[發明專利]用于氧傳感器起燃的系統和方法

在審

• 申請號: 201911295686.0
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111336025A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 克里斯多夫·保羅·格魯格拉;肯尼思·埃里森;張浩;約翰·羅斯;戈皮錢德拉·蘇尼拉;約翰·維爾加;理查德·E·索爾蒂斯
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: F02D41/14
• 分類號: F02D41/14;F02D41/06
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升

本公開提供了“用于氧傳感器起燃的系統和方法”。提供了用于向排氣氧傳感器加熱器供電的電池的方法和系統。在一個示例中，一種方法可以包括：估計在傳感器的加熱期間輸送給所述加熱器的電力，并且響應于從電池輸送的電力低于閾值，在緊隨其后的發動機起動之前調整電池充電策略。

技術領域

本說明書總體上涉及用于車輛系統中用于排氣氧傳感器加熱的電池的方法和系統。

背景技術

進氣和/或排氣傳感器可以提供發動機系統中各種氣體成分的指示。例如，位于發動機排氣系統中的氧傳感器可以用于確定排氣的空燃比(AFR)，而位于發動機進氣系統中的氧傳感器可以用于確定進氣充氣中再循環排氣的濃度。除了可以經由氧傳感器測量的參數以外，這兩個參數也可以用于調整發動機操作的各個方面。例如，可以基于由氧傳感器指示的AFR以閉環方式控制發動機以實現期望的排氣AFR。例如，這種閉環AFR控制可以最大化排放控制裝置的操作效率以減少車輛排放。對于一些氧傳感器，其輸出可能會隨著其溫度的變化而發生顯著變化。在氧傳感器達到其起燃溫度之前，可以以開環方式控制AFR，其準確度比閉環控制的低。因此，氧傳感器可以被加熱元件加熱以使傳感器溫度處于期望的范圍內，諸如高于起燃溫度，從而為閉環AFR控制提供準確的氧氣感測。為了加熱氧傳感器，可以由車載電池供應電力。車載電池還可以用于在發動機起動期間操作用于發動機轉起起動的起動機馬達。

提供了各種方法來加快氧傳感器的加熱。在一個示例中，如Eberlein等人的DE10229026中所示的方法示出了在經由加熱器加熱氧傳感器期間，監測加熱器兩端的電壓降，并使用場效應晶體管(FET)來補償電壓降。對于氧傳感器加熱，使用包括FET電流限制裝置和微控制器的開關裝置以允許通過在一定間隔內增加有效施加至滿電池電壓的電動勢，進行快速響應并避免不受控制的電流。

然而，本文的發明人已經認識到這種系統的潛在問題。作為一個示例，由于電池性能的改變，由電池供應的電力可能不足以在期望的時間內將氧傳感器的溫度升高到起燃溫度以上。在冷起動期間，氧傳感器加熱的延遲可能導致以開環方式進行的AFR控制的延長，從而增加冷起動排放。荷電狀態(SOC)較低的電池或劣化的電池可能會對氧傳感器加熱產生更大的影響，并因此對冷起動期間的排放產生更大的影響。

發明內容

本文的發明人已經認識到，可以通過以下方法解決上述問題，所述方法包括：響應于如基于在排氣氧傳感器的加熱期間的電壓降估計的從電池輸送的電力，調整電池充電策略。以這種方式，可以通過在隨后的發動機起動期間基于在氧傳感器加熱期間輸送的電力來調整電池充電策略而改善電池性能，使得可以加快氧傳感器的加熱。

在一個示例中，在冷起動狀況期間，可以經由由車載車輛電池供電的專用加熱器來加熱排氣氧傳感器。在氧傳感器的加熱期間，可以監測電池電壓的下降，并且可以估計輸送給氧傳感器加熱器以加熱傳感器的電力。可以將估計的電力與第一閾值電力和第二閾值電力進行比較。如果確定估計的電力低于第一閾值，則可以推斷出電池劣化并且可以通知操作者。如果估計的電力低于第二閾值(但高于第一閾值)，則可以調整緊隨其后的發動機起動之前的電池充電策略，使得可以在接合電池以為氧傳感器加熱器供應電力之前將電池的荷電狀態增加到更高的范圍。此外，在氧傳感器加熱完成之后，基于電池電壓從電壓降恢復所需的時間，可以調整在緊隨其后的發動機起動期間輸送給氧傳感器加熱器的電力。可以接合交流發電機以向加熱器提供電力并補償較低的電池電力供應。

以這種方式，通過監測在冷起動期間輸送的用于加熱氧傳感器的電力，可以監測電池性能。通過基于氧傳感器加熱期間的電壓降來調整在隨后的發動機起動期間輸送給加熱器的電力，可以改善氧傳感器加熱。基于為氧傳感器加熱而輸送的電力來調整電池再充電策略的技術效果是，在隨后的發動機冷起動期間，傳感器加熱器可以使用期望量的電池電力以加快氧傳感器的加熱。通過加快冷起動期間氧傳感器的加熱，可以更早地啟動以閉環方式進行的AFR控制，從而提高排放質量。