，以及執(zhí)行控制內(nèi)燃機(jī)20和/或廢氣處理系統(tǒng)22的運(yùn)行所需的必需任務(wù)的任何裝置。

發(fā)動機(jī)控制模塊32可以被具體實(shí)現(xiàn)為一個或多個數(shù)字計(jì)算機(jī)或主機(jī)，它們每一個具有一個或多個處理器、只讀存儲器(ROM)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、電子可編程只讀存儲器(EPROM)、光驅(qū)動器、磁驅(qū)動器等，高速時鐘、模擬-數(shù)字(A/D)電路、數(shù)字-模擬(D/A)電路以及任何所需的輸入/輸出(I/O)電路，I/O裝置和通信接口，以及信號調(diào)節(jié)和緩存電子器件。

計(jì)算機(jī)可讀存儲器可包括參與提供數(shù)據(jù)或計(jì)算機(jī)可讀指令的任何非暫時性/有形介質(zhì)。存儲器可以為非易失性的或易失性的。例如，非易失性介質(zhì)可包括光盤或磁盤以及其它持久存儲器。示例性易失性介質(zhì)可包括動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)，其可以構(gòu)成主存儲器。存儲器的實(shí)施例的其它示例包括軟盤、柔性盤或硬盤，磁帶或其它磁介質(zhì)，CD-ROM、DVD和/或任何其它光介質(zhì)，以及諸如快閃存儲器的其它可能的存儲器裝置。

發(fā)動機(jī)控制模塊32包括有形的、非暫時性存儲器，在該存儲器上記錄有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令，包括烴噴射控制算法。發(fā)動機(jī)控制模塊32的處理器配置為用于執(zhí)行烴噴射控制算法。該烴噴射控制算法基于感測到的廢氣流中的氧氣水平實(shí)施了控制一些噴射至廢氣流中的過量烴的方法。

以下描述了控制內(nèi)燃機(jī)20的方法，以及更具體地，控制來自內(nèi)燃機(jī)20的廢氣流中的烴的濃度的方法。參考圖2，該方法包括感測來自內(nèi)燃機(jī)20的廢氣流中的氧氣百分比，通常由框50來指示。氧氣百分比為每單位體積或質(zhì)量的廢氣中氧氣的量。盡管在這里以百分比的方式來描述，應(yīng)當(dāng)理解的是，氧氣百分比可以在一些其它定量測量中被描述，例如但不限于，每單位體積內(nèi)的氧氣質(zhì)量等。如圖1所示，氧氣百分比由氧氣傳感器34來感測。氧氣傳感器34設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)20的廢氣出口36的下游，以及廢氣處理系統(tǒng)22的催化裝置28(一個或多個)的上游。氧氣傳感器34可包括任何類型和/或樣式的能夠感測廢氣流中氧氣量的傳感器。氧氣傳感器34將感測到的氧氣百分比傳遞至發(fā)動機(jī)控制模塊32。

感測到的位于廢氣流中的氧氣百分比受到廢氣流中烴濃度的影響。隨著烴濃度的增加，由氧氣傳感器34感測到的廢氣流中的氧氣水平會降低。換句話說，較高水平的烴濃度使得氧氣傳感器34的測量向下傾斜，以使得氧氣傳感器34提供了與實(shí)際氧氣水平相比較低的讀數(shù)。因此，例如，在柴油機(jī)顆粒過濾器的再生過程中或者加熱廢氣處理系統(tǒng)22的催化裝置28(一個或多個)時，廢氣流中可產(chǎn)生高水平的烴濃度，引起氧氣傳感器34提供低于廢氣流中實(shí)際氧氣水平的氧氣水平讀數(shù)。因此，感測到的氧氣百分比必須被校正以考慮廢氣中實(shí)際氧氣水平與由感測到的氧氣百分比代表的感測到的氧氣水平之間的差異。

