用于诊断排气传感器的系统和方法

技术领域

本公开涉及监测机动车辆中的排气传感器。

背景技术

车辆可包括排气传感器以提供用于控制发动机的空燃比的反馈。排气传感器可定位在车辆的排气系统中，以检测从车辆的内燃发动机排出的排气的空燃比。可应用排气传感器读数以提供对发动机的空燃比的闭环控制。闭环空气燃料控制操作以消除稳态空气燃料误差并校正可能由系统变化和/或映射误差引起的瞬态空气燃料误差。

排气传感器的劣化可能导致发动机控制劣化，这可能导致排放增加和/或车辆操控性降低。另外，监管要求可能要求检测六种特定类型的劣化。因此，可能期望提供对排气传感器劣化的准确确定。在世界一些地区有监管要求的六种行为类型可被分类为：非对称型劣化(例如，富到稀非对称延迟、稀到富非对称延迟、富到稀非对称慢响应、稀到富非对称慢响应)，所述非对称型劣化仅影响稀到富或富到稀排气传感器响应速率(responserate)；或对称型劣化(例如，对称延迟、对称慢响应)，所述对称型劣化影响稀到富和富到稀排气传感器响应速率两者。延迟型劣化行为可与排气传感器对排气成分的变化的初始反应相关联，并且慢响应型劣化行为可与对从富到稀或稀到富排气传感器输出转变的初始排气传感器响应之后的持续时间相关联。

先前用于监测非对称和对称慢传感器响应的方法可能干扰了发动机操作并产生了不一致的结果。因此，所述方法可能增加了发动机排放和/或产生了可能没有期望的那么准确的结果。

发明内容

本文的发明人已认识到上述问题并且已经经由一种监测发动机排气通道中的排气传感器的方法克服了所述问题中的至少一些，所述方法包括：根据排气传感器的时间常数超过阈值，经由控制器生成所述排气传感器劣化的指示，所述时间常数基于在某一时间段期间所述排气传感器的输出的变化率来估计。

通过根据基于排气传感器的输出的变化率的时间常数估计值来指示排气传感器劣化，可以提供改善排气传感器的慢响应时间的估计值的技术结果。具体地，本文的发明人已确定在排气传感器的输出的变化率与排气传感器的时间常数(例如，氧传感器的输出达到由氧传感器响应于供应到氧传感器的排气成分的阶跃变化而输出的最终值的预定百分比所花费的时间量)之间存在高相关性。

本方法和系统可提供改善氧传感器响应时间估计的优点。通过改善氧传感器响应时间估计，可改善发动机空燃比控制。另外，本文描述的系统和方法可简化用于估计氧传感器响应时间的方法。

当单独地或结合附图来理解时，根据以下具体实施方式，将容易明白本说明书的以上优点和其他优点以及特征。

应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并不意味着标识所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了包括排气传感器的车辆的推进系统的实施例的示意图。

图2示出了指示排气传感器的对称滞后或慢响应型劣化行为的图形。

图3示出了指示排气传感器的非对称富到稀滞后或慢响应型劣化行为的图形。

图4示出了指示排气传感器的非对称稀到富滞后或慢响应型劣化行为的图形。

图5示出了指示排气传感器的对称延迟型劣化行为的图形。

图6示出了指示排气传感器的非对称富到稀延迟型劣化行为的图形。

图7示出了指示排气传感器的非对称稀到富延迟型劣化行为的图形。

图8包括示出响应于发动机进入和退出燃料切断模式而从氧传感器的输出生成的λ值的曲线图。

图9和图10示出用于估计排气传感器的时间延迟的方法的流程图。

图11和图12示出了氧传感器的输出变化率与系统时间常数之间的示例性相关性的曲线图。

图13示出了标称时间常数相对发动机转速和负载的曲线图。

图14示出了用于估计相关性系数的曲线拟合的曲线图。

图15和图16示出了示出标称氧传感器和劣化氧传感器之间的时间常数分布的直方图。

具体实施方式

以下描述涉及一种用于确定排气传感器的劣化的方法。所述方法可应用于图1所示类型的发动机。图2至图7中示出了氧传感器信号的属性和特性。图8中示出了示出响应于发动机进入和退出燃料切断模式的氧传感器的输出变化率的序列。图9和图10中示出了用于估计氧传感器的时间常数的方法的流程图。图11和图12中示出了氧传感器输出的变化率和系统时间常数之间的关系。图13中示出了系统的标称时间常数与发动机转速和负载的曲线图。图14中示出了用于确定相关性系数的示例性曲线拟合。图15和图16示出了劣化氧传感器和未劣化氧传感器的时间常数的直方图。

