| 专利名称： | 基于压力诊断进气氧传感器的方法和系统 | ||
| 专利名称(英文)： | Pressure-based diagnostic inlet gaseous oxygen sensor method and system | ||
| 专利号： | CN201510941234.0 | 申请时间： | 20151216 |
| 公开号： | CN105715391A | 公开时间： | 20160629 |
| 申请人： | 福特环球技术公司 | ||
| 申请地址： | 美国密歇根州 | ||
| 发明人： | G·苏尔尼拉; Y-W·金; M·J·于里克; T·J·克拉克 | ||
| 分类号： | F02D41/00; F02D41/22; F02D41/14; F02M26/47 | 主分类号： | F02D41/00 |
| 代理机构： | 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 | 代理人： | 赵蓉民; 孙娜燕 |
| 摘要： | 本发明涉及基于压力诊断进气氧传感器的方法和系统。提供诊断进气氧传感器的方法和系统。在一个实例中，方法包括基于进气氧传感器的输出的第一时间常量和节气门入口压力传感器的输出的第二时间常量指示进气氧传感器的退化。该方法可以进一步包括当进气氧传感器没有退化时基于进气氧传感器的输出和节气门入口压力传感器的输出调节EGR流量。 | ||
| 摘要(英文)： | Methods and systems are provided for diagnosing an intake oxygen sensor. In one example, a method may include indicating degradation of an intake oxygen sensor based on a first time constant of an output of the intake oxygen sensor and a second time constant of an output of a throttle inlet pressure sensor. The method may further include adjusting EGR flow based on the output of the intake oxygen sensor and the output of the throttle inlet pressure sensor when the intake oxygen sensor is not degraded. | ||
1.一种方法，其包括： 基于进气氧传感器的输出的第一时间常量和节气门入口压力传感器 的输出的第二时间常量，指示所述进气氧传感器的退化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述节气门入口压力传感器被直 接设置在进气节气门的上游的发动机空气进气系统中，并且其中所述进 气氧传感器被安置在所述节气门入口压力传感器上游的所述发动机空气 进气系统中。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括响应于一定持续时间内所 述节气门入口压力传感器的所述输出改变超过阈值量，诊断所述进气氧 传感器，其中所述诊断包括指示所述进气氧传感器的退化以响应所述第 一时间常量和所述第二时间常量之间的差大于阈值差。
4.根据权利要求1所述的方法，其中指示所述进气氧传感器的退化包 括下列操作中的一种或多种：设置诊断标记和经由视觉信号或听觉信号 警告车辆操作员所述进气氧传感器退化。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，响应于所述进气氧传感 器退化的所述指示，不基于所述进气氧传感器的所述输出估计排气再循 环流量即EGR流量，并且响应于不基于所述进气氧传感器的所述输出的 EGR流量估计调节EGR阀。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，响应于所述进气氧传感 器退化的所述指示，基于设置在EGR通道中的EGR阀两侧的压力差估 计EGR流量，所述EGR通道被安置在排气通道和所述进气氧传感器上 游的进气通道之间。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：响应于所述第一时间常 量和所述第二时间常量之间的差小于阈值差，基于所述节气门入口压力 传感器的所述输出调节所述进气氧传感器的所述输出。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：基于所述进气氧传感器 的所述调节的输出，调节EGR阀。
9.一种方法，其包括： 当进气节气门处的入口压力的变化大于阈值量时，基于进气氧传感器 输出的信号的第一时间常量和节气门入口压力传感器输出的信号的第二 时间常量之间的差，诊断所述进气氧传感器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述诊断包括响应所述第一时间 常量和所述第二时间常量之间的所述差大于阈值差，指示所述进气氧传感 器的退化，其中指示退化包括下列操作中的一种或多种：设置诊断代码和 警告车辆操作员。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：响应于所述指示退化， 基于根据替换EGR流量估计的输出但不基于所述进气氧传感器的输出，调 节EGR阀的位置，并且在不存在退化时，基于所述进气氧传感器，调节所 述EGR阀的所述位置。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述进气节气门的所述入口压力 的所述变化包括一定持续时间的所述节气门入口压力传感器输出的压力波 形的最大值和最小值之间的平均差。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述诊断包括响应所述第一时间 常量和所述第二时间常量之间的所述差小于阈值差，不指示所述进气氧传 感器的退化，随后基于所述节气门入口压力传感器的输出校正所述进气氧 传感器的输出，以及基于所述进气氧传感器的所述校正的输出调节EGR阀。
14.根据权利要求13所述的方法，其中校正所述进气氧传感器的所述 输出包括基于所述节气门入口压力传感器的当前输出和参考节气门入口压 力下的参考进气氧传感器输出校正所述进气氧传感器的所述输出。
15.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一时间常量是所述进气氧 传感器输出的时变信号的第一时间常量，并且其中所述第二时间常量是所 述节气门入口压力传感器输出的时变信号的第二时间常量。
16.根据权利要求9所述的方法，其中响应于所述节气门入口压力传感 器的时变信号的最大值和最小值之间的差大于阈值差，所述诊断被执行。
17.一种系统，其包括： 包括进气节气门的发动机的空气进气系统； 设置在所述进气节气门上游的所述空气进气系统中的节气门入口压力 传感器； 设置在所述节气门入口压力传感器上游的所述空气进气系统中的进气 氧传感器；和 具有计算机可读指令的控制器，所述指令用于： 当所述节气门入口压力的信号波动达阈值量时，响应于所述进气氧 传感器输出的信号的第一时间常量和所述节气门入口压力传感器输出的信 号的第二时间常量之间的差大于阈值差，指示所述进气氧传感器的退化。
18.根据权利要求17所述的系统，其中当所述节气门入口压力的所述 信号波动达阈值量时包括当一定持续时间的节气门入口压力的所述信号的 平均变化大于所述阈值量。
19.根据权利要求17所述的系统，进一步包括耦接在排气通道和所述 进气氧传感器上游的所述空气进气系统的进气通道之间的排气再循环通 道，所述排气再循环通道即EGR通道，所述EGR通道包括具有阀上压差 传感器的EGR阀，阀上压差传感器即DPOV传感器，并且其中所述计算机 可读指令进一步包括用于响应于指示所述进气氧传感器的退化指示，基于 所述DPOV传感器而不是所述进气氧传感器的输出调节所述EGR阀的位置 的指令。
