СИСТЕМА КОНТРОЛЯ УСТРОЙСТВА СНИЖЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ВЫХЛОПА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее раскрытие относится к системе контроля каталитического нейтрализатора.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Устройства снижения токсичности выхлопа (выбросов), такие как трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, присоединенные к выпуску двигателя внутреннего сгорания, сокращают побочные продукты сгорания, такие как окись углерода, углеводороды и оксиды азота. Для уменьшения выбросов, используются способы контроля каталитического нейтрализатора, чтобы выявлять, когда устройство снижения токсичности выбросов достигло своего порогового использования и должно быть заменено. Надежный контроль каталитического нейтрализатора может снижать затраты посредством сокращения ошибочной характеристики пригодного каталитического нейтрализатора в качестве израсходованного каталитического нейтрализатора, или может уменьшать выхлопы (выбросы) посредством сокращения ошибочной характеристики ухудшенного каталитического нейтрализатора в качестве пригодного каталитического нейтрализатора.
Различные подходы для контроля каталитического нейтрализатора были разработаны, в том числе способы, предусмотренные для контроля устройства снижения токсичности выхлопа (выбросов), содержащие, вслед за длительностью перекрытия топлива при замедлении, указание ухудшения характеристик устройства снижения токсичности выхлопа (выбросов) на основании основанного на интегральном топливо-воздушном соотношении и установившемся состоянии способа диагностики по соотношению показателей. Алгоритмы машины опорных векторов, кроме того, применялись к системам контроля каталитического нейтрализатора для классификации параметров интегрального топливо-воздушного соотношения, чтобы выдавать указание ухудшения характеристик. Ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели является решение, раскрытое в документе US6594986 (B2), дата публикации 22.07.2003. Предлагаемое решение существенно отличается от решения, раскрытого в ближайшем аналоге. Изобретатели в материалах настоящей заявки осознали проблемы решений, предложенных ранее. А именно, способ по соотношению показателей был опробован только для работы с системами частичного объема. Более того, существующие способы с интегральным топливо-воздушным соотношением не работают как следует в транспортных средствах, таких как лимузин, в которых система последующей очистки может быть расположена дальше от расположенного выше по потоку универсального датчика кислорода отработавших газов по сравнению с системой в транспортном средстве с более стандартным размером. Таким образом, возможности и надежность традиционных способов контроля каталитического нейтрализатора могут снижаться, благодаря большим задержкам распространения между расположенным выше по потоку универсальным датчиком кислорода отработавших газов и датчиком топливо-воздушного соотношения ниже по потоку от каталитического нейтрализатора. Кроме того еще, алгоритмы машины опорных векторов могут использовать большие объемы памяти, проистекающие из количества опорных векторов, необходимых для определения плоскости классификации.
Один из подходов, который по меньшей мере частично принимает меры в ответ на вышеприведенные проблемы, содержит аспект контроля рабочих характеристик каталитического нейтрализатора, содержащий вычисление полной массы топлива после события перекрытия топлива при замедлении до переключения подогреваемого датчика кислорода отработавших газов. В частности, возможно вычисление задержки распространения, чтобы учитывать транспортные средства, в которых система последующей очистки расположена дальше от расположенного выше по потоку датчика кислорода отработавших газов. Более того, ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора может указываться на основании полной массы топлива посредством применения набора показаний параметров к машине опорных векторов, при этом, машина опорных векторов может применять алгоритмы группирования и/или буферную зону для сокращения количества опорных векторов. Посредством вычисления полной массы топлива, способ контроля каталитического нейтрализатора может делаться надежным для систем как частичного, так и полного объема. Таким образом, описан способ контроля каталитического нейтрализатора, обеспечивающий повышенную надежность для систем частичного и полного объема и систем с большими задержками переноса, и имеющий пониженное использование памяти по сравнению с традиционными способами контроля каталитических нейтрализаторов.
Предлагаемая полезная модель направлена на контроль рабочих характеристик каталитического нейтрализатора, состоящий в том, что применяют набор показаний параметров для данной выборки к машине опорных векторов, чтобы формировать выходной сигнал классификации; группируют набор показаний параметров для сокращения количества опорных векторов; вычисляют полную массу топлива вслед за событием перекрытия топлива при замедлении и до переключения датчика кислорода отработавших газов; и указывают ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора на основании полной массы топлива. При этом машина опорных векторов может включать в себя плоскость классификации для формирования выходного сигнала классификации, и при этом, применение набора показаний параметров состоит в том, что определяют буферную зону вокруг плоскости классификации машины опорных векторов, где выходной сигнал классификации не формируется. Кроме того, вычисление полной массы топлива основано на универсальном датчике кислорода отработавших газов, расположенном выше по потоку от каталитического нейтрализатора.