图1是示出多缸发动机10的一个气缸33的示意图，所述多缸发动机可包括在车辆的推进系统中，其中排气传感器126可用于确定发动机10产生的排气的空燃比。空燃比(连同其他操作参数)可用于在各种操作模式下对发动机10的反馈控制。发动机10可至少部分地通过包括控制器12的控制系统和通过由车辆操作员132经由输入装置130进行的输入来控制。在该示例中，输入装置130包括加速踏板和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即，气缸)30可包括燃烧室壁32，其中活塞36定位在所述燃烧室壁中。活塞36可联接到曲轴40，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速器系统联接到车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可经由飞轮联接到曲轴40，以实现发动机10的起动操作。

燃烧室30可经由进气通道42从进气歧管44接收进气，并且可经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可经由相应的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。

在该示例中，进气门52和排气门54可经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和53可各自包括一个或多个凸轮，并且可利用可由控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一者或多者。进气门52和排气门54的位置可分别通过位置传感器55和57来确定。在替代实施例中，进气门52和/或排气门54可通过电动气门致动来控制。例如，气缸33可替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS系统和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。

燃料喷射器66被示为以如下配置布置在进气歧管44中：提供所谓的燃料到在燃烧室30上游的进气道中的进气道喷射。燃料喷射器66可与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地喷射燃料。燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)递送到燃料喷射器66。在一些实施例中，燃烧室30可替代地或另外包括燃料喷射器，所述燃料喷射器直接地联接到燃烧室30，以被称为直接喷射的方式直接地在其中喷射燃料。

在选定操作模式下，点火系统88可响应于来自控制器12的火花提前信号SA而经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。尽管示出了火花点火部件，但在一些实施例中，燃烧室30或发动机10的一个或多个其他燃烧室可在具有或不具有点火火花的情况下以压缩点火模式来操作。

排气传感器126被示出为在排放控制装置70的上游联接到排气系统50的排气通道48。排气传感器126可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。在一些实施例中，排气传感器126可以是定位在排气系统中的多个排气传感器中的第一排气传感器。例如，附加的排气传感器可定位在排放控制装置70的下游。

排放控制装置70被示出为沿着排气通道48布置在排气传感器126的下游。排放控制装置70可以是三元催化器(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。在一些实施例中，排放控制装置70可以是定位在排气系统中的多个排放控制装置中的第一个。在一些实施例中，在发动机10的操作期间，可通过在特定空燃比内操作发动机的至少一个气缸来周期性地重置排放控制装置70。

控制器12在图1中被示出为微计算机，所述微计算机包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在此特定示例中，被显示为只读存储器芯片106)、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。除了先前讨论的那些信号之外，控制器12还可从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接到曲轴40的位置传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；和来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号(RPM)可由控制器12根据信号PIP来生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。应当注意，可使用上述传感器的各种组合，诸如使用MAF传感器而不使用MAP传感器，反之亦然。在化学计量操作期间，MAP传感器可给出发动机扭矩的指示。此外，该传感器连同检测到的发动机转速一起可提供对引入气缸中的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，也用作发动机转速传感器的位置传感器118可在曲轴的每转中产生预定数量的等距脉冲。

此外，上述信号中的至少一些可用于下面进一步详细描述的排气传感器劣化确定方法。例如，发动机转速的倒数可用于确定与喷射-进气-压缩-膨胀-排气循环相关联的延迟。作为另一示例，速度的倒数(或MAF信号的倒数)可用于确定与排气从排气门54行进到排气传感器126相关联的延迟。上述示例以及发动机传感器信号的其他使用可用于确定命令的空燃比的变化与排气传感器响应速率之间的时间延迟。

在一些实施例中，可在专用控制器140中执行排气传感器劣化确定。专用控制器140可包括处理资源142以处置与排气传感器126的劣化确定的产生、校准和验证相关联的信号处理。具体地，用于记录排气传感器的响应速率的样本缓冲区(例如，每个发动机组每秒生成大约100个样本)对于车辆的动力传动系统控制模块(PCM)的处理资源来说可能太大。因此，专用控制器140可与控制器12可操作地联接以执行排气传感器劣化确定。需注意，专用控制器140可从控制器12接收发动机参数信号，并且可将发动机控制信号和劣化确定信息以及其他通信发送到控制器12。控制器12和/或控制器140可向人机界面143(例如，触摸屏显示器、灯、显示面板等)发送和接收消息。

在一个示例中，可经由包括预期控制器和反馈控制例程(诸如比例/积分(PI)控制器)的空燃控制器来控制发动机10的空燃比。预期控制器可用于补偿传感器劣化。预期控制器可包括史密斯预测器。史密斯预测器可包括时间常数T