20.根据权利要求17所述的系统，其中指示退化包括下列操作中的一种 或多种：警告车辆操作员传感器退化以及设置诊断代码。
1.一种方法，其包括： 基于进气氧传感器的输出的第一时间常量和节气门入口压力传感器 的输出的第二时间常量，指示所述进气氧传感器的退化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述节气门入口压力传感器被直 接设置在进气节气门的上游的发动机空气进气系统中，并且其中所述进 气氧传感器被安置在所述节气门入口压力传感器上游的所述发动机空气 进气系统中。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括响应于一定持续时间内所 述节气门入口压力传感器的所述输出改变超过阈值量，诊断所述进气氧 传感器，其中所述诊断包括指示所述进气氧传感器的退化以响应所述第 一时间常量和所述第二时间常量之间的差大于阈值差。
4.根据权利要求1所述的方法，其中指示所述进气氧传感器的退化包 括下列操作中的一种或多种：设置诊断标记和经由视觉信号或听觉信号 警告车辆操作员所述进气氧传感器退化。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，响应于所述进气氧传感 器退化的所述指示，不基于所述进气氧传感器的所述输出估计排气再循 环流量即EGR流量，并且响应于不基于所述进气氧传感器的所述输出的 EGR流量估计调节EGR阀。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，响应于所述进气氧传感 器退化的所述指示，基于设置在EGR通道中的EGR阀两侧的压力差估 计EGR流量，所述EGR通道被安置在排气通道和所述进气氧传感器上 游的进气通道之间。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：响应于所述第一时间常 量和所述第二时间常量之间的差小于阈值差，基于所述节气门入口压力 传感器的所述输出调节所述进气氧传感器的所述输出。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：基于所述进气氧传感器 的所述调节的输出，调节EGR阀。
9.一种方法，其包括： 当进气节气门处的入口压力的变化大于阈值量时，基于进气氧传感器 输出的信号的第一时间常量和节气门入口压力传感器输出的信号的第二 时间常量之间的差，诊断所述进气氧传感器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述诊断包括响应所述第一时间 常量和所述第二时间常量之间的所述差大于阈值差，指示所述进气氧传感 器的退化，其中指示退化包括下列操作中的一种或多种：设置诊断代码和 警告车辆操作员。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：响应于所述指示退化， 基于根据替换EGR流量估计的输出但不基于所述进气氧传感器的输出，调 节EGR阀的位置，并且在不存在退化时，基于所述进气氧传感器，调节所 述EGR阀的所述位置。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述进气节气门的所述入口压力 的所述变化包括一定持续时间的所述节气门入口压力传感器输出的压力波 形的最大值和最小值之间的平均差。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述诊断包括响应所述第一时间 常量和所述第二时间常量之间的所述差小于阈值差，不指示所述进气氧传 感器的退化，随后基于所述节气门入口压力传感器的输出校正所述进气氧 传感器的输出，以及基于所述进气氧传感器的所述校正的输出调节EGR阀。
14.根据权利要求13所述的方法，其中校正所述进气氧传感器的所述 输出包括基于所述节气门入口压力传感器的当前输出和参考节气门入口压 力下的参考进气氧传感器输出校正所述进气氧传感器的所述输出。
15.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一时间常量是所述进气氧 传感器输出的时变信号的第一时间常量，并且其中所述第二时间常量是所 述节气门入口压力传感器输出的时变信号的第二时间常量。
16.根据权利要求9所述的方法，其中响应于所述节气门入口压力传感 器的时变信号的最大值和最小值之间的差大于阈值差，所述诊断被执行。
17.一种系统，其包括： 包括进气节气门的发动机的空气进气系统； 设置在所述进气节气门上游的所述空气进气系统中的节气门入口压力 传感器； 设置在所述节气门入口压力传感器上游的所述空气进气系统中的进气 氧传感器；和 具有计算机可读指令的控制器，所述指令用于： 当所述节气门入口压力的信号波动达阈值量时，响应于所述进气氧 传感器输出的信号的第一时间常量和所述节气门入口压力传感器输出的信 号的第二时间常量之间的差大于阈值差，指示所述进气氧传感器的退化。
18.根据权利要求17所述的系统，其中当所述节气门入口压力的所述 信号波动达阈值量时包括当一定持续时间的节气门入口压力的所述信号的 平均变化大于所述阈值量。
19.根据权利要求17所述的系统，进一步包括耦接在排气通道和所述 进气氧传感器上游的所述空气进气系统的进气通道之间的排气再循环通 道，所述排气再循环通道即EGR通道，所述EGR通道包括具有阀上压差 传感器的EGR阀，阀上压差传感器即DPOV传感器，并且其中所述计算机 可读指令进一步包括用于响应于指示所述进气氧传感器的退化指示，基于 所述DPOV传感器而不是所述进气氧传感器的输出调节所述EGR阀的位置 的指令。
20.根据权利要求17所述的系统，其中指示退化包括下列操作中的一种 或多种：警告车辆操作员传感器退化以及设置诊断代码。
翻译：技术领域
本发明一般涉及包括在内燃发动机的进气系统中的气体组分传感 器。
背景技术
发动机系统可以利用从发动机排气系统到发动机进气系统(进气 通道)的排气的再循环(该过程被称为排气再循环(EGR))减少常 规排放并改善燃料经济。一种EGR系统可以包括各种传感器以测量和/ 或控制EGR。举一个实例来说，EGR系统可以包括进气气体组分传感 器(诸如氧传感器)，该进气气体组分传感器可以在非EGR状况过程 中用于确定新鲜进气空气的氧含量。在EGR状况过程中，由于作为稀 释剂的EGR的添加，传感器可以用于基于氧浓度的变化推断EGR。 Matsubara等人在US6,742,379中示出这种进气氧传感器的一个实例。 EGR系统可以附加地或可选地包括耦接到排气歧管以用于估计燃烧空 燃比的排气氧传感器。
举一个实例来说，进气压力(诸如节气门入口压力(TIP))可以 用于调节进气氧传感器(IA02)的输出以便补偿可能影响IAO2输出 的空气进气系统的压力波动。由于TIP传感器和IAO2传感器的时变 信号之间的直接相关性，这种补偿是可能的。然而，本文的发明人已 经意识到该方法的潜在问题。举一个实例来说，导致慢响应的IAO2 传感器(例如，具有变化时间常量的输出)的IAO2传感器退化可能 降低TIP和IAO2信号之间的关联性，从而导致不准确校正IAO2输出。 更具体地，由于IAO2信号的时间常量相对于TIP信号的时间常量变 化，基于TIP信号的IAO2信号的压力校正的准确性可能降低。结果， 基于校正的IAO2信号的EGR估计的准确性可能降低，从而基于EGR 流量估计的EGR控制和发动机控制变弱。
发明内容
在一个实例中，上述问题可以通过一种基于进气氧传感器的输出 的第一时间常量和节气门入口压力传感器的输出的第二时间常量指示 进气氧传感器的退化的方法解决。这样，当氧传感器的替换和/或维修 必要时，可以通知车辆操作员。附加地，基于来自退化的氧传感器的 不准确的EGR流量估计的EGR控制可以通过使用另一种方法避免以 在进气氧传感器已经退化时确定EGR流量估计。