Вычисление полной массы топлива состоит в том, что интегрируют произведение массового расхода воздуха и топливо-воздушного соотношения после события перекрытия топлива при замедлении до переключения датчика кислорода отработавших газов.
Причем датчик кислорода отработавших газов может быть датчиком частичного объема. Датчик кислорода отработавших газов может быть датчиком полного объема.
Переключение датчика кислорода отработавших газов может содержать показание подогреваемого датчика кислорода отработавших газов ниже порогового напряжения обеднения.
Кроме того переключение датчика кислорода отработавших газов может содержать показание подогреваемого датчика кислорода отработавших газов ниже порогового напряжения обеднения в течение порогового времени. Вычисление полной массы топлива дополнительно может состоять в том, что интегрируют полную массу топлива, впрыснутую после события перекрытия топлива при замедлении и переключение датчика кислорода отработавших газов до порогового времени окончания, пороговое время окончания соответствует тому, когда датчик кислорода отработавших газов пересекает пороговое значение напряжения обеднения-обогащения.
Вычисление полной массы топлива дополнительно может состоять в том, что интегрируют полную массу топлива, впрыснутую после события перекрытия топлива при замедлении и переключения датчика кислорода отработавших газов до порогового времени окончания минус задержка распространения.
Задержка распространения определяется на основании расстояния между универсальным датчиком кислорода отработавших газов и датчиком кислорода отработавших газов.
Задержка распространения дополнительно определяется на основании массового расхода воздуха в каталитический нейтрализатор.
Контроль рабочих характеристик каталитического нейтрализатора может состоять в том, что контролируют рабочие характеристики каталитического нейтрализатора в двигателе с наддувом.
Предлагаемая полезная модель выполняется для двигателя, имеющего каталитическое устройство и датчик топливо-воздушного соотношения ниже по потоку от каталитического устройства. Полезная модель выполнена с возможностью выполнять событие перекрытия топлива наряду с тем, что двигатель вращается и прокачивает воздух через каталитическое устройство, затем повторно инициировать впрыск топлива; если событие перекрытия топлива продолжалось достаточно долго, чтобы датчик топливо-воздушного соотношения указывал за пределы порогового значения обеднения, оценивается полная масса топлива, поданная в каталитическое устройство от повторного инициирования впрыска топлива до перехода обеднения-обогащения расположенного ниже по потоку датчика топливо-воздушного соотношения минус задержка распространения, затем применяется оцененная масса топлива к машине опорных векторов для формирования выходного сигнала классификации; и указывается ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора на основании выходного сигнала классификации.
При этом оценка полной массы топлива, поданной в каталитическое устройство, может состоять в том, что оценивают полную массу топлива на основании массового расхода воздуха в каталитическое устройство и расположенного выше по потоку датчика топливо-воздушного соотношения.
Причем машина опорных векторов может включать в себя алгоритм группирования для сокращения количества опорных векторов, определяющих плоскость классификации.
Задержка распространения определяется на основании расстояния между расположенным выше по потоку датчиком топливо-воздушного соотношения и расположенным ниже по потоку датчиком топливо-воздушного соотношения.
Кроме того скорость изменения массового расхода воздуха поддерживается ниже пороговой скорости изменения.
Кроме того предлагаемая полезная модель представляет собой систему для контроля устройства снижения токсичности выбросов, присоединенного к двигателю внутреннего сгорания. Причем система содержит датчик топливо-воздушного соотношения, присоединенный ниже по потоку от объема материала каталитического нейтрализатора устройства снижения токсичности выбросов; систему управления, имеющую машинно-читаемый носитель с командами, закодированными на нем, команды содержат: команды для инициирования перекрытия топлива при замедлении на основании условий эксплуатации двигателя; вслед за перекрытием топлива при замедлении, команды для начинания топливоснабжения в ответ на нажатие педали акселератора водителем; вслед за нажатием педали акселератора водителем, команды для оценки суммарной величины массы топлива, поданной от начала топливоснабжения до переключения датчик топливо-воздушного соотношения с обеднения на обогащение минус задержка распространения; команды для применения оцененной суммарной величины массы топлива к машине опорных векторов, чтобы формировать выходной сигнал классификации; и команды для указания ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора на основании выходного сигнала классификации.