因此，图1的系统提供了一种用于车辆的系统，所述系统包括；发动机，所述发动机包括燃料喷射系统；排气传感器，所述排气传感器联接在所述发动机的排气系统中；以及控制器，所述控制器包括可执行以进行以下操作的指令：根据理论系统时间常数以及信号的变化率与系统时间常数之间的相关性来估计氧传感器时间常数；以及用于响应于所述氧传感器时间常数而指示所述排气传感器的劣化的存在或不存在的附加指令。在第一示例中，所述系统包括：其中所述理论系统时间常数经由半规则近似(half rule approximation)来近似。在可包括所述第一示例的第二示例中，所述系统包括：其中所述氧传感器时间常数经由反向半规则近似(reverse half rule approximation)来估计。在可包括所述第一示例和所述第二示例中的一者或多者的第三示例中，所述系统包括：其中所述信号是λ信号。在可包括所述第一示例至所述第三示例中的一者或多者的第四示例中，所述系统还包括用于基于所述氧传感器时间常数来调整发动机燃料递送的附加指令。在可包括所述第一示例至所述第四示例中的一者或多者的第五示例中，所述系统还包括用于从在所述发动机中燃烧第一空燃比混合物转变为在所述发动机中燃烧第二空燃比混合物以在确定所述信号的变化率的时间段期间激励所述排气传感器的输出的附加指令，其中所述第一空燃比混合物比所述第二空燃比混合物稀。在可包括所述第一示例至所述第五示例中的一者或多者的第六示例中，所述系统还包括用于从在所述发动机中燃烧第一空燃比混合物转变为在所述发动机中燃烧第二空燃比混合物在确定所述信号的所述变化率的时间段期间激励所述排气传感器的输出的附加指令，其中所述第一空燃比混合物比所述第二空燃比混合物富。在可包括所述第一示例至所述第六示例中的一者或多者的第七示例中，所述系统包括：其中经由人机界面指示所述存在或不存在。

如上文所讨论，可基于六种离散行为中的任一种或(在一些示例中)每一种来确定排气传感器劣化，所述六种离散行为通过由排气传感器在富到稀转变和/或稀到富转变期间生成的空燃比读数的响应速率的延迟来指示。图2至图7各自示出了指示六种离散类型的排气传感器劣化行为中的一种的图形。所述图形绘制了空燃比(λ)与时间(以秒为单位)。在每个图形中，点划线指示可被发送到发动机部件(例如，燃料喷射器、气缸气门、节气门、火花塞等)以生成空燃比的命令的λ信号，所述空燃比通过包括一个或多个稀到富转变和一个或多个富到稀转变的循环。在每个图形中，虚线指示排气传感器的预期λ响应时间。在每个图形中，实线指示将由劣化排气传感器响应于命令的λ信号而产生的劣化λ信号。在每个图形中，双箭头线指示给定劣化行为类型与预期λ信号不同的地方。

图2示出了指示劣化排气传感器可能表现出的第一类型的劣化行为的图形。该第一类型的劣化行为是对称慢响应类型，其包括对用于富到稀和稀到富调制两者的命令的λ信号的慢排气传感器响应。换句话讲，劣化λ信号可在预期时间开始从富到稀和稀到富转变，但响应速率可能低于预期响应速率，这导致稀峰值时间和富峰值时间减少。

图3示出了指示劣化排气传感器可能表现出的第二类型的劣化行为的图形。该第二类型的劣化行为是非对称富到稀慢响应类型，其包括对用于从富到稀空燃比的转变的命令的λ信号的慢排气传感器响应。这种行为类型可在预期时间开始从富到稀转变，但响应速率可能低于预期响应速率，这可能导致稀峰值时间减少。这种类型的行为可被认为是非对称的，因为在从富到稀转变期间排气传感器的响应为慢(或低于预期)。

图4示出了指示劣化排气传感器可能表现出的第三类型的劣化行为的图形。该第三类型的劣化行为是非对称稀到富慢响应类型，其包括对用于从稀到富空燃比的转变的命令的λ信号的慢排气传感器响应。这种行为类型可在预期时间开始从稀到富转变，但响应速率可能低于预期响应速率，这可能导致富峰值时间减少。这种类型的行为可被认为是非对称的，因为仅在从稀到富转变期间排气传感器的响应为慢(或低于预期)。

