CN102914563A - 用于汽车的臭氧转化传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于汽车的臭氧转化传感器，具体提供了一种用于车辆的系统，该系统包括第一臭氧传感器，第一臭氧传感器生成显示流入散热器的空气中的臭氧的第一量的第一传感器信号。第二臭氧传感器生成显示流出散热器的空气中的臭氧的第二量的第二传感器信号。控制模块接收第一传感器信号和第二传感器信号并基于第一传感器信号和第二传感器信号来确定臭氧转化率。

Description

用于汽车的臭氧转化传感器
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2011年8月2日提交的美国临时专利申请第61/514,301号的权益。上述申请的全部公开内容以参考的方式并入本文中。
技术领域
本专利申请涉及车辆冷却系统中的臭氧转化。
背景技术
本文提供的背景技术描述仅仅为了从总体上介绍本发明的背景。当前署名的发明人的工作——以在此背景技术部分中所描述的为限——以及在提交时否则可能不构成现有技术的该描述的各方面，既不明示地也不默示地被承认为是针对本发明的现有技术。
空气/燃料混合物在车辆内燃发动机中的燃烧产生热量。发动机的冷却是一个循环过程。凉的发动机冷却剂吸收来自发动机的热量，而(经加温的)发动机冷却剂被循环到散热器。散热器促进由发动机冷却剂向流经散热器的空气的热传递。(经冷却的)发动机冷却剂从散热器循环回到发动机，用以吸收更多的来自发动机的热量并冷却发动机。
当否则很少的空气会流经散热器时，也可以应用冷却风扇来提供流经散热器的空气流。仅仅是举例，当车速为低速时或者当空气动力学百叶窗（shutter）打开且流经散热器的空气流量较低时，可以启动冷却风扇以提供流经散热器的空气流。
散热器或者另一种热交换结构可以应用一个或多个特征，来减小流入车辆发动机舱的空气中的地面臭氧量。例如，可以用将空气中的臭氧转化成氧气的催化剂(例如，将两个O3分子转化成三个O2分子)涂覆散热器表面的至少一部分。仅仅是举例，催化剂可包括PremAir涂层。
发明内容
本发明涉及一种用于车辆的系统，其包括第一臭氧传感器，所述第一臭氧传感器生成显示流入散热器的空气中的臭氧的第一量的第一传感器信号。第二臭氧传感器生成显示流出散热器的空气中的臭氧的第二量的第二传感器信号。控制模块接收第一传感器信号和第二传感器信号并基于第一传感器信号和第二传感器信号来确定臭氧转化率。
本发明还涉及一种方法，该方法包括：利用第一臭氧传感器生成显示流入散热器的空气中的臭氧的第一量的第一传感器信号；利用第二臭氧传感器生成显示流出散热器的空气中的臭氧的第二量的第二传感器信号；接收第一传感器信号和第二传感器信号；以及基于第一传感器信号和第二传感器信号来确定臭氧转化率。
本发明还涉及以下技术方案。
方案1. 一种用于车辆的系统，所述车辆包括：
第一臭氧传感器，所述第一臭氧传感器生成显示流入散热器的空气中的臭氧的第一量的第一传感器信号；
第二臭氧传感器，所述第二臭氧传感器生成显示流出所述散热器的空气中的臭氧的第二量的第二传感器信号；以及
控制模块，所述控制模块接收所述第一传感器信号和所述第二传感器信号并基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号来确定臭氧转化率。
方案2. 如方案1所述的系统，其中，用将臭氧转化成氧气的催化剂涂覆所述散热器的表面，并且其中，所述臭氧转化率对应于所述催化剂的臭氧转化率。
方案3. 如方案2所述的系统，其中，所述控制模块基于所述臭氧转化率来诊断所述催化剂将臭氧转化成氧气的能力。
方案4. 如方案1所述的系统，其中，所述控制模块基于所述臭氧转化率来诊断所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器中的至少一个。
方案5. 如方案1所述的系统，其中，所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器中的至少一个是加热金属氧化物半导体(HMOS)传感器。
方案6. 如方案1所述的系统，其中，所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器中的至少一个是电化学传感器。
方案7. 如方案1所述的系统，其中，所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器中的至少一个装入接地金属外壳内。
