柴油機氧化催化器(doc)溫度傳感器合理性診斷的製作方法
2023-05-30 02:10:31
專利名稱：柴油機氧化催化器(doc)溫度傳感器合理性診斷的製作方法
技術領域：
本發明涉及發動機排氣處理系統，具體涉及用於包括柴油機氧化催化器(DOC)的排氣處理系統的溫度傳感器合理性診斷(diagnostic)。
背景技術：
柴油機是燃燒空氣與燃料混合物以便往復式地驅動可滑動地設在氣缸的活塞以產生驅動扭矩的內燃機。柴油機一般具有比汽油機更高的效率，這是因為柴油燃燒過程的壓縮比更高並且柴油的能量密度更高。因此，柴油機一般會比同等尺寸的汽油機實現更好的裡程油耗。汽車製造商在排氣處理系統中結合有排放控制裝置，以便減少排放。
排氣處理裝置的一種示例包括柴油機氧化催化器(DOC)。DOC是排氣流過裝置，其包括蜂窩狀基底，這種基底具有塗覆有催化劑層的較大表面積。催化劑層包括貴金屬，其包括但不限於鉑和鈀。當排氣流過催化劑層時，一氧化碳、氣態烴類和液體烴類微粒就被氧化，以便減少排放。
當排氣溫度超過閾值時，DOC會受到不利的影響。進口和出口溫度傳感器一般與DOC相關聯，以便監測排氣溫度。要求溫度傳感器正確地起作用，以便使車輛控制系統能夠監測排氣溫度。由於溫度傳感器在較大的工作範圍(例如-40℃至800℃)下工作，因此傳統上就難於在這整個範圍內保證精度。
發明內容
因此，本發明提供了一種溫度傳感器合理性控制系統，其用於具有氧化催化器的排氣處理系統。該溫度傳感器合理性控制系統包括產生進口溫度信號的氧化催化器進口溫度傳感器以及產生出口溫度信號的氧化催化器出口溫度傳感器。當排氣溫度處於閾值範圍內時，控制模塊判定基於進口溫度信號與出口溫度信號之差是否低於差值閾值。
在其它特徵中，當多個車輛工作參數處於各自的閾值範圍內時，排氣溫度大於第一閾值溫度並且小於第二閾值溫度。車輛工作參數包括發動機運轉時間、當前燃料消耗率、排氣質量流量、發動機的每分鐘轉速(RPM)、冷卻劑溫度以及沒有發生DPF再生。當多個車輛工作參數處於各自的閾值範圍內達一定的時間閾值時，排氣溫度大於第一閾值溫度並且小於第二閾值溫度。
在另一特徵中，基於發動機RPM、初燃料消耗率、噴射正時、渦輪增壓水平、後燃料消耗率和排氣再循環(EGR)值中的至少一個，來計算排氣溫度。
在另外一個特徵中，該差值基於延遲進口溫度值來確定。該延遲進口溫度值基於校準因子、前一延遲進口溫度值和進口溫度信號中的至少一個來確定。該校準因子從基於排氣流率和燃料加注速率的查表中來確定。
從以下詳細描述中，可以清楚本發明的其它可應用領域。應當理解，儘管顯示了本發明的優選實施例，但是，這些詳細描述和具體示例僅僅是出於說明的目的，而非試圖限制本發明的範圍。
從以下詳細描述和附圖中，可以更全面地理解本發明，在附圖中圖1是發動機系統的示意圖，其包括根據本發明的具有柴油機氧化催化器(DOC)的排氣處理系統；和圖2是流程圖，顯示了由根據本發明的溫度傳感器合理性控制所執行的示例性步驟。
具體實施例方式
以下對優選實施例的描述本質上僅僅是示例性的，決非試圖限制本發明及其應用或用途。為了清楚起見，在附圖採用相同的標號來表示類似的元件。本文所用的「模塊」指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、執行一個或多個軟體或固件程序的處理器(共享式、專用式或成組式)和存儲器、組合式邏輯電路和/或提供所需功能的其它合適元器件。
現在參見圖1，顯示了示例性車輛10，其包括發動機12和排氣處理系統18，其中發動機12通過聯接裝置16(例如離合器、變扭器)來驅動變速器14。更具體而言，空氣通過節氣門22而被吸入進氣歧管20中。進氣歧管20將空氣分配至氣缸(未示出)中。空氣與燃料混合，並且空氣/燃料混合物在氣缸內燃燒以便驅動活塞(未示出)，從而產生驅動扭矩。燃燒過程所產生的排氣從發動機12通過排氣歧管24而排到排氣處理系統18中。
排氣處理系統18包括柴油機氧化催化器(DOC)26和柴油機排氣微粒濾清器(DPF)28，它們可減少排放。更具體而言，一旦DOC26達到閾值或點火溫度(TLO)，DOC26的催化劑層就會誘發排氣發生反應。一氧化碳、氣態烴類和液體烴類微粒就在催化劑層上被氧化，從而減少排放。DPF28將黑煙微粒捕集在其中，從而防止黑煙排放至大氣中。DPF28定期進行再生處理，從而使捕集於其中的黑煙燃燒掉。
