[发明专利]操作可变电压氧传感器的方法和系统

说明书

本申请公开了用于调节氧传感器的基准电压的变化率的方法和系统。在一个示例中，方法可以包括以斜坡率逐渐地将氧传感器的基准电压从较低第一电压增加到较高第二电压。斜坡率可以基于发动机工况。

技术领域

本说明书总体涉及用于调节内燃机的可变电压氧传感器的运行以降低该传感器的劣化的方法和系统。

背景技术

可以操作进气和/或排气传感器以提供对于各种排气组分的指示。例如，美国专利20120037134描述了使用进气氧传感器来检测发动机进气稀释。在替换的方法中，可以通过排气氧传感器来估计发动机稀释。估计的发动机稀释可以用于调节各种发动机运行参数，诸如加燃油和空燃比。如另一示例，美国专利5145566描述了使用排气氧传感器来检测排气中的水含量。使用进气或排气氧传感器估计出的水含量可以被用于推测发动机运行期间的环境湿度和/或在发动机内燃烧的燃料的酒精含量。

在一些示例中，氧传感器可以是可变电压(VVs)氧传感器。VVs氧传感器的基准电压可以在较低的基电压和较高的目标电压之间可调节，在所述较低的基电压中不将水分离，在较高的目标电压中将水分离。随后，氧传感器在两个基准电压下的输出可以用于确定发动机的进气或排气空气中的水含量。

发明内容

然而，本发明人已经认识到直接从基电压到目标电压并且再反向进行地重复变化VVs氧传感器基准电压的潜在问题。如一个示例，在基准电压之间重复地转换可能导致传感器发黑处理(blackening)和/或泵浦电流振铃(pumping current ringing)。例如，较低和较高基准电压之间的单阶跃(single step)转换可以导致VVs传感器的泵浦电池电压和泵浦电流。当重复超过成千上万个循环时，这可以导致传感器劣化。由于振铃所导致的长稳定时间(settling times)可以使氧传感器返回其基极基准电压的能力劣化，进而增加了在开环燃料操作内花费的时间。

在一个示例中，可以通过以斜坡率逐渐地将氧传感器的基准电压从第一电压增加到第二电压。用这种方式，可以更加逐渐地变化氧传感器的基准电压，进而降低传感器上的应力并且提高传感器的寿命。

如一个示例，将氧传感器的基准电压从第一电压增加到第二电压可以包括以斜坡率在一系列阶跃中递增地从第一电压转换到第二电压，而不是在单阶跃内完成。斜坡率可以基于发动机工况，诸如环境湿度和发动机加燃油。例如，在低湿度状态下和/或当通常环境空气流过传感器时(例如，在减速燃料切断事件期间)，传感器超调(overshoot)、失调(undershoot)以及稳定可以增加。因此，通过在低湿度期间和/或降低发动机加燃油条件期间降低斜坡率，由于超调、失调和稳定时间，可以降低传感器发黑处理和振铃，进而降低氧传感器的劣化。

应该理解的是，提供以上内容是为了用简化的形式引入选择的概念，该概念将在具体实施方式中被进一步描述。但并不意味着识别了所要求保护主题的关键或本质特征，所述主题的范围由具体实施方式之后的权利要求书唯一地限定。进一步地，所要求保护的主题不局限于解决了上文或本公开任何部分内指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1显示了包括排气氧传感器和进气氧传感器的发动机的示意图。

图2显示了示例氧传感器的示意图。

图3显示了在不同交通工具加燃油条件期间使用单阶跃变化的氧传感器的基准电压(Vs)和由此产生的泵浦电流(Ip)的示例变化的两个图表。

图4显示了响应于氧传感器的基准电压以不同速率变化，氧传感器的泵浦电流的示例变化的图表。

图5显示了氧传感器的基准电压的变化的示例波形图，其包括单阶跃变化和较低斜坡率变化。

图6显示了示出用于调节氧传感器的运行的方法的流程图。

图7显示了示出基于发动机运行参数的氧传感器的基准电压的斜坡率变化的图表。