例如，氧传感器可以安置在发动机的进气通道中，在发动机的下 游，EGR通道耦接到进气通道。如此，进气氧传感器可以用于基于进 气氧传感器相对于当EGR没有流到进气通道时确定的参考输出的输 出来估计EGR流量。TIP传感器可以安置在氧传感器下游的进气通道 中和/或临近氧传感器的进气通道中，但在进气节气门上游。如此，TIP 传感器可以用于估计TIP。在发动机状况(诸如发动机增压时)期间， TIP和氧浓度可以在相同时间间隔上波动。当TIP波动超过阈值量时， 可以估计TIP传感器记录TIP变化所花的时间量。可以对氧传感器记 录氧浓度变化所花的时间进行类似估计。基于两个传感器的延迟，如 果氧传感器的延迟与TIP传感器的延迟的差大于阈值量，可以检测氧 传感器的退化。通过检测氧传感器退化，当氧传感器的替换必要时， 可以通知车辆操作员，并且当氧传感器退化时，可以避免使用氧传感 器进行EGR估计。
应该理解，上述发明内容经提供从而以简化形式引入在具体实施方 式中进一步描述的概念选择。其并不意味着确定所要求保护主题的关键 或重要特征，所要求保护的主题的范围通过具体实施方式后面的权利要 求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何 部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1是包括进气氧传感器的一种发动机系统的示意图。
图2示出用于估计EGR流量的一种方法。
图3示出用于诊断进气氧传感器的退化的一种方法。
图4示出节气门入口压力和进气氧传感器测量的氧浓度的波动 图。
具体实施方式
下面的描述涉及用于检测氧传感器退化的系统和方法。如图1所 示，涡轮增压发动机可以包括位于发动机进气通道内的进气氧传感器。 此外，发动机可以包括节气门入口压力(TIP)传感器，其位于氧传感 器下游和/或临近(例如，紧挨着)氧传感器但在进气节气门上游。在 另一个实例中，TIP传感器可以耦接到进气节气门的入口。如图2所述， 在假定氧传感器没有退化的非增压状况期间，氧传感器可以用于估计 EGR流量。如图4所示，氧浓度和TIP会随着时间而波动，且在一些 发动机状况下，诸如当发动机增压时，TIP和/或氧浓度会显著增加。 然而，传感器会花费一些时间记录TIP和氧浓度的变化。换句话说， 传感器对氧浓度和TIP的变化的响应会延迟。该响应时间可以被估计 为时间常量，或传感器记录测量变量的变化比例所花的时间量。传感 器测量的延迟量可以为传感器退化的指示。图3示出用于确定何时氧 传感器变得退化的方法。具体地，如果氧传感器的时间常量与TIP传 感器的时间常量的差大于阈值量，可以检测到氧传感器退化。
图1示出一个示例性涡轮增压发动机系统100的示意图，所述发动 机系统100包括多气缸内燃发动机10和可以完全相同的双涡轮增压器 120和130。举一个非限制性实例来说，发动机系统100能够被包括作 为客车的推进系统的部分。虽然这里没有描述，在不偏离本公开的范 围的情况下，可以使用其它发动机配置，诸如具有单个涡轮增压器的 发动机。
发动机系统100可以至少部分由控制器12控制并由来自车辆操作 员190经由输入设备192的输入控制。在该实例中，输入设备192包 括加速踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器 194。控制器12可以为微型计算机，其包括下列组件：微处理器单元、 输入/输出端口、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(例如，只 读存储器芯片)、随机存取存储器、保活存储器和数据总线。存储介 质只读存储器可以利用表示永久指令的计算机可读数据进行编程，所 述永久指令由微处理器可执行以执行本文所述的例程以及其它预期但 没有具体列出的变体。控制器12可以经配置以从多个传感器165接收 信息并发送控制信号到多个致动器175(这里描述致动器的各种实例)。 其它致动器(诸如各种额外的阀和节气门)可以被耦接到发动机系统 100中的各种位置。控制器12可以从各种传感器接收输入数据、处理 输入数据并基于其中编程的、对应于一个或更多个例程的指令或代码 触发致动器以响应所处理的输入数据。本文针对图2至图3描述实例 控制例程。
发动机100可以经由进气通道140接收进气空气。如图1所示，进 气通道140可以包括空气过滤器156和空气进气系统(AIS)节气门115。 AIS节气门115的位置可以通过控制系统经由通信地耦接到控制器12 的节气门致动器117调节。
至少一部分进气空气可以经由进气通道140的第一分支(如142 处所示的)传送到涡轮增压器120的压缩机122，并且至少一部分进气 空气可以经由进气通道140的第二分支(如144处所示的)传送到涡 轮增压器130的压缩机132。因此，发动机系统100包括压缩机122和 压缩机132上游的低压AIS系统(LPAIS)191以及压缩机122和压 缩机132下游的高压AIS系统(HPAIS)193。
曲轴箱强制通风装置(PCV)导管198可以将曲轴箱(未示出)耦 接到进气通道的第二分支144以使曲轴箱内的气体可以以受控的方式 被从曲轴箱中排放。进一步，来自燃料蒸气罐(未示出)的蒸发性排 放物可以通过燃料蒸气净化导管195被排放到进气通道中，所述燃料 蒸气净化导管195将燃料蒸气罐耦接到进气通道的第二分支144。
总的进气空气的第一部分能够经由压缩机122压缩，在压缩机122 处，总的进气空气的第一部分可以经由进气空气通道146供应到进气 歧管160。因此，进气通道142和进气通道146形成发动机的空气进气 系统的第一分支。类似地，总的进气空气的第二部分能够经由压缩机 132压缩，在压缩机132处，总的进气空气的第二部分可以经由进气空 气通道148供应到进气歧管160。因此，进气通道144和进气通道148 形成发动机的空气进气系统的第二分支。如图1所示，来自进气通道 146和进气通道148的进气空气能够在到达进气歧管160之前经由公共 进气通道149重新组合，在进气歧管160处，进气空气可以被提供到 发动机。在一些实例中，进气歧管160可以包括用于估计歧管压力 (MAP)的进气歧管压力传感器182和/或用于估计歧管空气温度 (MCT)的进气歧管温度传感器183，上述每个传感器与控制器12通 信。在所述实例中，进气通道149也包括增压空气冷却器(CAC)154 和节气门158。节气门158的位置可以由控制系统经由通信地耦接到控 制器12的节气门致动器157调节。如图所示，节气门158可以被布置 在CAC154下游的进气通道149中并且可以经配置以调节进入发动机 10的进气气体流的流量。
如图1所示，压缩机旁通阀(CBV)152可以被布置在CBV通道 150中，并且CBV155可以被布置在CBV通道151中。在一个实例中， CBV152和CBV155可以为电子气动CBV(EPCBV)。CBV152和 CBV155可以经控制以在发动机增压时启动进气系统中的压力释放。 CBV通道150的上游末端可以与压缩机132下游的进气通道148耦接， 并且CBV通道150的下游末端可以与压缩机132上游的进气通道144 耦接。类似地，CBV通道151的上游末端可以与压缩机122下游的进 气通道146耦接，并且CBV通道151的下游末端可以与压缩机122上 游的进气通道142耦接。根据每个CBV的位置，相应压缩机压缩的空 气可以被再循环到压缩机上游的进气通道(例如，压缩机132的进气 通道144和压缩机122的进气通道142)中。例如，CBV152可以打开 以再循环压缩机132上游的压缩空气和/或CBV155可以打开以再循环 压缩机122上游的压缩空气，从而在选定状况期间释放进气系统中的 压力以降低压缩机喘振负荷的影响。CBV155和CBV152可以被控制 系统主动或被动控制。
如图所示，压缩机入口压力(CIP)传感器196被布置在进气通道 142中，并且HPAIS压力传感器169被布置在进气通道149中。然而， 在其它预期的实施例中，传感器196和传感器169可以被分别安置在 LPAIS和HPAIS内的其它位置处。在其它功能中，CIP传感器196 可以用于确定EGR阀121下游的压力。