控制模塊30調節發動機的操作，並執行本發明的溫度傳感器合理性控制。更具體而言，控制模塊30調節發動機的加注燃料和節氣門22，以便基於本文所述的各種傳感器所產生的信號來實現所需的發動機扭矩輸出。
設在進氣歧管中的歧管絕對壓力(MAP)傳感器32響應於MAP，並且根據它來產生MAP信號。發動機轉速傳感器34產生發動機轉速(RPM)信號，冷卻劑溫度傳感器36產生冷卻劑溫度(TCOOL)信號。排氣處理系統18包括DOC進口溫度傳感器38和DOC出口溫度傳感器40。DOC進口溫度傳感器38產生進口溫度(TIN)信號，而DOC出口溫度傳感器40產生出口溫度(TOUT)信號。
本發明的溫度傳感器合理性控制在排氣溫度(TEXH)已經達到閾值溫度(TTHR)並且仍低於TLO時，確定溫度的準確度。如下更詳細地所述，基於發動機工作條件和/或熱模型來確定TEXH。熱模型補償因DOC26的熱容量所導致的TIN與TOUT之間的溫度差(TDIFF)。更具體而言，為了補償DOC26的熱容量，將TOUT與延遲TIN(TINDEL)進行比較。從以下關係式中確定TINDELTINDEL(k)＝TINDEL(k-1)×α+(1-α)×TIN其中，k是當前時間步長，k-1是前一時間步長，α是校準因子，其從基於排氣流率和燃料加注速率的查表中來確定。
可採用各種不同方法來確定TEXH相對於TTHR和TLO的值。在一種方法中，將發動機工作參數與相應的閾值進行比較。如果發動機工作參數各自處於其對應的閾值內，則TEXH就被視為大於TTHR且小於TLO。如果任何發動機工作參數超出其對應的閾值之外，則TEXH就被視為小於TTHT或大於TLO。示例性的發動機工作參數包括但不限於發動機運轉時間、當前燃料消耗率、排氣質量流量、發動機RPM、TCOOL、沒有顯示傳感器故障、沒有發生DPF再生，以及是否滿足了這些條件中的每一條件達一定的時間閾值。例如，如果發動機運轉時間(TRUN)超出閾值運轉時間(TRUNTHR)，當前燃料加注速率(FRCURR)處於燃料加注速率下閾限和上閾限(FRLOCURR、FRUPCURR)所限定的閾值燃料加注速率範圍內，排氣質量流量(mEXH)處於下閾限和上閾限(mEXHLO、mEXHUP)所限定的排氣質量流量閾值範圍內，發動機RPM處於下閾限和上閾限(RPMLOTHR、RPMUPTHR)所限定的閾值範圍內，TCOOL處於下閾限和上閾限(TCOOLLOTHR、TCOOLUPTHR)所限定的閾值範圍內，沒有傳感器故障，沒有發生DPF再生，並且工作條件處於其各自的閾值內達一定的時間閾值時，TEXH就被視為處於TTHR和TLO所限定的範圍內。
另外可以設想，TEXH可作為發動機工作條件的函數來計算出。示例性的發動機工作條件包括但不限於發動機RPM、初燃料消耗率、噴射正時、渦輪增壓、後燃料消耗率和排氣再循環(EGR)。一示例性的關係式可定義如下TEXH＝[f(RPM，FRPRIM，tINJ，boost，FRPOST，EGR)+Offset]×kAMB×kVEH其中，Offset是基於出口溫度傳感器的所學函數的溫度偏差；kAMB是基於環境溫度的環境條件因子；kVEH是基於車輛速度和排氣溫度的車輛條件因子；boost是渦輪增壓；FRPRIM是初燃料消耗率；FRPOST是後燃料消耗率，可以設想，可對以上關係式進行修改，以便提供最大TEXH(TEXHMAX)和最小TEXH(TEXHMIN)。
溫度合理性診斷控制確定溫度傳感器38，40的準確度，並且可基於TDIFF來檢測出現故障的傳感器或非預期的DOC反應。將TIN和TOUT與TEXH進行比較。如果TIN或TOUT處於TEXH的閾值範圍內，則傳感器在正常工作。如果TIN或TOUT處於TEXH的閾值範圍之外，則傳感器就出現了故障。或者，如果TDIFF小於差值閾值(TDIFFTHR)，則傳感器在正確地工作。如果TDIFF大於TDIFFTHR，則傳感器就出現了故障。