方案8. 如方案7所述的系统，其中，在所述接地金属外壳内用密封剂至少部分地涂覆所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器中的至少一个。
方案9. 如方案7所述的系统，其中，所述接地金属外壳包括至少一个允许空气进入所述接地金属外壳内的开口。
方案10. 如方案1所述的系统，其中，所述第一臭氧传感器位于所述散热器的上游并且所述第二臭氧传感器位于所述散热器的下游。
方案11. 如方案1所述的系统，其中，所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器位于所述车辆的发动机舱的外部，并且还包括：
第一管道，所述第一管道将流入所述散热器的空气提供给所述第一臭氧传感器；以及
第二管道，所述第二管道将流出所述散热器的空气提供给所述第二臭氧传感器。
方案12. 如方案11所述的系统，其中，所述第一管道和所述第二管道中的至少一个与风扇和泵中的至少一个相连通。
方案13. 一种方法，包括：
利用第一臭氧传感器生成显示流入散热器的空气中的臭氧的第一量的第一传感器信号；
利用第二臭氧传感器生成显示流出所述散热器的空气中的臭氧的第二量的第二传感器信号；以及
接收所述第一传感器信号和所述第二传感器信号；以及
基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号来确定臭氧转化率。
方案14. 如方案13所述的方法，还包括：用将臭氧转化成氧气的催化剂涂覆所述散热器的表面，其中，所述臭氧转化率对应于所述催化剂的臭氧转化率。
方案15. 如方案14所述的方法，还包括：基于所述臭氧转化率来诊断所述催化剂将臭氧转化成氧气的能力。
方案16. 如方案13所述的方法，还包括：基于所述臭氧转化率来诊断所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器中的至少一个。
方案17. 如方案13所述的方法，其中，所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器中的至少一个是加热金属氧化物半导体(HMOS)传感器。
方案18. 如方案13所述的方法，其中，所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器中的至少一个是电化学传感器。
方案19. 如方案13所述的方法，还包括：将所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器中的至少一个装入接地金属外壳内。
方案20. 如方案19所述的方法，还包括：在所述接地金属外壳内用密封剂至少部分地涂覆所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器中的至少一个。
方案21. 如方案19所述的方法，还包括：在所述接地金属外壳中设置至少一个开口以允许空气进入所述接地金属外壳。
方案22. 如方案13所述的方法，还包括：
在所述散热器的上游设置所述第一臭氧传感器；并且
在所述散热器的下游设置所述第二臭氧传感器。
基于下文中提供的详细说明，本公开的进一步的应用领域将变得显而易见。应当理解的是，详细说明和具体实例只是为了说明的目的，并非意图限制本公开的范围。
附图说明
基于详细说明和附图将更充分地理解本公开。
图1是应用根据本公开的臭氧传感器的示例性车辆系统的功能方框图。
图2示出了根据本公开的臭氧传感器的接地金属外壳。
图3是应用根据本公开的臭氧传感器的另一个示例性车辆系统的功能方框图。
图4示出了根据本公开的臭氧转化感测方法。
具体实施方式
下面的描述在性质上只是说明性的而决不是意图限制本公开及其应用或使用。为了清楚起见，附图中将用相同的附图标记来标记类似的元件。本文中使用的短语“A、B和C中的至少一个”应当被理解成用非排他性逻辑“或”来表示的逻辑(A或B或C)。应当理解的是，在不改变本公开原理的情况下可以按不同的顺序执行方法中的各步骤。
本文中使用的术语“模块”可以指代下列构件、是下列构件的一部分、或者包括下列构件：专用集成电路(ASIC)；电子电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共享处理器、专用处理器、或者组处理器)；提供所述功能的其它合适硬件构件；或者部分或全部的上述构件的组合，例如在片上系统（system-on-chip）中。术语“模块”可以包括存储由处理器所执行代码的存储器(共享存储器、专用存储器、或者组存储器)。