发动机10可以包括多个气缸14。在所述实例中，发动机10包括 以V型配置布置的6个气缸。具体地，6个气缸被布置在两排13和15 上，其中每排包括3个气缸。在替换实例中，发动机10能够包括两个 或多个气缸，诸如3、4、5、8，10或更多气缸。这些各种气缸能够以 交替配置均等分布和布置，诸如V、直列式、箱式等。每个气缸14可 以配置有燃料喷射器166。在所述实例中，燃料喷射器166为直接缸内 喷射器。然而，在另一些实例中，燃料喷射器166能够被配置为基于 进气道的燃料喷射器。
经由公共进气通道149供应到每个气缸14(这里也称为燃烧室14) 的进气空气可以用于燃料燃烧，并且燃烧产物接着可以经由排专用的排 气通道排出。在所述实例中，发动机10的气缸的第一排13能够经由公 共排气通道17排出燃烧产物，并且气缸的第二排15能够经由公共排气 通道19排出燃烧产物。
每个气缸14的进气门和排气门的位置可以经由耦接到气门推杆的 液压致动挺柱或经由使用凸轮凸角的机械活塞调节。在该实例中，至少 每个气缸14的进气门可以由使用凸轮致动系统的凸轮致动控制。具体 地，进气门凸轮致动系统25可以包括一个或更多个凸轮并且可以针对 进气门和/或排气门使用可变凸轮正时或升程。在替换实施例中，进气门 可以由电动气门致动装置控制。类似地，排气门可以由凸轮致动系统或 电动气门致动装置控制。仍在另一个替换实施例中，凸轮可以是不可调 节的。
由发动机10经由排气通道17排出的燃烧产物能够被传送通过涡轮 增压器120的排气涡轮124，这接着能够经由轴126提供机械功到压缩 机122以便对进气空气提供压缩。替换地，流经排气通道17的一些或 所有排气能够经由如废气门128控制的涡轮旁路通道123绕开涡轮 124。废气门128的位置可以由致动器(未示出)(在控制器12的控 制下)控制。举一个非限制性实例，控制器12能够经由电磁阀控制的 气动致动器调节废气门128的位置。例如，电磁阀可以接收信号以基 于布置在压缩机122上游的进气通道142和布置在压缩机122下游的 进气通道149之间的空气压力的差、经由气动致动器促进废气门128 的致动。在另一些实例中，除电磁阀之外的其它合适的方法可以用于 致动废气门128。
类似地，由发动机10经由排气通道19排出的燃烧产物能够被传送 通过涡轮增压器130的排气涡轮134，这接着能够经由轴136提供机械 功到压缩机132以便给流经发动机的进气系统的第二分支的进气空气提 供压缩。替换地，流经排气通道19的一些或所有排气能够经由如由废 气门138控制的涡轮旁路通道133绕开涡轮134。废气门138的位置可 以由致动器(未示出)(如，在控制器12的控制下)控制。举一个非 限制性实例，控制器12能够经由控制气动致动器的电磁阀调节废气门 138的位置。例如，电磁阀可以接收信号以基于布置在压缩机132上游 的进气通道144和布置在压缩机132下游的进气通道149之间的空气压 力的差经由气动致动器促进废气门138的致动。在另一些实例中，除电 磁阀之外的其它合适的方法可以用于致动废气门138。
在一些实例中，排气涡轮124和排气涡轮134可以被配置为可变几 何涡轮，其中控制器12可以调节涡轮叶轮叶片(或轮片)的位置，从 而改变从排气流获得的以及被传递到它们各自的压缩机的能量水平。替 换地，排气涡轮124和排气涡轮134可以被配置为可变喷嘴涡轮，其中 控制器12可以调节涡轮喷嘴的位置，从而改变从排气流获得的以及被 传递到它们各自的压缩机的能量水平。例如，控制系统能够经配置以经 由各自的致动器单独改变排气涡轮124和排气涡轮134的轮片或喷嘴位 置。
经由排气通道19由气缸排出的燃烧产物可以经由涡轮134下游的 排气通道180传送到大气，而经由排气通道17排出的燃烧产物可以经 由涡轮124下游的排气通道170传送到大气。排气通道170和排气通 道180可以包括一个或更多个排气后处理设备(诸如催化剂)和一个 或更多个排气传感器。例如，如图1所示，排气通道170可以包括布 置在涡轮124下游的排放控制设备129，并且排气通道180可以包括布 置在涡轮134下游的排放控制设备127。排放控制设备127和排放控制 设备129可以为选择性催化还原(SCR)设备、三元催化剂(TWC)、 NOx捕集器、各种其它排放控制设备或其组合。进一步，例如，在一 些实施例中，在发动机10运行过程中，可以通过在具体空燃比内操作 发动机的至少一个气缸来周期性地再生排放控制设备127和排放控制 设备129。
发动机系统100可以进一步包括一个或更多个排气再循环(EGR) 系统以使至少一部分排气从排气歧管再循环到进气歧管。这些系统可 以包括一个或更多个用于提供高压EGR(HPEGR)的高压EGR系统 和一个或更多个用于提供低压EGR(LPEGR)的低压EGR环路。在 一个实例中，可以在缺乏涡轮增压器120和涡轮增压器130提供的增 压时提供HPEGR，而可以在存在涡轮增压器增压和/或排气温度在阈 值以上时提供LPEGR。仍在另一些实例中，可以同时提供HPEGR和 LPEGR。
在所述实例中，发动机系统100可以包括低压(LP)EGR系统108。 LPEGR系统108使所需的排气部分从排气通道170运送到进气通道 142。在所述实施例中，EGR在EGR通道197中被从涡轮124下游运 送到位于压缩机122上游的混合点处的进气通道142。提供到进气通道 142的EGR的量可以由控制器12经由耦接在LPEGR系统108中的 EGR阀121改变。在图1所示的示例性实施例中，LPEGR系统108 包括EGR冷却器113，其位于EGR阀121上游。例如，EGR冷却器 113可以使热从再循环的排气排到发动机冷却剂。LPEGR系统可以包 括阀上压差(differentialpressureovervalve，DPOV)传感器125。在 一个实例中，可以基于包括DPOV传感器125的DPOV系统估计EGR 流速，所述DPOV传感器125检测EGR阀121上游区域和EGR阀121 下游区域之间的压力差。DPOV系统确定的EGR流速(例如，LPEGR 流速)可以进一步基于位于EGR阀121下游的EGR温度传感器135 检测的EGR温度和由EGR阀升程传感器131检测的EGR阀开度的面 积。在另一个实例中，可以基于EGR测量系统的输出确定EGR流速， 所述EGR测量系统包括进气氧传感器168、质量空气流量传感器(未 示出)、歧管绝对压力(MAP)传感器182和歧管温度传感器183。 在一些实例中，EGR测量系统(即，包括压差传感器125的DPOV系 统和包括进气氧传感器168的EGR测量系统)都可以用于确定、监测 并调节EGR流速。
在一个替换实施例中，发动机系统可以包括第二LPEGR系统(未 示出)，其使所需的排气部分从排气通道180运送到进气通道144。在 另一个替换实施例中，发动机系统可以包括上述两个LPEGR系统(一 个使排气从排气通道180运送到进气通道144，而另一个使排气从排气 通道170运送到进气通道142)。
在所述实例中，发动机系统100还可以包括HPEGR系统206。HP EGR系统206使所需的排气部分从涡轮124上游的公共排气通道17运 送到进气节气门158下游的进气歧管160。替换地，HPEGR系统206 可以位于排气通道17和进气通道193之间、压缩机122下游以及CAC 154上游。提供到进气歧管160的HPEGR的量可以由控制器12经由 耦接在HPEGR通道208中的EGR阀210改变。在图1所示的示例性 实施例中，HPEGR系统206包括位于EGR阀210上游的EGR冷却器 212。例如，EGR冷却器可以使热从再循环的排气排到发动机冷却剂。 HPEGR系统206包括阀上压差(DPOV)传感器216。在一个实例中， EGR流速(例如，HPEGR流速)可以基于包括DPOV传感器216的 DPOV系统估计，所述DPOV传感器216检测EGR阀210上游区域和 EGR阀210下游区域之间的压力差。DPOV系统确定的EGR流速可以 进一步基于位于EGR阀210下游的EGR温度传感器220检测的EGR 温度和EGR阀升程传感器214检测的EGR阀开度的面积。在替换实 施例中，HPEGR通道208可以不包括DPOV系统。