現在參見圖2，將詳細介紹溫度傳感器合理性控制所執行的步驟。在步驟200中，該控制將故障計數(FC)設定為等於零。在步驟202中，該控制將確定是否滿足測試條件。如上詳細所述，測試條件包括TEXH處於TTHR和TLO所限定的閾值範圍內和/或發動機工作條件已經滿足TEXH處於閾值範圍內。如果滿足了測試條件，則該控制將繼續步驟204。如果未滿足測試條件，則該控制返回。
在步驟204中，該控制基於進口溫度傳感器信號來確定TIN。在步驟206中，該控制基於排氣流率和燃料加注速率來確定α。在步驟208中，該控制基於TIN來確定TINDEL、前一TINDEL和α。在步驟210中，該控制確定溫度差TDIFF，其為TINDEL與TOUT之差的絕對值。
在步驟212中，該控制判定TDIFF是否超出了TDIFFTHR，如果TDIFF超出TDIFFTHR，則該控制繼續步驟214。如果TDIFF未超出TDIFFTHR，則該控制繼續步驟216。在步驟214中，該控制增加FC。在步驟218中，該控制判定FC是否超出了FC閾值(FCTHR)。如果FC超出FCTHR，則該控制在步驟220中設定FAULT狀態，並且控制結束。如果FC未超出FCTHR，則該控制繼續步驟222。該控制判定測試時間(tTEST)是否超出了測試時間閾值(tTHR)。如果tTEST超出tTHR，則該控制在步驟224中設定PASS狀態，並且控制結束。如果tTEST未超出tTHR，則該控制返回步驟202。
本領域的技術人員現在從以上描述中可以理解，本發明的廣義講述內容可以多種不同的形式來實施。因此，儘管本發明結合其特定示例來進行了描述，但是，本發明的實質範圍不應受到限制，這是因為本領域的技術人員在閱讀了附圖、說明書和所附權利要求之後，可以清楚其它的修改。
權利要求
1.一種用於具有氧化催化器的車輛排氣處理系統的溫度傳感器合理性控制系統，其包括產生進口溫度信號的氧化催化器進口溫度傳感器；產生出口溫度信號的氧化催化器出口溫度傳感器；和控制模塊，當排氣溫度大於第一閾值溫度且小於第二閾值溫度時，所述控制模塊判定基於所述進口溫度信號與所述出口溫度信號的差值是否低於差值閾值。
2.根據權利要求1所述的溫度傳感器合理性診斷，其特徵在於，當多個車輛工作參數處於各自的閾值範圍內時，所述排氣溫度大於所述第一閾值溫度並且小於所述第二閾值溫度。
3.根據權利要求2所述的溫度傳感器合理性診斷，其特徵在於，所述車輛工作參數包括發動機運轉時間、當前燃料消耗率、排氣質量流量、發動機RPM、冷卻劑溫度以及沒有發生DPF再生。
4.根據權利要求2所述的溫度傳感器合理性診斷，其特徵在於，當多個車輛工作參數處於所述各自的閾值範圍內達一定的時間閾值時，所述排氣溫度大於所述第一閾值溫度並且小於所述第二閾值溫度。
5.根據權利要求1所述的溫度傳感器合理性診斷，其特徵在於，基於發動機RPM、初燃料消耗率、噴射正時、渦輪增壓水平、後燃料消耗率和排氣再循環(EGR)值中的至少一個，來計算所述排氣溫度。
6.根據權利要求1所述的溫度傳感器合理性診斷，其特徵在於，所述差值基於延遲進口溫度值來確定。
7.根據權利要求6所述的溫度傳感器合理性診斷，其特徵在於，所述延遲進口溫度值基於校準因子、前一延遲進口溫度值和所述進口溫度信號中的至少一個來確定。
8.根據權利要求7所述的溫度傳感器合理性診斷，其特徵在於，所述校準因子從基於排氣流率和燃料加注速率的查表中來確定。
9.一種確定用於具有氧化催化器的車輛排氣處理系統的溫度傳感器的狀態的方法，包括採用進口溫度傳感器在氧化催化器進口產生進口溫度信號；採用出口溫度傳感器在氧化催化器出口產生出口溫度信號；基於所述進口溫度信號與所述出口溫度信號來計算差值；和當排氣溫度大於第一閾值溫度且小於第二閾值溫度時，基於所述差值來確定所述進口溫度傳感器和出口溫度傳感器的狀態。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括，在所述差值低於差值閾值時顯示故障狀態。