图5示出了指示劣化排气传感器可能表现出的第四类型的劣化行为的图形。该第四类型的劣化行为是对称延迟型，其包括对用于富到稀和稀到富调制两者的命令的λ信号的延迟响应。换句话讲，劣化λ信号可在从预期时间延迟的时间开始从富到稀和稀到富转变，但相应的转变可能以预期响应速率发生，这导致稀峰值时间和富峰值时间偏移。

图6示出了指示劣化排气传感器可能表现出的第五类型的劣化行为的图形。该第五类型的劣化行为是非对称富到稀延迟型，其包括对来自富到稀空燃比的命令的λ信号的延迟响应。换句话讲，劣化λ信号可在从预期时间延迟的时间开始从富到稀转变，但所述转变可以预期响应速率发生，这导致稀峰值时间偏移和/或减少。这种类型的行为可被认为是非对称的，因为仅在从富到稀转变期间排气传感器的响应从预期开始时间延迟。

图7示出了指示劣化排气传感器可能表现出的第六类型的劣化行为的图形。该第六类型的劣化行为是非对称稀到富延迟型，其包括对来自稀到富空燃比的命令的λ信号的延迟响应。换句话讲，劣化λ信号可在从预期时间延迟的时间开始从稀到富转变，但所述转变可以预期响应速率发生，这导致富峰值时间偏移和/或减少。这种类型的行为可被认为是非对称的，因为仅在从稀到富转变期间排气传感器的响应从预期开始时间延迟。

现在参考图8，示出了在发动机转入和转出燃料切断模式(例如，其中发动机在没有燃料被喷射或递送到发动机的情况下旋转)的序列期间的感兴趣的信号。可经由图1的系统与图9和图10的方法配合来提供图8所示的序列。在时间t0-t2时的竖直线表示序列期间的感兴趣时间。

自图8顶部起的第一曲线图是燃料切断请求状态相对时间的曲线图。竖直轴线表示燃料切断请求状态，并且当迹线802处于竖直轴线箭头附近的较高水平时，燃料切断请求生效。当迹线802在水平轴线附近处于较低水平时，燃料切断请求不生效。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线802表示燃料切断请求状态。

自图8顶部起的第二曲线图是根据氧传感器的输出确定的λ值相对时间的曲线图。竖直轴线表示λ，并且λ值沿竖直轴线箭头的方向增加(例如，指示更稀的空燃比)。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线804表示经由发动机的排气系统中的氧传感器感测到的λ值。

自图8顶部起的第三曲线图是根据氧传感器的输出确定的λ变化率值相对时间的曲线图。竖直轴线表示λ变化率值，并且λ变化率值沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线806表示根据发动机排气系统中的氧传感器的输出确定的λ变化率值。

自图8顶部起的第四曲线图是根据氧传感器的输出确定的最大λ变化率值相对时间的曲线图。竖直轴线表示最大λ变化率值，并且最大λ变化率值沿向上指向的竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线808表示根据发动机排气系统中的氧传感器的输出确定的最大λ变化率值。

自图8顶部起的第五曲线图是根据氧传感器的输出确定的最小λ变化率值相对时间的曲线图。竖直轴线表示最小λ变化率值，并且最小λ变化率量值沿向下指向的竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线810表示根据发动机排气系统中的氧传感器的输出确定的最小λ变化率值。

在时间t0，发动机正运行，并且正燃烧空气和燃料。λ值不变，并且燃料切断请求尚未生效。λ变化率值为零，并且最小λ变化率和最大λ变化率为零。

在时间t1，请求燃料切断模式，如燃料切断状态水平变为较高水平所指示。当驾驶员需求为低并且车辆速度大于阈值速度时，可请求燃料切断模式。随着空气开始被泵送通过停用的气缸，λ值在时间t1之后不久开始增加。最大λ变化率为零，直到λ水平开始变化。同样，最小λ变化率为零。

在时间tt1与时间t2之间，发动机保持处于燃料切断模式，并且λ值指示较稀值。λ变化率为正，并且最大λ变化率达到峰值。最小λ变化率保持为零。

在时间t2，撤回燃料切断模式请求，如燃料切断状态水平变为较低水平所指示。当驾驶员需求增加时，可退出燃料切断模式。λ值在时间t2之后不久开始减小，以反映气缸正在被重新激活。最大λ变化率为零，并且最小λ变化率在时间t2之后不久开始增加。最小λ变化率的量值在时间t2之后不久达到峰值。

通过这种方式，可激励氧传感器，使得氧传感器的输出响应发动机空燃比的阶跃变化。发动机空燃比的阶跃变化允许确定氧传感器的响应时间或时间常数。

现在参考图9，示出了用于估计响应于从较富空燃比到较稀空燃比的阶跃转变而生成的氧传感器的响应时间或时间常数的方法的流程图。方法900可由车辆的控制系统(诸如控制器12和/或专用控制器140)执行，以监测传感器(诸如排气传感器126)。图9的方法与图1的系统配合可生成图8所示的序列的一部分。当包括发动机的车辆正在道路上行驶并且发动机正旋转并燃烧燃料时，可进入方法900。