类似地，发动机可以包括第二高压EGR环路(未示出)，其用于 使至少一些排气从涡轮134上游的排气通道19再循环到压缩机132下 游的进气通道148或再循环到进气节气门158下游的进气歧管160。流 经HP-EGR环路208的EGR可以经由HP-EGR阀210控制。
EGR阀121和EGR阀210可以经配置以调节通过相应EGR通道 转移的排气的数量和/或速率以达到进入发动机的进气充气的所需 EGR稀释百分比，其中具有较高EGR稀释百分比的进气充气包括比具 有较低EGR稀释百分比的进气充气高的再循环排气与空气的比例。除 EGR阀的位置外，应该理解，AIS节气门115的AIS节气门位置和其 它致动器也可以影响进气充气的EGR稀释百分比。举实例来说，AIS 节气门位置可以增加LPEGR系统上的压降，允许更多LPEGR流量流 进进气系统。结果，这可以增加EGR稀释百分比，然而流进进气系统 的较少LPEGR流量可以降低EGR稀释百分比(例如，百分比EGR)。 因此，可以通过控制EGR阀位置和AIS节气门位置以及其它参数中的 一个或更多个而控制进气充气的EGR稀释。因此，通过调节EGR阀 121和阀210和/或AIS节气门115中的一个或更多个可以调节EGR流 量(或速率)且随后调节质量空气流量中的百分比EGR(例如，进入 进气歧管的空气充气)。
发动机10可以进一步包括一个或更多个位于公共进气通道149中 的氧传感器。如此，一个或更多个氧传感器可以被称为进气氧传感器。 在所述实施例中，进气氧传感器168位于节气门158上游和CAC154 下游。然而，在另一些实施例中，进气氧传感器168可以沿着进气通 道149被布置在其它位置处，诸如CAC154上游。进气氧传感器(IAO2) 168可以为任何合适的传感器，其用于提供进气充气空气(例如，流经 公共进气通道149的空气)的氧浓度的指示，诸如线性氧传感器、进 气UEGO(通用或宽域排气氧)传感器、双态氧传感器等。在一个实 例中，进气氧传感器168可以为包括加热元件作为测量元件的进气氧 传感器。在运行过程中，进气氧传感器的泵浦电流(pumpingcurrent) 可以指示气体流量中的氧气量。
压力传感器172可以位于氧传感器旁边以用于估计进气压力，在所 述进气压力下接收氧传感器的输出。由于氧传感器的输出受进气压力 的影响，参考氧传感器输出可以在参考进气压力下获得。在一个实例 中，参考进气压力为节气门入口压力(TIP)，其中压力传感器172为 TIP传感器。在替换实例中，参考进气压力为如由歧管压力(MAP) 传感器182感测的MAP。如将在图3中更详细描述的，当TIP波动大 于阈值量时，可以获得压力传感器172输出的信号的时间常量。该时 间常量可以基于压力传感器172记录TIP总波动的一部分所花的时间 量。
发动机系统100可以包括除上面提到的那些之外的各种传感器 165。如图1所示，公共进气通道149可以包括节气门入口温度传感器 173，其用于估计节气门空气温度(TCT)。进一步，虽然这里没有描 述，但进气通道142和进气通道144中的每个可以包括质量空气流量 传感器，或替换地，质量空气流量传感器能够位于公共导管140中。
湿度传感器189可以被包括在平行进气通道中的仅一个中。如图1 所示，湿度传感器189位于进气通道142(例如，进气通道的非PCV 和非净化排)中CAC154和进入进气通道142的LPEGR通道197的 出口(例如，LPEGR通道197和进气通道142之间的接合点，在该接 合点处，LPEGR进入进气通道142)的上游。湿度传感器189可以经 配置以估计进气空气的相对湿度。在一个实施例中，湿度传感器189 为UEGO传感器，其经配置以基于一个或更多个电压下的传感器的输 出估计进气空气的相对湿度。由于净化空气和PCV空气能够混淆湿度 传感器的结果，净化端口和PCV端口与湿度传感器位于不同的进气通 道中。
进气氧传感器168可以用于估计进气氧浓度并基于EGR阀121打 开时进气氧浓度的变化推断流过发动机的EGR的量。具体地，打开EGR 阀121时传感器输出的变化与传感器在没有EGR的情况下操作的参考 点(0点)比较。基于自从没有EGR的情况下操作的时间的氧气量的 变化(例如，减少)，能够计算当前提供到发动机的EGR流量。例如， 当施加参考电压(Vs)到传感器时，传感器输出泵浦电流(Ip)。氧 浓度的变化可以与EGR存在时传感器相对于缺少EGR(0点)时的传 感器输出而输出的泵浦电流的变化(德尔塔Ip)成比例。基于估计的 EGR流量与预期(或目标)EGR流量的偏差，可以执行进一步EGR 控制。在进气压力波动最小的闲置状况期间和没有PCV或净化空气被 吸入低压进气系统时，可以执行进气氧传感器168的0点估计。此外， 可以定期执行闲置调整(诸如在发动机启动后的每个第一闲置时)以 补偿传感器老化和零件与零件差异对传感器输出的影响。
替换地，可以在发动机非加燃料状况期间(诸如在减速断油 (DFSO)期间)执行进气氧传感器的0点估计。通过在DFSO状况期 间执行调整，除减少噪声因数外(诸如在闲置调整期间得到的那些)， 能够减少由于EGR阀泄露导致的传感器读数变化。
如将在图3中更详细描述的，当TIP变化大于阈值量时，可以获得 氧传感器(IAO2)信号输出的时间常量并将其与TIP传感器信号的时 间常量比较。时间常量可以为氧传感器记录进气空气的氧浓度的总波 动的一部分所花的时间的测量值。更具体地，TIP传感器信号和IAO2 传感器信号可以为对变化的阶跃输入信号(例如，进气压力和进气氧 含量)的时变阶跃响应。如此，每个这些信号的时间常量可以表示传 感器的阶跃响应达到它最终值(例如，渐进值)的约63％所花的时间。
控制器可以进一步包括计算机可读指令，其用于基于氧传感器168 的时间常量和压力传感器172的时间常量之间的差检测氧传感器何时 退化，如将在图3中更详细描述的。进一步，控制器可以包括用于在 已经确定氧传感器退化时不使用氧传感器进行EGR流量估计(或基于 氧传感器EGR估计不调节EGR阀)的计算机可读指令。
以此方式，图1的系统提供一种包括发动机的空气进气系统的系 统，该系统包括进气节气门、设置在进气节气门上游的空气进气系统 的节气门入口压力传感器、设置在节气门入口压力传感器上游的空气 进气系统的进气氧传感器和具有计算机可读指令的控制器，该指令用 于指示进气氧传感器的退化以响应于当节气门入口压力信号波动阈值 量时进气氧传感器输出的信号的第一时间常量和节气门入口压力传感 器输出的信号的第二时间常量之间的差大于阈值差。在另一个实例中， 进气氧传感器可以靠近(或临近)节气门入口压力传感器设置。然而 在另一个实施例中，节气门入口压力传感器可以直接设置在进气节气 门上游的发动机空气进气系统中。当节气门入口压力的信号的平均变 化大于阈值量超过一持续时间时，节气门入口压力的信号可以波动阈 值量。该系统进一步包括耦接在进气氧传感器上游的空气进气系统的 排气通道和进气通道之间的排气再循环(EGR)通道，所述EGR通道 包括具有阀上压差(DPOV)传感器的EGR阀。计算机可读指令可以 进一步包括用于基于DPOV传感器而不是进气氧传感器的输出调节 EGR阀的位置以响应指示进气氧传感器的退化。指示退化包括警告车 辆操作员传感器退化和设置诊断代码中的一种或更多。
图2示出用于使用进气氧传感器(例如，图1所示的IAO2168) 和节气门入口压力(TIP)传感器(例如，图1所示的压力传感器172) 估计低压EGR系统中的EGR流量的方法200的流程图。用于实施方 法200的指令可以储存在发动机控制器(诸如图1所示的控制器12) 的存储器中。进一步，方法200可以由控制器执行。控制器可以通过 估计氧传感器的输出从如上所述的没有EGR流动时的参考点的变化， 使用进气氧传感器估计EGR质量流速。然而，进气压力可以影响与EGR 流量无关的氧传感器的输出。因此，对于给定的EGR流速，进气压力 的变化可以导致氧传感器输出的变化。获得压力校正因子以补偿进气 压力对进气氧传感器的输出的影响。该压力校正因子基于压力从参考 压力的变化，在所述参考压力处获取参考氧含量测量值。
