CN101054918B - 柴油机氧化催化器(doc)温度传感器合理性诊断 - Google Patents

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Abstract

一种温度传感器合理性控制系统，其用于具有氧化催化器的排气处理系统，该温度传感器合理性控制系统包括产生进口温度信号的氧化催化器进口温度传感器以及产生出口温度信号的氧化催化器出口温度传感器。当排气温度处于阈值范围内时，控制模块判定基于进口温度信号与出口温度信号的差值是否低于差值阈值。

Description

柴油机氧化催化器(DOC)温度传感器合理性诊断
技术领域
本发明涉及发动机排气处理系统，具体涉及用于包括柴油机氧化催化器(DOC)的排气处理系统的温度传感器合理性诊断(diagnostic)。
背景技术
柴油机是燃烧空气与燃料混合物以便往复式地驱动可滑动地设在气缸的活塞以产生驱动扭矩的内燃机。柴油机一般具有比汽油机更高的效率，这是因为柴油燃烧过程的压缩比更高并且柴油的能量密度更高。因此，柴油机一般会比同等尺寸的汽油机实现更好的里程油耗。汽车制造商在排气处理系统中结合有排放控制装置，以便减少排放。
排气处理装置的一种示例包括柴油机氧化催化器(DOC)。DOC是排气流过装置，其包括蜂窝状基底，这种基底具有涂覆有催化剂层的较大表面积。催化剂层包括贵金属，其包括但不限于铂和钯。当排气流过催化剂层时，一氧化碳、气态烃类和液体烃类微粒就被氧化，以便减少排放。
当排气温度超过阈值时，DOC会受到不利的影响。进口和出口温度传感器一般与DOC相关联，以便监测排气温度。要求温度传感器正确地起作用，以便使车辆控制系统能够监测排气温度。由于温度传感器在较大的工作范围(例如-40℃至800℃)下工作，因此传统上就难于在这整个范围内保证精度。
发明内容
因此，本发明提供了一种温度传感器合理性控制系统，其用于具有氧化催化器的排气处理系统。该温度传感器合理性控制系统包括产生进口温度信号的氧化催化器进口温度传感器以及产生出口温度信号的氧化催化器出口温度传感器。当排气温度处于阈值范围内时，控制模块判定基于进口温度信号与出口温度信号之差是否低于差值阈值。
在其它特征中，当多个车辆工作参数处于各自的阈值范围内时，排气温度大于第一阈值温度并且小于第二阈值温度。车辆工作参数包括发动机运转时间、当前燃料消耗率、排气质量流量、发动机的每分钟转速(RPM)、冷却剂温度以及没有发生DPF再生。当多个车辆工作参数处于各自的阈值范围内达一定的时间阈值时，排气温度大于第一阈值温度并且小于第二阈值温度。
在另一特征中，基于发动机RPM、初燃料消耗率、喷射正时、涡轮增压水平、后燃料消耗率和排气再循环(EGR)值中的至少一个，来计算排气温度。
在另外一个特征中，该差值基于延迟进口温度值来确定。该延迟进口温度值基于校准因子、前一延迟进口温度值和进口温度信号中的至少一个来确定。该校准因子从基于排气流率和燃料加注速率的查表中来确定。
从以下详细描述中，可以清楚本发明的其它可应用领域。应当理解，尽管显示了本发明的优选实施例，但是，这些详细描述和具体示例仅仅是出于说明的目的，而非试图限制本发明的范围。
附图说明
从以下详细描述和附图中，可以更全面地理解本发明，在附图中：
图1是发动机系统的示意图，其包括根据本发明的具有柴油机氧化催化器(DOC)的排气处理系统；和
图2是流程图，显示了由根据本发明的温度传感器合理性控制所执行的示例性步骤。
具体实施方式
以下对优选实施例的描述本质上仅仅是示例性的，决非试图限制本发明及其应用或用途。为了清楚起见，在附图采用相同的标号来表示类似的元件。本文所用的“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享式、专用式或成组式)和存储器、组合式逻辑电路和/或提供所需功能的其它合适元器件。
现在参见图1，显示了示例性车辆10，其包括发动机12和排气处理系统18，其中发动机12通过联接装置16(例如离合器、变扭器)来驱动变速器14。更具体而言，空气通过节气门22而被吸入进气歧管20中。进气歧管20将空气分配至气缸(未示出)中。空气与燃料混合，并且空气/燃料混合物在气缸内燃烧以便驱动活塞(未示出)，从而产生驱动扭矩。燃烧过程所产生的排气从发动机12通过排气歧管24而排到排气处理系统18中。