在902处，方法900判断是否请求燃料切断模式。当驾驶员需求扭矩或功率小于阈值并且当车辆速度大于阈值速度时，方法900可判断请求燃料切断模式。如果方法900判断请求燃料切断模式，则答案为是，并且方法900前进到904。否则，答案为否，并且方法900返回到902。

在904处，方法900基于恰好在发动机进入燃料切断模式之前氧传感器的输出来确定初始λ值(例如，当量比值，其中λ＝AF/AF_s，其中AF为发动机空燃比，并且AF_s为化学计量空燃比)。初始λ存储在控制器存储器中。在初始λ值存储到控制器存储器之后，方法900进入燃料切断模式。方法900通过在发动机旋转时停止对发动机的燃料流动来进入燃料切断模式。根据发动机的点火顺序和每个发动机气缸的正时将燃料喷射到发动机。例如，对于点火顺序为1-3-4-2的四缸发动机，可在以下正时将燃料在发动机的一个循环(例如，发动机两转)内喷射到气缸：对于一号气缸，在一号气缸的进气冲程期间；对于二号气缸，在二号气缸的进气冲程期间；对于三号气缸，在三号气缸的进气冲程期间；以及对于四号气缸，在四号气缸的进气冲程期间。因此，根据发动机点火顺序将燃料顺序地喷射到发动机气缸。

方法900可响应于进入燃料切断模式的请求，通过根据进入燃料切断模式的请求的正时以及在燃料切断请求之后可最早或最快停止燃料喷射的气缸顺序地暂停对发动机气缸的燃料喷射(例如，暂时停用燃料喷射器)来进入燃料切断模式。例如，对于点火顺序为1-3-4-2的四缸发动机，其中四号气缸是在请求进入燃料切断模式之后可停止燃料喷射的第一气缸，可停止对第四气缸的喷射，随后停止对二号气缸的燃料流动，随后停止对一号气缸的燃料喷射，随后停止对三号气缸的燃料喷射。方法900前进到906。

在906处，方法900判断在燃料切断请求之后将被停用的第一气缸的燃料喷射器是否已停止喷射燃料并已导致第一气缸被停用。如果是，则答案为是，并且方法900前进到908。否则，答案为否，并且方法900返回到902。

在908处，方法900确定从氧传感器的输出生成的λ值的变化率。在一个示例中，方法900可经由以下方程确定λ的变化率；

其中Lam

在910处，方法900存储在发动机处于燃料切断模式时Lam

在912处，方法900判断λ值的值是否大于阈值。如果是，则答案为是，并且方法900前进到914。否则，答案为否，并且方法900返回到910。

在914处，方法900根据最大λ变化率(Peak

为了确定氧传感器的时间常数，方法900将发动机和标称氧传感器操作建模为一阶线性时不变(LTI)系统，所述一阶LTI系统具有标称参数τ

其中e为常数，s为复变量，T

其中G(s)为发动机和劣化氧传感器的传递函数，max为返回第一自变量(标称时间常数-τ

其中a、b和c为系数。通过测量氧传感器变化率(Lam

因此，τ

可通过将峰值λ变化率的测量值转换为系统时间常数τ

可在涉及映射在不同发动机转速和负载下的氧传感器标称行为和劣化行为的过程中确定a，b和c系数。此外，线性凸优化问题一旦经过求解就产生系数a、b和c。通过捕获具有标称行为、对称300ms慢响应劣化、对称600ms慢响应劣化、对称900ms慢响应劣化和对称1200ms慢响应劣化的燃料切断事件数据的代表性群体来执行映射过程。

一旦获得数据，就应用标称行为燃料切断事件来确定标称时间常数τ

可应用标称时间常数τ

τ

一旦确定了理论时间常数τ

min z(a，b，c)其中z(a，b，c)＝∑(τ

第二种方法包括建立线性凸优化问题，其中τ

如果max(τ

τ

否则

τ

定义参数z，所述参数为τ

min z(a，b，c)其中z(a，b，c)＝∑(τ

通过使用已知方法(例如，最小二乘法等)求解这些凸优化问题，可确定系数a、b和c。图14示出了对用于求解系数的数据的示例性曲线拟合。

一旦确定了a、b和c系数并且已将τ

如果max(τ

τ

否则

τ

应用这种方法，可针对每个单个燃料切断进入和退出事件准确地近似劣化量值，使得可将标称氧传感器与劣化氧传感器区分开。可通过针对燃料切断进入条件和退出条件两者对实际事件总数的劣化量值求平均来确定氧传感器的劣化量值。