方法200从202开始且控制器(例如，控制器12)基于来自多个 传感器(例如，传感器165)的反馈估计和/或测量发动机工况。发动 机工况可以包括：发动机温度、发动机转速和负荷、进气质量空气流 量、歧管压力、EGR阀(例如，EGR阀121)位置。
方法200前进到204且控制器基于来自关于EGR阀位置的位置传 感器(例如，EGR阀升程传感器131)的反馈确定EGR是否打开。在 另一个实例中，控制器可以基于EGR流量大于0确定EGR是打开的。 这样，如果EGR正从排气通道流经低压EGR通道(例如，图1所示 的EGR通道197)到进气通道，EGR阀可以是打开的。如果控制器确 定EGR阀闭合且EGR中断，则方法200继续到206且控制器不执行 EGR流量估计且方法返回。
然而，如果在204处控制器确定EGR是打开的，则控制器前进到 208以确定适当的条件是否满足于利用进气氧传感器(例如，图1所示 的IAO2168)进行EGR流量估计，其中适当的条件可以包括禁用增压、 进气空气压力低于阈值等。例如，控制器可以基于发动机工况确定利 用进气氧传感器估计EGR流量是否可以产生相对准确的估计。此外， 在208处，控制器可以确定氧传感器是否退化。具体地，如果，如图3 的方法更详细描述的，如果氧传感器的时间常量比TIP传感器的时间 常量高一阈值，控制器可以确定氧传感器退化。
如果控制器确定氧传感器退化，和/或如果用于利用进气氧传感器 估计EGR流量的其它适当条件中的任何一个或更多个不存在，则控制 器可以继续到210并使用替代方法进行EGR估计。在一个实例中，耦 接到EGR阀的阀上压差(DPOV)传感器可以用于估计EGR流量。该 方法然后可以继续到218以基于EGR估计调节EGR阀(并因此调节 EGR流量)。
如果在208处控制器确定用于利用进气氧传感器估计EGR流量的 适当条件满足，则方法200继续到212且控制器从氧传感器获得一个 或更多个输出。当参考电压(Vs)施加到传感器时，氧传感器的输出 可以以泵浦电流(Ip)的形式产生。在从氧传感器获得一个或更多个输 出后，控制器可以前进到214并基于节气门入口压力(TIP)校正氧传 感器输出(一个或更多)。TIP可以与TIP传感器(诸如，图1中的压 力传感器172)的输出直接相关。例如，TIP可以由TIP传感器测量。 虽然TIP的变化可能与进气空气的氧浓度的实际变化不相关，但TIP 的变化会影响氧传感器读取的氧浓度。因此在214处，可以基于TIP 传感器测量的TIP，将压力校正因子应用到氧传感器输出。因为氧传感 器的时变信号与TIP传感器的时变信号高度相关，所以压力校正因子 可以应用到氧传感器。如上所述，压力校正因子可以基于氧传感器和 TIP传感器的输出从EGR禁用时获取的参考点的变化。因此，因为节 气门入口压力可以类似地影响氧传感器和TIP传感器的输出，控制器 可以校正氧传感器的输出以考虑214处发动机操作过程中的节气门入 口压力的变化。
随后在216处，控制器可以基于校正的氧传感器输出估计EGR流 量。控制器可以基于EGR阀(例如EGR阀121)打开且EGR开启时 在214处估计的校正的氧浓度从EGR阀闭合且EGR中断的参考点的 变化估计进气空气中的EGR浓度。换句话说，基于EGR操作时确定 的氧浓度到没有操作EGR时的变化(例如，减少)，控制器可以估计 EGR流量。来自EGR气体的碳氢化合物可以稀释进气空气以使氧浓度 降低。因此，氧传感器记录的氧浓度的变化可以与发动机没有增压时 的EGR流量直接相关。在另一些实施例中，在216处，该方法可以包 括使用替换方法估计EGR流量，所述替换方法使用进气氧传感器的校 正输出。
方法200然后可以继续到218且控制器可以基于来自216的EGR 流量估计调节EGR阀。在一个实施例中，控制器可以通过以打开或关 闭EGR阀的方式增加或减少EGR量以匹配所需的EGR流速从而调节 发动机运转。如果估计的EGR质量流量速率小于所需速率，则控制器 可以命令EGR阀进一步打开以允许更多的EGR。另一方面，如果估计 的EGR高于所需的EGR，控制器可以命令EGR阀关闭一定量从而减 少EGR流量。所需的速率可以基于发动机运转参数(诸如发动机负荷、 发动机温度、爆震等)确定。
继续前进到图3，示出用于诊断氧传感器的退化的方法300。在增 压状况期间，当一个或更多个涡轮增压器(例如，涡轮增压器130)提 供压缩空气到发动机时，TIP会增加。TIP的显著增加会影响氧传感器 (例如，图1的IAO2168)的信号输出。虽然氧传感器在增压的发动 机状况期间不可以用于估计EGR流量，但仍然获取氧传感器的输出并 将其记录在控制器(例如，控制器12)的存储器中。来自适当起作用 的氧传感器的信号可以反映TIP的波动以使TIP和氧传感器信号之间 高度相关。然而，随着氧传感器变得越来越退化，氧传感器信号会需 要更长的时间反映TIP的变化。响应于进气空气的TIP变化的氧传感 器的输出的延迟因此可以用于确定氧传感器何时退化。如前面参考图2 描述的，氧传感器可以用于估计EGR流量。这意味着，随着氧传感器 变得越来越退化，使用氧传感器进行EGR流量估计的准确性会变得越 来越不准确。因此，了解何时氧传感器没有适当起作用会尤其有益， 以便可以更准确地估计EGR流量。
方法300从302开始且控制器基于来自多个传感器(例如，传感器 165)的反馈估计和/或测量发动机工况。发动机工况可以包括：发动机 温度、发动机转速和负荷、进气质量空气流量、歧管压力，EGR阀(例 如，EGR阀121)位置。
基于302处估计的发动机工况，在304处控制器可以获得TIP传感 器(例如，图1所示的压力传感器172)和氧传感器(例如，图1所示 的IAO2168)的输出。TIP传感器的输出可以为压力，且氧传感器的 输出可以为泵浦电流的形式，其可以用于估计进气空气中的氧浓度。 进一步，TIP传感器的输出和氧传感器的输出可以为在最大值和最小值 之间变化的时变输出。在一个实施例中，控制器可以不断地在控制器 的存储器内存储来自进气氧和TIP传感器的输出。在另一个实施例中， 控制器可以以预定速率获得并储存来自TIP和氧传感器的输出。在另 一个实施例中，控制器可以仅在特定发动机工况(例如，发动机温度 低于阈值)期间获得并储存来自氧和TIP传感器的输出。进一步，控 制器可以储存传感器的输出作为时间的函数，以便每个传感器输出可 以具有相应的时间，在所述相应时间处获取每个传感器输出。
接着，控制器可以在306处确定如由TIP传感器测量的TIP的变化 是否大于阈值。如果TIP的波动(例如，时变信号的波动)小于阈值， 则控制器可以前进到308并等待以对氧传感器执行诊断。如此，控制 器可以继续循环回到306直到TIP的波动大于阈值。在一个实例中， 306处的阈值可以为TIP传感器输出的压力波形的局部最小值和最大值 之间的阈值差。如图4更详细描述的，由于来自涡轮增压器(例如， 涡轮增压器130)的增压和/或进气压力的变化，TIP传感器的输出会随 时间变化。因此，来自TIP传感器的压力信号可以从发动机没有增压 时的基线第一压力水平偏离到发动机增压时的较高第二压力水平。从 第一压力水平到第二压力水平的增长量可以由涡轮增压器提供的增压 量确定。阈值可以为压力的预定压力变化。阈值可以基于足够大以引 起氧传感器信号变化的TIP变化，其中氧传感器信号为可以用于推断 氧浓度的氧传感器的输出。换句话说，阈值可以为来自TIP传感器的 最小压力值和最大压力值之间的阈值差。在另一个实例中，306处的阈 值可以为TIP测量值之间的阈值变化速率。因此，阈值可以为设定时 间间隔内的TIP测量之间的阈值差，其中所述设定时间间隔可以在车 辆制造期间预先确定。设定时间间隔可以为时间量、发动机使用的持 续时间、发动机循环数量等。因此，如果TIP(如由TIP传感器测量的 TIP)变化大于阈值量，则控制器可以前进到310并确定进气氧传感器 和TIP传感器输出的进气氧信号和TIP信号的时间常量。