排气处理系统18包括柴油机氧化催化器(DOC)26和柴油机排气微粒滤清器(DPF)28，它们可减少排放。更具体而言，一旦DOC26达到阈值或点火温度(TLO)，DOC26的催化剂层就会诱发排气发生反应。一氧化碳、气态烃类和液体烃类微粒就在催化剂层上被氧化，从而减少排放。DPF28将黑烟微粒捕集在其中，从而防止黑烟排放至大气中。DPF28定期进行再生处理，从而使捕集于其中的黑烟燃烧掉。
控制模块30调节发动机的操作，并执行本发明的温度传感器合理性控制。更具体而言，控制模块30调节发动机的加注燃料和节气门22，以便基于本文所述的各种传感器所产生的信号来实现所需的发动机扭矩输出。
设在进气歧管中的歧管绝对压力(MAP)传感器32响应于MAP，并且根据它来产生MAP信号。发动机转速传感器34产生发动机转速(RPM)信号，冷却剂温度传感器36产生冷却剂温度(TCOOL)信号。排气处理系统18包括DOC进口温度传感器38和DOC出口温度传感器40。DOC进口温度传感器38产生进口温度(TIN)信号，而DOC出口温度传感器40产生出口温度(TOUT)信号。
本发明的温度传感器合理性控制在排气温度(TEXH)已经达到阈值温度(TTHR)并且仍低于TLO时，确定温度的准确度。如下更详细地所述，基于发动机工作条件和/或热模型来确定TEXH。热模型补偿因DOC26的热容量所导致的TIN与TOUT之间的温度差(TDIFF)。更具体而言，为了补偿DOC26的热容量，将TOUT与延迟TIN(TINDEL)进行比较。从以下关系式中确定TINDEL：
TINDEL(k)＝TINDEL(k-1)×α+(1-α)×TIN
其中，k是当前时间步长，k-1是前一时间步长，α是校准因子，其从基于排气流率和燃料加注速率的查表中来确定。
可采用各种不同方法来确定TEXH相对于TTHR和TLO的值。在一种方法中，将发动机工作参数与相应的阈值进行比较。如果发动机工作参数各自处于其对应的阈值内，则TEXH就被视为大于TTHR且小于TLO。如果任何发动机工作参数超出其对应的阈值之外，则TEXH就被视为小于TTHR或大于TLO。示例性的发动机工作参数包括但不限于发动机运转时间、当前燃料消耗率、排气质量流量、发动机RPM、TCOOL、没有显示传感器故障、没有发生DPF再生，以及是否满足了这些条件中的每一条件达一定的时间阈值。例如，如果发动机运转时间(TRUN)超出阈值运转时间(TRUNTHR)，当前燃料加注速率(FRCURR)处于燃料加注速率下阈限和上阈限(FRLOCURR、FRUPCURR)所限定的阈值燃料加注速率范围内，排气质量流量(mEXH)处于下阈限和上阈限(mEXHLO、mEXHUP)所限定的排气质量流量阈值范围内，发动机RPM处于下阈限和上阈限(RPMLOTHR、RP，MUPTHR)所限定的阈值范围内，TCOOL处于下阈限和上阈限(TCOOLLOTHR、TCOOLUPTHR)所限定的阈值范围内，没有传感器故障，没有发生DPF再生，并且工作条件处于其各自的阈值内达一定的时间阈值时，TEXH就被视为处于TTHR和TLO所限定的范围内。
另外可以设想，TEXH可作为发动机工作条件的函数来计算出。示例性的发动机工作条件包括但不限于发动机RPM、初燃料消耗率、喷射正时、涡轮增压、后燃料消耗率和排气再循环(EGR)。一示例性的关系式可定义如下：
TEXH＝[f(RPM，FRPRIM，tINJ，boost，FRPOST，EGR)+Offset]×kAMB×KVEH
其中，Offset是基于出口温度传感器的所学函数的温度偏差；kAMB是基于环境温度的环境条件因子；kVEH是基于车辆速度和排气温度的车辆条件因子；boost是涡轮增压；FRPRIM是初燃料消耗率；FRPOST是后燃料消耗率，可以设想，可对以上关系式进行修改，以便提供最大TEXH(TEXHMAX)和最小TEXH(TEXHMIN)。