一旦已确定进入燃料切断的两个方向的氧传感器劣化量值，就可确定氧传感器是否具有任何慢响应劣化故障。可确定校准(例如，可调整的)阈值以确定氧传感器劣化何时足以使排气尾管排放增加超过监管标准。可按以下顺序进行氧传感器的劣化确定；首先，如果劣化量值超过针对富到稀和稀到富两者设定的阈值，则可指示对称慢响应劣化；第二，如果劣化量值仅超过针对富到稀而不是稀到富设定的阈值，则可指示非对称富到稀慢响应劣化；第三，如果故障量值仅超过针对稀到富而不是富到稀设定的阈值，则可指示非对称稀到富慢响应劣化。所述指示可经由人机界面来提供。方法900前进到916。

在916处，方法900确定是否启用对氧传感器劣化的补偿，并且如果启用，则补偿氧传感器劣化。可基于应用单独的唯一可调整阈值的方法并对非对称故障进行附加检查来启用对氧传感器劣化的补偿。需注意，所有六种劣化模式都可具有独立的可调整补偿阈值。可仅针对可能期望的那些劣化条件激活劣化补偿，诸如；如果劣化量值超过针对富到稀量值和稀到富量值两者设定的可调整阈值，则启用对称慢响应补偿；如果劣化量值超过针对富到稀设定的可调整阈值并且稀到富量值小于第二可调整阈值，则启用非对称富到稀补偿；如果劣化量值超过针对稀到富设定的阈值并且富到稀量值小于可调阈值，则启用非对称稀到富补偿。上述方法用于滤波和延迟类型的劣化两者。

控制器可用所确定的劣化氧传感器时间常数τ

控制器可经由以下方程来确定中间乘数α：

其中T

K

其中K

K

其中K

因此，对于较富到较稀λ转变，可基于最大λ变化率与氧传感器时间常数之间的关系来确定氧传感器的时间常数。此外，可根据映射的氧传感器响应数据来估计氧传感器时间常数。

现在转向图10，示出了用于估计响应于从较稀空燃比到较富空燃比的阶跃转变而生成的氧传感器的响应时间或时间常数的方法的流程图。方法1000可由车辆的控制系统(诸如控制器12和/或专用控制器140)执行，以监测传感器(诸如排气传感器126)。图10的方法与图1的系统配合可生成图8所示的序列的一部分。当包括发动机的车辆正在道路上行驶并且发动机正在旋转并且处于燃料未被递送到发动机的燃料切断模式时，可进入方法1000。

在1002处，方法1000判断是否请求退出燃料切断模式。方法1000可判断当驾驶员需求扭矩或功率增加时请求退出燃料切断模式。如果方法1000判断请求退出燃料切断模式，则答案为是，并且方法1000前进到1004。否则，答案为否，并且方法1000返回到1002。

在1004处，方法1000基于恰好在发动机进入燃料切断模式之前氧传感器的输出来确定初始λ值。初始λ存储在控制器存储器中。在初始λ值存储到控制器存储器之后，方法1000退出燃料切断模式。方法1000通过在发动机旋转时使燃料流到发动机来退出燃料切断模式。在退出燃料切断模式之后，根据发动机的点火顺序和每个发动机气缸的正时将燃料喷射到发动机。

方法1000可响应于退出燃料切断模式的请求，通过根据退出燃料切断模式的请求的正时以及在退出燃料切断模式请求之后可最早或最快停止燃料喷射的气缸顺序地开始对发动机气缸的燃料喷射来退出燃料切断模式。例如，对于点火顺序为1-3-4-2的四缸发动机，其中四号气缸是在请求退出燃油切断模式后重新激活的第一气缸，可开始对四号气缸的喷射，随后开始对二号气缸的燃料流动，随后开始对一号气缸的燃料流动，随后开始对三号气缸的燃料流动。方法1000前进到1006。

在1006处，方法1000判断在退出燃料切断请求之后要被激活的第一气缸的燃料喷射器是否已开始喷射燃料并已导致第一气缸被激活。如果是，则答案为是，并且方法1000前进到1008。否则，答案为否，并且方法1000返回到1002。

在1008处，方法1000确定从氧传感器的输出生成的λ值的变化率。方法1000前进到1010。

在1010处，方法1000存储在发动机已退出燃料切断模式时Lam

在1012处，方法1000判断λ值的当前值是否在阈值最小λ值与阈值最大λ值之间。如果是，则答案为是，并且方法1000前进到1014。否则，答案为否，并且方法1000返回到1010。