时间常量可以与记录进气空气的压力和氧浓度的波动的氧和TIP 传感器的信号延迟相关。举实例来说，如果启用增压且一个或更多个 涡轮增压器开始压缩进气空气，在TIP传感器记录TIP的变化之前， 会花费大量的时间。响应于压力和氧浓度的变化的传感器测量的延迟 可以用于计算每个传感器的时间常量。如上所述，TIP可以随时间波动， 尤其是在启用增压时的片段期间。TIP可以从增压中断时的基线最小 TIP增加到每个增压循环期间的最大水平。TIP的大波动会影响氧传感 器的输出。具体地，当TIP增加超过阈值量时，氧传感器信号可以增 加。在一个实例中，TIP差阈值可以被预先设定。氧传感器输出信号可 以反映TIP的波动。换句话说，对于非退化的氧传感器，氧传感器的 时变信号输出可以与TIP传感器的时变信号输出高度相关。因此，启 用增压可以同时并类似地影响TIP和氧传感器的信号。时间常量可以 为氧信号和压力信号的总变化的比例之间的时间间隔。来自氧和TIP 传感器的最小和最大信号之间的差可以为单个增压循环内它们各自的 信号的总变化量。时间常量可以为从最小信号增加到传感器的最大信 号的比例(例如，63％)期间消逝的时间。换句话说，时间常量可以为 给定增压循环中约63％的总传感器信号变化发生的时间间隔。在另一 个实例中，时间常量可以由63％以外的总增长的比例限定。因此，一 旦控制器已经确定传感器信号的波动已经达到最大值，然后可以确定 限定时间常量的氧和/或压力水平。换句话说，可以确定传感器信号发 生约63％的总增长时的传感器信号。随后，控制器可以检索储存在控 制器的存储器中的相应的时间点并基于两个时间点之间消逝的时间量 计算时间常量。在一个实施例中，控制器可以通过估计TIP和氧传感 器的信号的每次波动的时间常量不断更新传感器的时间常量。在另一 个实施例中，如果TIP变化大于阈值量，控制器可以在一段时间内储 存两个传感器输出的信号和它们对应的时间点并接着检索那些储存的 值以计算时间常量。例如，可以在每个驱动循环更新时间常量。
返回到方法300，一旦控制器已经确定氧和TIP信号的时间常量， 控制器可以前进到312并确定时间常量之间的差是否大于阈值。这样， TIP和进气氧传感器输出的每个的时间常量可以彼此比较。在一个实例 中，阈值差可以基于下列差：在所述差处，TIP和进气氧传感器之间的 相关性降低，以使TIP校正(图2中214处所述)导致进气氧传感器 读数的准确性降低。在另一个实例中，阈值差可以基于实际EGR与测 量的(例如，计算的)EGR之间的差大于校准值的点。例如，校准的 阈值可以处于存在退化的EGR控制、发动机失火或排放相关的性能退 化的情况中。如早前所述的，随着时间的流逝，氧传感器可以逐渐退 化。一种可能的退化类型可以包括氧传感器的响应时间减少。如此， 当以这种方式退化时，氧传感器的时间常量会增加。换句话说，氧传 感器会花更长的时间记录进气空气的氧浓度的波动。因此，氧传感器 的时间常量可以变得大于TIP传感器时间常量。结果，用于将TIP校 正应用到进气氧传感器输出的TIP和进气氧信号之间的相关性会降低， 从而导致EGR流量估计的准确性降低。因此，氧传感器的时间常量比 TIP传感器的时间常量大所述阈值可以指示氧传感器退化。如果两个时 间常量之间的差小于阈值，则在314处控制器可以继续氧传感器操作。 具体地，氧传感器可以用于估计如图2所述的EGR流量。然而，如果 在312处氧和TIP传感器的时间变量之间的差大于阈值，方法300可 以前进到316且控制器可以指示氧传感器退化。指示氧传感器退化可 以包括经由听觉或视觉信号通知车辆操作员(例如，车辆操作员190)， 所述听觉或视觉信号包括但不限于警报器和/或闪光灯。316处的指示 退化还可以包括设置一个或更多个诊断代码。
方法300然后可以继续到318且控制器可以使用替换氧传感器的方 法估计EGR流量。如图2所述，用于EGR流量的一种替换方法可以 包括使用DPOV传感器估计EGR流量。因此，如果确定方法300中氧 传感器退化，则控制器可以确定利用氧传感器进行EGR流量估计的条 件不满足。因此，氧传感器的退化水平可以影响氧传感器是否用于在 方法200中估计EGR流量。具体地，在方法200中的208处，利用氧 传感器进行EGR流量估计必须满足的一个条件是氧传感器时间常量和 TIP传感器时间常量之间的差必须在阈值以下。因此，方法300可以并 入到方法200的208中。
这样，一种方法可以包括基于进气氧传感器的输出的第一时间常量 和节气门入口压力传感器的输出的第二时间常量指示进气氧传感器的 退化。节气门入口压力传感器可以直接设置在进气节气门上游的发动 机空气进气系统中，并且其中进气氧传感器安置在节气门入口压力传 感器上游的发动机空气进气系统中。该方法进一步包括诊断进气氧传 感器以响应节气门入口压力传感器的输出变化阈值量超过一持续时 间，其中该诊断包括指示进气氧传感器退化以响应第一时间常量和第 二时间常量之间的差大于阈值差。指示进气氧传感器的退化包括下列 操作中的一种或更多：设置诊断标记以及经由视觉或听觉信号警告车 辆操作员进气氧传感器退化。该方法进一步包括，响应于指示进气氧 传感器退化，不基于进气氧传感器的输出估计排气再循环(EGR)流 量。该方法进一步包括响应于指示进气氧传感器退化，基于设置在EGR 通道中的EGR阀两侧的压力差估计EGR流量，该EGR通道安置在排 气通道和进气氧传感器上游的进气通道之间。该方法进一步包括响应 于第一时间常量和第二时间常量之间的差小于阈值差，基于节气门入 口压力传感器的输出调节进气氧传感器的输出。该方法进一步包括基 于调节的进气氧传感器的输出调节EGR阀。
在另一个实施例中，一种方法可以包括当进气节气门处的入口压力 的变化大于阈值量时，基于进气氧传感器输出的信号的第一时间常量 和节气门入口压力传感器输出的信号的第二时间常量之间的差诊断进 气氧传感器。该诊断包括指示进气氧传感器退化以响应第一时间常量 和第二时间常量之间的差大于阈值差，其中指示退化包括下列操作中 的一种或更多：设置诊断代码和警告车辆操作员。该方法进一步包括 响应于指示退化，基于根据替换EGR流量估计的输出但不基于进气氧 传感器的输出调节EGR阀的位置。进气节气门的入口压力的变化包括 节气门入口压力传感器输出的压力波形的最大值和最小值之间的平均 差超过一持续时间。该诊断包括不指示进气氧传感器退化以响应第一 时间常量和第二时间常量之间的差小于阈值差，随后基于节气门入口 压力传感器的输出校正进气氧传感器的输出，以及基于校正的进气氧 传感器的输出调节EGR阀。校正进气氧传感器的输出包括基于节气门 入口压力传感器的当前输出和参考节气门入口压力处的参考进气氧传 感器输出，校正进气氧传感器的输出。第一时间常量为进气氧传感器 输出的时变信号的第一时间常量，并且其中第二时间常量为节气门入 口压力传感器输出的时变信号的第二时间常量。根据所述方法，其中 诊断被执行以响应节气门入口压力传感器的时变信号的最大值和最小 值之间的差大于阈值差。
转到图4，图形400描述进气氧传感器(例如，图1所示的IAO2168) 和TIP传感器(例如，图1所示的压力传感器172)的时间常量随时间 如何变化。图形400在曲线402处示出节气门入口压力(TIP)的变化、 在曲线404处示出入口空气的氧浓度的变化以及在曲线406处示出氧 传感器和TIP传感器的时间常量的变化。如前面参考图1所述的，氧 浓度可以基于氧传感器的输出估计，如图3所述，TIP可以由TIP传感 器测量并且可以计算时间常量。例如，时间常量可以为TIP传感器和 进气氧传感器的时变响应的最终(例如，最大)值的约63％。具体地， 可以基于施加的参考电压生成的泵浦电流形式的氧传感器的输出估计 氧浓度。TIP可以与TIP传感器的输出直接相关。如曲线402和404所 示，由于改变发动机工况(例如，增压、EGR流量，PCV和/或净化流 量等)，氧浓度和TIP可以随时间波动，且如图所示，在时间t1、t3和 t6处开始有三处波动。在一个实例中，压力波动可以为发动机增压变化 的结果。在所述压力波动期间，氧传感器可以继续操作以使氧传感器 的输出可以用于推断氧浓度，但如参考图2所述的，如果增压启动， 氧传感器可不用于估计EGR流量。在另一些实例中，即使增压启动， 可以基于进气氧传感器输出估计EGR流量。参考图3，氧浓度和TIP 的时间常量可以为每次波动的预定部分发生的时间间隔。如图形400 中所述的时间常量，其为每次波动中大致63％的总增长发生的时间间 隔。然而，时间常量可以由除图形400中所述的之外的、可以预先设 定的其它百分比(例如，50％)的压力和氧浓度的总增长限定。不管多 少百分比的传感器信号的总增长用于限定时间常量，相同的百分比用 于氧和TIP传感器的时间常量。曲线406示出氧传感器和TIP传感器 时间常量之间的差。参考图3所述，时间常量可以由控制器(例如， 控制器12)确定且仅当TIP的波动大于阈值时彼此进行比较。因此， 在一个实例中，在发动机运转期间，可以不连续估计并比较时间常量。