温度合理性诊断控制确定温度传感器38，40的准确度，并且可基于TDIFF来检测出现故障的传感器或非预期的DOC反应。将TIN和TOUT与TEXH进行比较。如果TIN或TOUT处于TEXH的阈值范围内，则传感器在正常工作。如果TIN或TOUT处于TEXH的阈值范围之外，则传感器就出现了故障。或者，如果TDIFF小于差值阈值(TDIFFTHR)，则传感器在正确地工作。如果TDIFF大于TDIFFTHR，则传感器就出现了故障。
现在参见图2，将详细介绍温度传感器合理性控制所执行的步骤。在步骤200中，该控制将故障计数(FC)设定为等于零。在步骤202中，该控制将确定是否满足测试条件。如上详细所述，测试条件包括TEXH处于TTHR和TLO所限定的阈值范围内和/或发动机工作条件已经满足TEXH处于阈值范围内。如果满足了测试条件，则该控制将继续步骤204。如果未满足测试条件，则该控制返回。
在步骤204中，该控制基于进口温度传感器信号来确定TIN。在步骤206中，该控制基于排气流率和燃料加注速率来确定α。在步骤208中，该控制基于TIN来确定TINDEL、前一TINDEL和α。在步骤210中，该控制确定温度差TDIFF，其为TINDEL与TOUT之差的绝对值。
在步骤212中，该控制判定TDIFF是否超出了TDIFFTHR，如果TDIFF超出TDIFFTHR，则该控制继续步骤214。如果TDIFF未超出TDIFFTHR，则该控制继续步骤216。在步骤214中，该控制增加FC。在步骤218中，该控制判定FC是否超出了FC阈值(FCTHR)。如果FC超出FCTHR，则该控制在步骤220中设定FAULT状态，并且控制结束。如果FC未超出FCTHR，则该控制继续步骤222。该控制判定测试时间(tTEST)是否超出了测试时间阈值(tTHR)。如果tTEST超出tTHR，则该控制在步骤224中设定PASS·状态，并且控制结束。如果tTEST未超出tTHR，则该控制返回步骤202。
本领域的技术人员现在从以上描述中可以理解，本发明的广义讲述内容可以多种不同的形式来实施。因此，尽管本发明结合其特定示例来进行了描述，但是，本发明的实质范围不应受到限制，这是因为本领域的技术人员在阅读了附图、说明书和所附权利要求之后，可以清楚其它的修改。

Claims (25)

1.一种用于具有氧化催化器的车辆排气处理系统的温度传感器合理性控制系统，其包括：
产生进口温度信号的氧化催化器进口温度传感器；
产生出口温度信号的氧化催化器出口温度传感器；和
控制模块，当排气温度大于第一阈值温度且小于第二阈值温度时，所述控制模块判定基于所述进口温度信号与所述出口温度信号的差值是否低于差值阈值。
2.根据权利要求1所述的温度传感器合理性控制系统，其特征在于，当多个车辆工作参数处于各自的阈值范围内时，所述排气温度大于所述第一阈值温度并且小于所述第二阈值温度。
3.根据权利要求2所述的温度传感器合理性控制系统，其特征在于，所述车辆工作参数包括发动机运转时间、当前燃料消耗率、排气质量流量、发动机转速、冷却剂温度以及没有发生柴油机排气微粒滤清器再生。
4.根据权利要求2所述的温度传感器合理性控制系统，其特征在于，当多个车辆工作参数处于所述各自的阈值范围内达一定的时间阈值时，所述排气温度大于所述第一阈值温度并且小于所述第二阈值温度。
5.根据权利要求1所述的温度传感器合理性控制系统，其特征在于，基于发动机转速、初燃料消耗率、喷射正时、涡轮增压水平、后燃料消耗率和排气再循环值中的至少一个，来计算所述排气温度。
6.根据权利要求1所述的温度传感器合理性控制系统，其特征在于，所述差值基于延迟进口温度值来确定。
7.根据权利要求6所述的温度传感器合理性控制系统，其特征在于，所述延迟进口温度值基于校准因子、前一延迟进口温度值和所述进口温度信号中的至少一个来确定。
8.根据权利要求7所述的温度传感器合理性控制系统，其特征在于，所述校准因子从基于排气流率和燃料加注速率的查表中来确定。
9.一种确定用于具有氧化催化器的车辆排气处理系统的温度传感器的状态的方法，包括：
采用进口温度传感器在氧化催化器进口产生进口温度信号；
采用出口温度传感器在氧化催化器出口产生出口温度信号；
基于所述进口温度信号与所述出口温度信号来计算差值；和