11.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括，判定多個車輛操作參數是否處於各自的閾值範圍內，其中，當所述多個車輛工作參數處於所述各自的閾值範圍內時，所述排氣溫度大於所述第一閾值溫度並且小於所述第二閾值溫度。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述車輛工作參數包括發動機運轉時間、當前燃料消耗率、排氣質量流量、發動機RPM、冷卻劑溫度以及沒有發生DPF再生。
13.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，當所述多個車輛工作參數處於所述各自的閾值範圍內達一定的時間閾值時，所述排氣溫度大於所述第一閾值溫度並且小於所述第二閾值溫度。
14.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，基於發動機RPM、初燃料消耗率、噴射正時、渦輪增壓水平、後燃料消耗率和排氣再循環(EGR)值中的至少一個，來計算所述排氣溫度。
15.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述差值基於延遲進口溫度值來確定。
16.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述延遲進口溫度值基於校準因子、前一延遲進口溫度值和所述進口溫度信號中的至少一個來確定。
17.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述校準因子從基於排氣流率和燃料加注速率的查表中來確定。
18.一種診斷用於具有氧化催化器的車輛排氣處理系統的溫度傳感器的工作條件的方法，包括採用進口溫度傳感器在氧化催化器進口產生進口溫度信號；採用出口溫度傳感器在氧化催化器出口產生出口溫度信號；基於所述進口溫度信號和所述氧化催化器特性來確定延遲進口溫度信號；基於所述延遲進口溫度信號與所述出口溫度信號來計算差值；和當排氣溫度大於第一閾值溫度且小於第二閾值溫度時，基於所述差值來確定所述進口溫度傳感器和出口溫度傳感器的狀態。
19.根據權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括，在所述差值低於差值閾值時顯示故障狀態。
20.根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括，判定多個車輛操作參數是否處於各自的閾值範圍內，其中，當所述多個車輛工作參數處於所述各自的閾值範圍內時，所述排氣溫度大於所述第一閾值溫度並且小於所述第二閾值溫度。
21.根據權利要求20所述的方法，其特徵在於，所述車輛工作參數包括發動機運轉時間、當前燃料消耗率、排氣質量流量、發動機RPM、冷卻劑溫度以及沒有發生DPF再生。
22.根據權利要求20所述的方法，其特徵在於，當所述多個車輛工作參數處於所述各自的閾值範圍內達一定的時間閾值時，所述排氣溫度大於所述第一閾值溫度並且小於所述第二閾值溫度。
23.根據權利要求18所述的方法，其特徵在於，基於發動機RPM、初燃料消耗率、噴射正時、渦輪增壓水平、後燃料消耗率和排氣再循環(EGR)值中的至少一個，來計算所述排氣溫度。
24.根據權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述延遲進口溫度值基於校準因子、前一延遲進口溫度值和所述進口溫度信號中的至少一個來確定。
25.根據權利要求24所述的方法，其特徵在於，所述校準因子從基於排氣流率和燃料加注速率的查表中來確定。
全文摘要
一種溫度傳感器合理性控制系統，其用於具有氧化催化器的排氣處理系統，該溫度傳感器合理性控制系統包括產生進口溫度信號的氧化催化器進口溫度傳感器以及產生出口溫度信號的氧化催化器出口溫度傳感器。當排氣溫度處於閾值範圍內時，控制模塊判定基於進口溫度信號與出口溫度信號的差值是否低於差值閾值。
文檔編號F01N11/00GK101054918SQ20061007478
公開日2007年10月17日 申請日期2006年4月12日 優先權日2006年4月12日
發明者C·何, R·B·傑斯, J·託爾斯馬, G·施, J·L·德萊昂, K·薩庫莫託 申請人:通用汽車環球科技運作公司