上文中使用的术语“代码”可以包括软件、固件、和/或微代码，并且可以指代程序、例行程序、函数、类、和/或对象。上文中使用的术语“共享的”表示可以利用单个(共享的)处理器来执行部分或所有的来自多个模块的代码。另外，部分或所有的来自多个模块的代码可以被单个(共享的)存储器所存储。上文中使用的术语“组”表示可以利用一组处理器或一组执行引擎来执行部分或所有的来自单个模块的代码。例如，处理器的多个核和/或多个线程可以被认为是执行引擎。在各种实施例中，执行引擎可以跨一个处理器、跨多个处理器、以及跨在多个位置的处理器(例如并行处理布置中的多个服务器)而成组。另外，可以利用一组存储器来存储部分或所有的来自单个模块的代码。
可利用由一个或多个处理器所执行的一个或多个计算机程序来实施本文中描述的装置和方法。计算机程序包括存储在非暂时性有形计算机可读介质中的处理器可执行指令。计算机程序也可以包含存储数据。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性例是非易失性存储器、磁存储器、和光存储器。
本公开的车辆系统包括应用将臭氧转化成氧气的催化剂的散热器、或者其它热交换器。催化剂转化臭氧的能力会随时间的推移而下降。仅仅是举例，随时间的推移空气传播的颗粒物会掩盖催化剂表面，因而阻止空气接触催化剂。所述车辆系统至少包括第一和第二臭氧传感器。第一臭氧传感器感测在经过散热器之前流入车辆发动机舱的空气中的臭氧。第二臭氧传感器感测在经过散热器之后流入发动机舱的空气中的臭氧。因此，第一和第二臭氧传感器的测量值指示了被散热器转化的臭氧量(例如，臭氧转化率)，并且所述车辆系统能够监测催化剂转化臭氧的能力。
现在参照图1，图中给出了示例性车辆系统100的功能方框图。发动机102燃烧一个或多个气缸内的空气/燃料混合物从而产生用于车辆的转矩。虽然图中仅示出了气缸103，但发动机102可以包括多于一个的气缸。空气经过节气门104和进气歧管106被吸入发动机102。
节气门致动器模块108基于来自控制模块110的信号来控制节气门 104的开度。节气门位置(TP)传感器112测量节气门位置(例如，开度百分率)并基于该位置生成节气门位置信号。由发动机102产生的转矩可经由曲轴(未图示)被输出。
空气/燃料混合物的燃烧产生热量。可利用冷却剂选择性地将热量从发动机102中吸出并冷却发动机102。冷却剂泵120使冷却剂循环。当恒温器122处于关闭状态时，冷却剂泵120使冷却剂循环经过发动机102内的冷却剂通道(未图示)。当恒温器122处在打开状态时，发动机102内的冷却剂循环到散热器124，并且散热器124内的冷却剂循环到发动机102。当冷却剂温度高于预定的打开温度时，恒温器122可以打开。仅仅是举例，预定的打开温度可以大约为85-95℃。
散热器124促进由冷却剂向流经散热器124的空气的热传递。这样，散热器124促进冷却剂的冷却。一个或多个风扇(例如风扇126)可以将空气推进或抽吸经过散热器124以增加经过散热器124的空气流量。仅仅是举例，当将会有很少的空气经过散热器124时，例如当车辆停止或处于低车速时，可以启动风扇126(即开启)以增加经过散热器124的空气流量。
风扇致动器模块128可以基于来自控制模块110的信号来控制风扇126(例如，开或关)。仅仅是举例，当冷却剂温度高于预定的风扇开启温度时，控制模块110可以启动风扇126。预定的风扇开启温度可以大于预定的打开温度，可以例如大约为105℃。在各种实施例中，风扇126可以包括变速风扇。
当应用多于一个的风扇时，控制模块110可以在不同的预定风扇开启温度下启动风扇。仅仅是举例，如果应用两个风扇，则当冷却剂温度高于预定的风扇开启温度时控制模块110可以启动这两个风扇中的一个，并且当冷却剂温度高于第二预定风扇开启温度时启动这两个风扇中的另一个。第二预定风扇开启温度可以高于预定的风扇开启温度并且可以是例如大约113℃。
风扇126也可以用于增加发动机102所在的发动机舱129内的空气流量。增加发动机舱129内的空气流量可以冷却位于发动机舱129内的除发动机102、发动机冷却剂、和散热器124以外的构件。仅仅是举例，可以被风扇126冷却的、可应用在发动机舱129内的其它构件可以包括：空气调节(AC)单元130、电动机发电机132、能量存储装置(ESD)134、和应用在发动机舱129内的其它构件。虽然将风扇致动器模块128图示并描述为由控制模块110所控制，但风扇致动器模块128也可以基于来自另一个控制模块(未图示)例如底盘控制模块、车体控制模块、混合动力控制模块、或另一个合适模块的信号来控制风扇126。