在1014处，方法1000确定氧传感器时间常数，如先前在图9的步骤914处所述。方法1000前进到1016。

在1016处，方法1000确定是否启用对氧传感器劣化的补偿，并且如果启用，则补偿氧传感器劣化。可基于应用单独的唯一可调整阈值的方法并对非对称故障进行附加检查来启用对氧传感器劣化的补偿。需注意，所有六种劣化模式都可具有独立的可调整补偿阈值。可仅针对可能期望的那些劣化条件激活劣化补偿，诸如；如果劣化量值超过针对富到稀量值和稀到富量值两者设定的可调整阈值，则启用对称慢响应补偿；如果劣化量值超过针对富到稀设定的可调整阈值并且稀到富量值小于第二可调整阈值，则启用非对称富到稀补偿；如果劣化量值超过针对稀到富设定的阈值并且富到稀量值小于可调阈值，则启用非对称稀到富补偿。上述方法用于滤波和延迟类型的劣化两者。

控制器可用所确定的劣化氧传感器时间常数τ

控制器可经由以下方程来确定中间乘数α：

其中T

K

其中K

K

其中K

因此，对于较稀到较富λ转变，可基于最大λ变化率与氧传感器时间常数之间的关系来确定氧传感器的时间常数。此外，可根据映射的氧传感器响应数据来估计氧传感器时间常数。

因此，图9和图10的方法提供了一种监测发动机排气通道中的排气传感器的方法，所述方法包括：根据排气传感器的时间常数超过阈值，经由控制器生成所述排气传感器劣化的指示，所述排气传感器的所述时间常数基于在某一时间段期间所述排气传感器的输出的变化率来估计。在第一示例中，所述方法包括：其中所述时间常数是所述排气传感器的所述输出响应于排气成分的阶跃变化而达到所述排气传感器的最终输出的预定百分比所花费的时间量。在可包括所述第一示例的第二示例中，所述方法包括：其中所述排气成分的所述阶跃变化是经由执行发动机空燃比的阶跃变化而生成的。在可包括所述第一示例和所述第二示例中的一者或两者的第三示例中，所述方法包括：其中生成所述排气传感器劣化的指示包括经由人机界面显示消息。在可包括所述第一示例至所述第三示例中的一者或多者的第四示例中，所述方法还包括响应于所述排气传感器劣化的指示来调整发动机燃料控制。在可包括所述第一示例至所述第四示例中的一者或多者的第五示例中，所述方法还包括从在所述发动机排气通道所联接到的发动机中燃烧第一空燃比混合物转变到在所述发动机中燃烧第二空燃比混合物，以在所述时间段期间激励所述排气传感器的所述输出，其中所述第一空燃比混合物比所述第二空燃比混合物稀。在可包括所述第一示例至所述第五示例中的一者或多者的第六示例中，所述方法还包括从在所述发动机排气通道所联接到的发动机中燃烧第一空燃比混合物转变到在所述发动机中燃烧第二空燃比混合物，以在所述时间段期间激励所述排气传感器的所述输出，其中所述第一空燃比混合物比所述第二空燃比混合物富。

图9和图10的方法还提供了一种监测发动机排气通道中的排气传感器的方法，所述方法包括：根据排气传感器的时间常数超过阈值，经由控制器生成所述排气传感器劣化的指示，所述排气传感器的所述时间常数基于在某一时间段期间所述排气传感器的输出的变化率来估计；以及根据所述排气传感器的所述时间常数调整燃料控制器的参数。在第一示例中，所述方法还包括响应于所述调整后的参数来调整燃料喷射。在可包括所述第一示例的第二示例中，所述方法包括：其中所述调整后的参数包括积分增益。在可包括所述第一示例和所述第二示例中的一者或两者的第三示例中，所述方法包括：其中所述调整后的参数包括比例增益。在可包括所述第一示例至所述第三示例中的一者或多者的第四示例中，所述方法包括：其中所述调整所述参数包括用所述排气传感器的所述时间常数替换控制器时间常数。

现在参考图11，示出了示出在退出燃料切断模式期间的最小λ变化率与发动机系统时间常数τ

现在参考图12，示出了示出在进入燃料切断模式期间的最大λ变化率与发动机系统时间常数τ

现在参考图13，示出了使标称系统时间常数与发动机转速和负载相关的示例性表的曲线图。竖直轴线表示标称时间常数值，并且两个水平轴线分别表示发动机转速和发动机负载。可以观察到，由于在较低发动机转速下排气的通过时间较长，因此在较低发动机转速下出现较大的标称时间常数。