為了校正廢氣中實(shí)際氧氣水平與感測到的氧氣百分比之間的差異，必須確定廢氣流中當(dāng)前的烴的濃度，通常由框52來指示?？梢砸匀魏魏线m的方式來確定廢氣流中烴的濃度。例如，通過基于在一段時間內(nèi)向內(nèi)燃機(jī)20中噴射的烴的估計(jì)量的計(jì)算，可以確定廢氣流中烴的當(dāng)前濃度。例如，通過測試和測量，可以建立模型，用來預(yù)測或估計(jì)在特定發(fā)動機(jī)20燃燒后的廢氣流中存在的烴的量。該模型可能是基于噴射入發(fā)動機(jī)20用于燃燒的燃料的量?；趪娚淙氚l(fā)動機(jī)20中的燃料的量，發(fā)動機(jī)控制模塊32可利用該模型來計(jì)算廢氣流中烴的濃度。發(fā)動機(jī)控制模塊32可進(jìn)一步考慮任何被噴射入發(fā)動機(jī)20中用于廢氣處理過程的燃料或烴。烴的濃度的計(jì)算可能基于在計(jì)算之前預(yù)定的時間段，以便精確地為廢氣流中烴的當(dāng)前濃度建立模型，感測在該當(dāng)前時刻的氧氣百分比。

一旦已經(jīng)感測到氧氣百分比，且已經(jīng)確定廢氣流中的烴的當(dāng)前濃度，則基于廢棄流中烴的確定濃度來調(diào)節(jié)或校正廢氣的感測氧氣百分比(通常由框54指示)以限定校正氧氣百分比。感測氧氣百分比可以被調(diào)節(jié)以便以任何合適方式校正其因廢氣中的烴的濃度引起的任何不精確。例如，通過測試和測量，可以以廢氣的特定實(shí)際氧氣水平，以特定烴濃度來建立模型，該模型？預(yù)測來自氧氣傳感器34的感測氧氣百分比。一旦建立這種模型，則發(fā)動機(jī)控制模塊32可以使用該模型來調(diào)節(jié)感測氧氣百分比以限定校正氧氣百分比。應(yīng)當(dāng)理解，校正氧氣百分比仍基于和/或來自于氧氣傳感器34的感測氧氣水平，且不僅僅根據(jù)模型預(yù)測或估計(jì)。而是，該模型可提供修改感測氧氣百分比的氧氣校正因數(shù)以校正感測氧氣百分比和廢氣中氧氣的實(shí)際水平之間的變量。然后，發(fā)動機(jī)控制模塊32可將氧氣校正因數(shù)應(yīng)用到感測氧氣百分比以獲得校正氧氣百分比。校正因數(shù)可包括感測氧氣百分比和廢氣中的氧氣的實(shí)際水平之間的線性關(guān)系。然而，更可能地，校正因數(shù)可以包括感測氧氣百分比和廢氣中氧氣實(shí)際水平之間的指數(shù)關(guān)系，使得隨著烴濃度增加，校正因數(shù)增大。

一旦校正的氧氣百分比被計(jì)算或來自于感測氧氣百分比，則之后發(fā)動機(jī)控制模塊32可使用校正氧氣百分比來控制(通常由框56指示)進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)20和/或廢氣流的烴噴射。發(fā)動機(jī)控制模塊32可以控制內(nèi)燃機(jī)20的缸內(nèi)燃燒的烴噴射率和/或燃燒后廢氣處理過程的烴噴射率中的至少一者以防止或限制廢氣流中過量的烴。

基于校正氧氣百分比控制進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)20的烴噴射可以包括限制進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)20的烴噴射為這樣的烴濃度，即其能夠與由校正氧氣百分比所指示的廢氣流中的一定量氧氣一起燃燒。因此，校正氧氣百分比代表目前廢氣流中有多少氧氣的？測量。該量的氧氣僅能夠燃燒確定量的烴。如果將過量烴引入廢氣流而不是可能與廢氣中的可用量氧氣一起燃燒，則過量烴將仍保留在廢氣中且與引起過度放熱反應(yīng)的催化設(shè)備28(一個或多個)中的化學(xué)催化劑一起反應(yīng)。因此，發(fā)動機(jī)控制模塊32將噴射入廢氣流中的烴的量限定到這樣的量，即其可以與廢氣中的可用氧氣一起燃燒。發(fā)動機(jī)控制模塊32基于校正氧氣百分比(其是當(dāng)前存在于廢氣流中的氧氣的量的指示)來確定可以噴射入廢氣中的烴的量。