空气调节控制模块136可以基于来自控制模块110的信号来控制空气调节单元130。空气调节单元130的压缩机(未图示)选择性地压缩制冷剂，所述压缩机可以被曲轴驱动。空气调节单元130可以为车辆的乘客舱提供冷却。空气调节压力传感器137测量制冷剂的压力并基于该压力生成空气调节压力信号。虽然将空气调节控制模块136图示并描述为由控制模块110所控制，但空气调节控制模块136也可以基于来自另一个控制模块(未图示)例如底盘控制模块、车体控制模块、混合动力控制模块、或另一个合适模块的信号来控制风扇空气调节单元130。
电动机发电机132可以提供一种或多种用于车辆的功能。仅仅是举例，在某些情况下电动机发电机132可以补充发动机102的转矩输出。在某些情况下例如在再生制动期间，电动机发电机132可以向发动机102施加制动转矩。在再生制动期间由电动机发电机132所产生的电能可以存储在能量存储装置134中并且/或者可以被提供给一个或多个车辆系统使用。在一些实施例中，电动机发电机132也可以起到发动机102起动器的作用，从而当发动机102不正在运行时起动发动机102。在这种实施例中，电动机发电机132可以被称为皮带交流发电机起动器(BAS)。虽然仅图示了电动机发电机132，但车辆可以包括多于一个的电动机发电机132或者多于一个的电动机发电机或其它电动机可以被包括在内。混合动力控制模块138可以基于来自控制模块110的信号来控制电动机发电机132。
用将臭氧转化成氧气的催化剂160涂覆散热器124的表面。更具体地，从车辆系统100外部流入散热器124的空气中含有臭氧。当空气流经散热器124且在催化剂160上面流过时，催化剂160将臭氧转化成氧气。因此，在经催化剂160处理之后流入发动机舱129的空气中所含的臭氧少于流入散热器124的空气中所含的臭氧。
车辆系统100包括臭氧传感器164-1和164-2。臭氧传感器164-1 可以位于散热器124的上游并且感测流入散热器124的空气中的臭氧量并相应地提供传感器信号168-1。相反，臭氧传感器164-2可以位于散热器124的下游并且感测流出散热器124的空气中的臭氧量并提供传感器信号168-2。控制模块110接收传感器信号168并基于传感器信号168确定催化剂160减少了多少空气中的臭氧量。仅仅是举例，控制模块110基于流入散热器124的空气中的臭氧量与流出散热器124的空气中的臭氧量之间的差来确定催化剂160的臭氧转化率。
因此，控制模块110可以对催化剂160、传感器164(和/或传感器附近的空气流量)、以及传感器164与控制模块110之间通信中的一个或多个进行诊断。例如，控制模块110可以将臭氧转化率与阈值进行比较。如果臭氧转化率大于或等于阈值，则控制模块110判断催化剂160将臭氧充分地转化成氧气。相反，如果臭氧转化率小于阈值，则控制模块110判断催化剂160未将臭氧充分地转化成氧气、或者一个或其它构件(例如传感器164中的一个)运行不正常。因此，控制模块110可以采取一个或多个补救措施，例如执行另外的诊断和/或启动显示车辆应当进行维修的指示器(例如，发动机检查灯)。控制模块110还可以基于其它已知的测量的或估计的状况（包括但不限于环境和车辆温度、湿度、车速、及风扇126的运行）来调节对臭氧转化率的确定。
仅仅是举例，传感器164可以包括：加热金属氧化物半导体(HMOS)传感器、电化学传感器、和/或适于检测臭氧(例如，紫外吸收传感器)的另一种传感器。传感器164有可能对会干扰传感器164感测空气中臭氧的能力的发动机舱129内的环境条件敏感。例如，传感器164可能对温度、湿度、其它化学物质(如烃)、和/或环境信号(例如，EMF和RF信号)敏感。因此，传感器164可以包括一个或多个结构改进，用以防止环境条件干扰传感器164。
例如，如图2中所示，可将各传感器164装入接地金属外壳180中。仅仅是举例，外壳180通过与散热器或车辆系统100内其它合适结构的机械连通而接地。外壳180保护传感器164不受高温和EMF/RF信号的影响，同时允许空气到达传感器164。例如，外壳180可以包括一个或多个允许空气到达传感器164的开口184。此外，可以用保护性密封剂(仅仅是举例，环氧树脂密封剂)至少部分地涂覆传感器164，以防止水分和湿气损害或影响传感器164的性能。