现在参考图14，示出了示出可如何将曲线拟合到数据以确定a、b和c系数的曲线图。竖直轴线表示系统时间常数τ

现在参考图15，示出了示出劣化氧传感器数据与标称氧传感器数据之间的间距的直方图。交叉阴影条1502表示标称氧传感器的数据，并且空条1504表示劣化氧传感器的数据。所示的数据是基于较富到较稀λ转变。

现在参考图16，示出了示出劣化氧传感器数据与标称氧传感器数据之间的间距的直方图。交叉阴影条1602表示标称氧传感器的数据，并且空条1604表示劣化氧传感器的数据。所示的数据是基于较稀到较富λ转变。

应理解，本文中公开的配置和方法本质上是示例性的，并且这些特定的实施例不应被视为具有限制意义，因为众多变化是可能的。例如，以上技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求，无论与原始权利要求相比在范围上更广、更窄、等同或不同，也都被视为包括在本公开的主题内。

根据本发明，一种监测发动机排气通道中的排气传感器的方法包括：根据排气传感器的时间常数超过阈值，经由控制器生成排气传感器劣化的指示，所述排气传感器的所述时间常数基于在某一时间段期间所述排气传感器的输出的变化率来估计。

在本发明的一个方面，所述时间常数是所述排气传感器的所述输出响应于排气成分的阶跃变化而达到所述排气传感器的最终输出的预定百分比所花费的时间量。

在本发明的一个方面，所述排气成分的所述阶跃变化是经由执行发动机空燃比的阶跃变化而生成的。

在本发明的一个方面，生成所述排气传感器劣化的指示包括经由人机界面显示消息。

在本发明的一个方面，所述方法包括响应于所述排气传感器劣化的指示来调整发动机燃料控制。

在本发明的一个方面，所述方法包括从在所述发动机排气通道所联接到的发动机中燃烧第一空燃比混合物转变到在所述发动机中燃烧第二空燃比混合物，以在所述时间段期间激励所述排气传感器的所述输出，其中所述第一空燃比混合物比所述第二空燃比混合物稀。

在本发明的一个方面，所述方法包括从在所述发动机排气通道所联接到的发动机中燃烧第一空燃比混合物转变到在所述发动机中燃烧第二空燃比混合物，以在所述时间段期间激励所述排气传感器的所述输出，其中所述第一空燃比混合物比所述第二空燃比混合物富。

根据本发明，提供了一种用于车辆的系统，所述系统具有；发动机，所述发动机包括燃料喷射系统；排气传感器，所述排气传感器联接在所述发动机的排气系统中；以及控制器，所述控制器包括可执行以进行以下操作的指令：根据理论系统时间常数以及信号的变化率与系统时间常数之间的相关性来估计氧传感器时间常数；以及用于响应于所述氧传感器时间常数而指示所述排气传感器的劣化的存在或不存在的附加指令。

根据实施例，所述理论系统时间常数经由半规则近似来近似。

根据实施例，所述氧传感器时间常数经由反向半规则近似来估计。

根据实施例，所述信号是λ信号。

根据实施例，本发明的特征还在于用于基于所述氧传感器时间常数来调整发动机燃料递送的附加指令。

根据实施例，本发明的特征还在于用于从在所述发动机中燃烧第一空燃比混合物转变为在所述发动机中燃烧第二空燃比混合物以在确定所述信号的变化率的时间段期间激励所述排气传感器的输出的附加指令，其中所述第一空燃比混合物比所述第二空燃比混合物稀。

根据实施例，本发明的特征还在于用于从在所述发动机中燃烧第一空燃比混合物转变为在所述发动机中燃烧第二空燃比混合物以在确定所述信号的变化率的时间段期间激励所述排气传感器的输出的附加指令，其中所述第一空燃比混合物比所述第二空燃比混合物富。

根据实施例，经由人机界面指示所述存在或不存在。

根据本发明，一种监测发动机排气通道中的排气传感器的方法包括：根据排气传感器的时间常数超过阈值，经由控制器生成排气传感器劣化的指示，所述排气传感器的所述时间常数基于在某一时间段期间所述排气传感器的输出的变化率来估计；以及根据所述排气传感器的所述时间常数调整燃料控制器的参数。

在本发明的一个方面，所述方法包括响应于调整后的参数来调整燃料喷射。

在本发明的一个方面，所述调整后的参数包括积分增益。

在本发明的一个方面，所述调整后的参数包括比例增益。

在本发明的一个方面，所述调整所述参数包括用所述排气传感器的所述时间常数替换控制器时间常数。