此外，當(dāng)校正氧氣百分比小于預(yù)限定最小值時，發(fā)動機(jī)控制模塊32可以控制或防止進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)20的烴噴射。校正氧氣百分比的預(yù)定最小值可以限定成等于任何期望值。例如，校正氧氣百分比的預(yù)定最小值可以限定成等于1.0％。如果校正氧氣百分比降低到該值以下，則發(fā)動機(jī)控制模塊32可以防止燃燒后烴噴射和/或停止廢氣處理過程(比如柴油機(jī)顆粒過濾器的再生)，以防止廢氣處理系統(tǒng)22的各種部件中的非期望和/或過度放熱反應(yīng)，以及避免來自廢氣中的原料烴的可視白煙和不適的氣味。

已知基于內(nèi)燃機(jī)20的感測的空氣流量值，和噴射到內(nèi)燃機(jī)20中的烴的值或量估計(jì)來自模型的廢氣流中的氧氣百分比。經(jīng)計(jì)算存在于來自該模型的廢氣流中的氧氣的水平或量在本文中被稱為預(yù)測的氧氣百分比。發(fā)動機(jī)控制模塊32感測向內(nèi)燃機(jī)20提供以進(jìn)行燃燒的空氣質(zhì)量，以及測量或估計(jì)噴射到內(nèi)燃機(jī)20中的燃料的量，并將這些值作為模型的輸入，以計(jì)算來自現(xiàn)有模型的廢氣流中的預(yù)測的氧氣百分比，通常由框58指示。重要的是要注意，基于空氣流量和噴射的燃料量估計(jì)來自模型的氧氣百分比的方法不使用或?qū)嶋H上不感測廢氣中的氧氣水平。因此，感測的空氣流量或噴射到發(fā)動機(jī)20中的燃料的量的誤差可使預(yù)測的氧氣百分比偏離，并使發(fā)動機(jī)控制模塊32不當(dāng)?shù)乜刂茋娚涞綇U氣流中的烴的量。但是，發(fā)動機(jī)控制模塊32可使用此預(yù)測的氧氣百分比以證實(shí)由如上所述的感測的氧氣百分比得到的校正的氧氣百分比。

此外，發(fā)動機(jī)控制模塊32可比較預(yù)測的氧氣百分比和校正的氧氣百分比(通常由框60指示)，作為自診斷方案，和/或可使用預(yù)測的氧氣百分比或校正的氧氣百分比以控制一個或多個發(fā)動機(jī)20運(yùn)行，不特定地涉及控制廢氣流中過量的烴。通過對比校正的氧氣百分比與預(yù)測的氧氣百分比，發(fā)動機(jī)控制模塊32可確認(rèn)校正的氧氣百分比是否與預(yù)測的氧氣百分比相差某預(yù)定量，因此指示車輛潛在問題。例如，如果發(fā)動機(jī)控制模塊32確定校正的氧氣百分比和預(yù)測的氧氣百分比彼此相差超過例如15％，如在62所指示的，那么發(fā)動機(jī)控制模塊32可產(chǎn)生信號(通常由框64指示)，指示車輛的一個或多個系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行檢查以確保正常運(yùn)行和功能。

詳細(xì)描述和附圖支持并描述本發(fā)明，但是本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求限定。由于實(shí)施權(quán)利要求教導(dǎo)內(nèi)容的一些最佳模式和其它實(shí)施例已進(jìn)行詳細(xì)描述，因此存在實(shí)踐所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。