当排气温度大于第一阈值温度且小于第二阈值温度时，基于所述差值来确定所述进口温度传感器和出口温度传感器的状态。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，在所述差值低于差值阈值时显示故障状态。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，判定多个车辆操作参数是否处于各自的阈值范围内，其中，当所述多个车辆工作参数处于所述各自的阈值范围内时，所述排气温度大于所述第一阈值温度并且小于所述第二阈值温度。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述车辆工作参数包括发动机运转时间、当前燃料消耗率、排气质量流量、发动机转速、冷却剂温度以及没有发生柴油机排气微粒滤清器再生。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当所述多个车辆工作参数处于所述各自的阈值范围内达一定的时间阈值时，所述排气温度大于所述第一阈值温度并且小于所述第二阈值温度。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，基于发动机转速、初燃料消耗率、喷射正时、涡轮增压水平、后燃料消耗率和排气再循环值中的至少一个，来计算所述排气温度。
15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述差值基于延迟进口温度值来确定。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述延迟进口温度值基于校准因子、前一延迟进口温度值和所述进口温度信号中的至少一个来确定。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述校准因子从基于排气流率和燃料加注速率的查表中来确定。
18.一种诊断用于具有氧化催化器的车辆排气处理系统的温度传感器的工作条件的方法，包括：
采用进口温度传感器在氧化催化器进口产生进口温度信号；
采用出口温度传感器在氧化催化器出口产生出口温度信号；
基于所述进口温度信号和所述氧化催化器特性来确定延迟进口温度信号；
基于所述延迟进口温度信号与所述出口温度信号来计算差值；和
当排气温度大于第一阈值温度且小于第二阈值温度时，基于所述差值来确定所述进口温度传感器和出口温度传感器的状态。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，在所述差值低于差值阈值时显示故障状态。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，判定多个车辆操作参数是否处于各自的阈值范围内，其中，当所述多个车辆工作参数处于所述各自的阈值范围内时，所述排气温度大于所述第一阈值温度并且小于所述第二阈值温度。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述车辆工作参数包括发动机运转时间、当前燃料消耗率、排气质量流量、发动机转速、冷却剂温度以及没有发生柴油机排气微粒滤清器再生。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，当所述多个车辆工作参数处于所述各自的阈值范围内达一定的时间阈值时，所述排气温度大于所述第一阈值温度并且小于所述第二阈值温度。
23.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，基于发动机转速、初燃料消耗率、喷射正时、涡轮增压水平、后燃料消耗率和排气再循环值中的至少一个，来计算所述排气温度。
24.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述延迟进口温度值基于校准因子、前一延迟进口温度值和所述进口温度信号中的至少一个来确定。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述校准因子从基于排气流率和燃料加注速率的查表中来确定。
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