在时间t1之前开始，节气门入口压力和氧浓度分别在较低第一水 平P1和O1周围起伏。因此，如t1之前在曲线406处看到的，TIP中氧 浓度的波动可以低于阈值以使控制器在t1之前不比较氧和TIP传感器 的时间常量。在t1和时间t2之间，TIP可以从较低第一水平P1增加到 中间第二水平P2。相应地，氧浓度可以从较低第一水平O1增加到中间 第二水平O2。然而，TIP和氧浓度的变化可以保持在阈值以下以使控 制器在t1和t2之间不估计氧浓度和TIP的时间常量之间的差。
从t2到时间t3，类似于t1之前，TIP和氧浓度可以分别围绕P1和 O1起伏。因此，TIP和氧浓度的变化小且相对可以忽略不计，以使控 制器在t2和t3之间不估计氧和TIP传感器的时间常量之间的差。在t3和时间t5之间，节气门入口压力可以从较低第一水平P1增加到较高第 三水平P3。同时，氧浓度可以从较低第一水平O1增加到较高第三水平 O3。在t3和t5之间的时间间隔内TIP的增加可以大于阈值，且因此控 制器可以估计并接着比较氧传感器和TIP传感器的时间常量。如在曲 线402和404中能够看到的，氧浓度和压力的总增长(在它们的基础 水平和峰值水平之间)发生在t3和t5之间。类似地，压力和氧浓度的 总增长的约63％发生在t3和时间t4之间的相同时间间隔内。因此，氧 浓度和TIP的时间常量可以相对相同。结果，如在t3和t4之间的曲线 406处看到的，氧传感器和TIP传感器时间常量之间的差处于较低第一 水平D1处。在一个实例中，D1可以约为0。在另一个实例中，D1可以 稍大于0，以使氧传感器和TIP传感器的时间常量可以仍相对相同。 D1可以低于阈值差T1。阈值差T1可以为这样的阈值：在所述阈值以上， 如参考图3所述，控制器可以用信号通知车辆操作员氧传感器退化。 由于D1低于T1，控制器可以不发送信号通知氧传感器退化，并且如此 可以继续氧传感器操作。在一个实例中，继续氧传感器操作可以包括 获得氧含量输出并在选定条件满足时使用该输出确定EGR和/或额外 的发动机运转参数。在t5之后，TIP和氧浓度可以分别返回到较低水平 P1和O1，且继续在它们各自的较低水平周围起伏直到时间t6。如此， 控制器在t5和t6之间可以不估计氧和TIP传感器的时间常量之间的差。
在t6处，TIP和氧浓度可以分别从较低第一水平P1和O1增加。TIP 可以增加到P3，且如此，控制器可以正好在t3处比较TIP和氧传感器 的时间常量。然而，与氧和TIP传感器的时间常量相对相同的t3处不 同，在t6处，氧传感器的时间常量可以大于TIP传感器的时间常量。 换句话说，氧传感器信号记录氧浓度的变化比TIP传感器记录TIP的 变化慢。从t6到t8，TIP可以从较低第一水平P1增长到较高第三水平 P3。时间t8表示TIP达到它的最大值P3时的时间。时间t7表示TIP达 到它的总增长的63％时的时间。因此，从t6到t7的时间间隔表示TIP 传感器的时间常量。至于氧浓度，时间t10表示氧浓度达到它的最大第 三值O3时的时间。时间t9表示氧浓度达到它从O1到O3的总增长的约 63％时的时间。因此，t6和t9之间的时间间隔表示氧传感器的时间常量。 如图所示，在t6之后，氧传感器记录氧浓度的变化比TIP传感器记录 TIP的变化慢。如此，氧传感器的时间常量不同于TIP传感器的时间常 量。这可以在曲线406中的两个时间常量之间的差中反映。氧传感器 和TIP传感器的时间常量之间的差处于大于阈值差T1的第二水平D2处。因为氧传感器延迟记录氧浓度的变化，如参考图3所述。控制器 可以用信号通知车辆操作员氧传感器退化。
因此，图4示出控制器何时可以估计氧和TIP传感器的时间常量以 及两个时间常量之间的差如何可以用于确定氧传感器退化的一个实 例。当TIP变化大于阈值量时，控制器可以估计氧传感器和TIP传感 器的时间常量。如果时间常量之间的差大于阈值量，则控制器可以发 信号通知车辆操作员氧传感器退化。
这样，本文所述系统和方法可以提供一种检测氧传感器退化的方 法。具体地，当节气门入口压力波动大于阈值量时，可以估计氧传感 器和TIP传感器的时间常量。所述时间常量可以为传感器输出的时变 波形的时间常量。换句话说，时间常量可以与用于检测进气空气的TIP 和氧浓度的变化的每个传感器的响应时间相关。随着氧传感器通过使 用变得退化，记录传感器处测量的氧的变化可以变慢，并因此，氧传 感器响应信号的时间常量会增加。因此，氧传感器的时间常量可以用 作氧传感器退化的量度。如果氧传感器和TIP传感器的时间常量之间 的差变得大于阈值量，控制器可以确定氧传感器退化。
因此，确定并随后指示进气氧传感器何时退化的技术效果可以通过 比较氧传感器的时间常量和TIP传感器的时间常量实现。这样做时， 可以通知车辆操作员何时有必要替换和/或维修氧传感器。通过比较 EGR流动时的氧浓度和EGR中断时的参考0点，氧传感器可以用于估 计EGR流量。来自故障氧传感器的输出可能具有降低的准确性，且如 此，使用氧传感器进行EGR流量估计的准确性可能降低。因此，一旦 氧传感器已经退化，另一种技术效果通过避免利用氧传感器估计EGR 流量来实现。当氧传感器已经退化时，这样做可以增加EGR流量估计 的准确性。
注意，本文包括的示例性控制和估计例程能够和各种发动机和/或车 辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令 储存在永久存储器中且可以由包括控制器结合各种传感器、致动器和其 它发动机硬件的控制系统实施。本文所述的具体例程可以表示任何数量 的处理策略中的一个或更多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多 线程等。如此，所示的各种动作、操作和/或功能可以以所示顺序执行、 并行执行或在一些情况下省略。同样地，处理顺序不一定是实现本文所 述的实例实施例的特征和优点所需要的，但为说明和描述的方便而提供。 所示动作、操作和/或功能中的一个或更多个可以根据正使用的具体策略 重复执行。进一步，所述动作、操作和/或功能可以图形化表示待编程进 发动机控制系统中的计算机可读存储介质的永久存储器中的代码，其中 所述动作通过执行在包括各种发动机硬件组件结合电子控制器的系统中 的指令来实施。
应该理解，本文所公开的配置和例程在本质上是示例性的，且这些 具体实施例不认为具有限制含义，因为许多变化是可行的。例如，上述 技术能够应用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。 本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/ 或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
随附权利要求特别指出视为新颖和非显而易见的某些组合和子组 合。这些权利要求可涉及“一个”元件或“第一”元素或其等效物。 此类权利要求应被理解为包括一个或更多个此类元件的结合，既不要 求也不排除两个或多个此类元素。所公开的特征、功能、元件和/或特 性的其它组合和子组合可通过本权利要求的修正或通过在本申请或相 关申请中的新权利要求的陈述加以要求保护。此类权利要求，无论是 比原始权利要求的范围更宽、更窄、相等或不同，都应被视为包括在 本公开内容的主题内。