现在参照图3，传感器164也可以位于距离散热器124较远的位置。例如，传感器164可以位于处在乘客舱、行李箱中或者处在发动机舱129外面的其它位置的外壳186内。因此，车辆系统100包括一个或多个用于将空气提供给传感器164的管道190。例如，管道190-1具有位于散热器124上游的第一端和位于外壳186内的第二端。因此，管道190-1经由所述管道第二端将流入散热器124(并流入管道190-1的第一端)的空气提供给传感器164-1。相反，管道190-2具有位于散热器124下游的第一端和位于外壳186内的第二端。因此，管道190-2经由管道190-2的第二端将流出散热器124(并流入管道190-2的第一端)的空气提供给传感器164-2。可利用外壳186内的隔板192将传感器164加以分隔，以防止提供给传感器164的空气的交叉污染。
这样，传感器164可以提供是催化剂160臭氧转化率的指示的信号168，同时减少传感器164在发动机舱129的高温和其它状况中的暴露。仅仅是举例，管道190中的一个或两个可以包括促进空气流向传感器164的串联的风扇或空气泵194-1和194-2。在另一个实施例中，仅管道190-1包括空气泵194，并且风扇126用于促进空气流向传感器164-2。
现在参照图4，臭氧转化感测方法200开始于步骤204。在步骤208，方法200感测流入散热器124的空气中的臭氧。在步骤212，方法200感测流出散热器128的空气中的臭氧。在步骤216，方法200基于感测的臭氧来确定催化剂160的臭氧转化率。在步骤220，方法200判断臭氧转化率是否大于或等于阈值。如果“是”，方法200返回到步骤208并继续感测空气中的臭氧。如果“否”，方法200在步骤224判断催化剂160未将臭氧充分地转化成氧气、或者与臭氧感测有关的一个或多个其它构件是有故障的。方法200在步骤228启动故障指示器或者采取其它补救措施。方法200结束于步骤232。
本公开的广泛教导可以采用多种形式实施。因此，虽然本公开包含具体实例但本公开的真实范围不应受此限制，因为本领域技术人员在研究附图、本说明书和所附权利要求之后其它的修改对于他们而言将变得显而易见。

Claims (10)

1.一种用于车辆的系统，所述车辆包括：
第一臭氧传感器，所述第一臭氧传感器生成显示流入散热器的空气中的臭氧的第一量的第一传感器信号；
第二臭氧传感器，所述第二臭氧传感器生成显示流出所述散热器的空气中的臭氧的第二量的第二传感器信号；以及
控制模块，所述控制模块接收所述第一传感器信号和所述第二传感器信号并基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号来确定臭氧转化率。
2.如权利要求1所述的系统，其中，用将臭氧转化成氧气的催化剂涂覆所述散热器的表面，并且其中，所述臭氧转化率对应于所述催化剂的臭氧转化率。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述控制模块基于所述臭氧转化率来诊断所述催化剂将臭氧转化成氧气的能力。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制模块基于所述臭氧转化率来诊断所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器中的至少一个。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器中的至少一个是加热金属氧化物半导体(HMOS)传感器。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器中的至少一个是电化学传感器。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器中的至少一个装入接地金属外壳内。
8.如权利要求7所述的系统，其中，在所述接地金属外壳内用密封剂至少部分地涂覆所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器中的至少一个。
9.如权利要求7所述的系统，其中，所述接地金属外壳包括至少一个允许空气进入所述接地金属外壳内的开口。
10.一种方法，包括：
利用第一臭氧传感器生成显示流入散热器的空气中的臭氧的第一量的第一传感器信号；
利用第二臭氧传感器生成显示流出所述散热器的空气中的臭氧的第二量的第二传感器信号；以及
接收所述第一传感器信号和所述第二传感器信号；以及
基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号来确定臭氧转化率。
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