Причем машина опорных векторов может включать в себя алгоритм группирования для сокращения количества опорных векторов, определяющих плоскость классификации и зону буферизации вокруг плоскости классификации, в которой выходной сигнал классификации не формируется.
Должно быть понятно, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленной полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает принципиальную схему примерного цилиндра многоцилиндрового двигателя с устройством снижения токсичности выбросов, присоединенным к системе выпуска двигателя.
Фиг. 2-3 показывают примерные графики, соответствующие классификации машиной опорных векторов.
Фиг. 4 показывает примерную гистограмму, соответствующую классификации машиной опорных векторов.
Фиг. 5-7 показывает блок-схемы последовательности операций способа для примерного способа контроля каталитического нейтрализатора.
Фиг. 8 показывает примерную временную диаграмму для способа контроля каталитического нейтрализатора.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Последующее описание относится к системе и способу для контроля системы снижения токсичности выбросов вслед за событием перекрытия топлива при замедлении (DFSO). Фиг. 1 показывает примерный двигатель внутреннего сгорания с устройством снижения токсичности выбросов, присоединенным к выпуску. Процедура контроля каталитического нейтрализатора может инициироваться вслед за событием DFSO и после нажатия педали акселератора водителем для выхода из события DFSO. Примерный способ контроля каталитического нейтрализатора, показанный на фиг. 5-7, определяет полную массу топлива, впрыснутого в устройство снижения токсичности выбросов, на основании интегрального массового расхода (AM) воздуха и топливо-воздушного соотношения выше по потоку от устройства снижения токсичности выбросов. Масса топлива (FM) интегрируется от окончания события DFSO до переключения расположенного ниже по потоку датчика топливо-воздушного соотношения. Расположенный ниже по потоку датчик топливо-воздушного соотношения может быть датчиком полного объема или датчиком частичного объема. В одном из примеров, задержка распространения вычисляется и используется для корректировки вычисления FM. Алгоритм машины опорных векторов (SVM) используется для классификации вычисления FM для определения и выдачи указания ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора. Алгоритм SVM может включать в себя алгоритм группирования и буферную зону, как показано на фиг. 2-4, для повышения надежности и снижения использования памяти. Фиг. 8 иллюстрирует примеры изменений массы топлива, массы воздуха и измерений расположенных выше по потоку и ниже по потоку датчиков топливо-воздушного соотношения во время контроля каталитического нейтрализатора, сопровождающего событие DFSO.
С обращением к фиг. 1, проиллюстрирована принципиальная схема, показывающая один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку транспортного средства. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Камера 30 (например, цилиндр) сгорания двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенными в них. Поршень 36 может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать газообразные продукты сгорания отработавших газов через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответственные впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
Топливная форсунка 66 показана скомпонованной во впускном канале 44 в конфигурации, которая предусматривает то, что известно как оконный впрыск топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 30 сгорания. Топливная форсунка 66 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. Топливо может подаваться в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, присоединенную непосредственно к камере 30 сгорания, для впрыска топлива прямо в нее некоторым образом, известным как непосредственный впрыск.
Впускной канал 42 может включать в себя дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере, положение дроссельной заслонки 64 может регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, заключенный дросселем 62, конфигурацией, которая обычно указывается ссылкой как электронный регулятор дросселя (ETC). Таким образом, дроссель 62 может приводиться в действие для варьирования всасываемого воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, среди других цилиндров двигателя. Положение дроссельной заслонки 64 может выдаваться в контроллер 12 сигналом TP положения дросселя. Впускной канал 42 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для выдачи соответственных сигналов MAF и MAP в контроллер 12.
Система 88 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут приводиться в действие в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания.
Датчик 126 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности выбросов. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания соотношения воздуха отработавших газов/топлива, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. Устройство 70 снижения токсичности выбросов показано скомпонованным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности отработавших газов или их комбинациями. В некоторых вариантах осуществления, во время работы двигателя 10, устройство 70 снижения токсичности выбросов может периодически восстанавливаться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного топливо/воздушного соотношения. Датчик 76 отработавших газов полного объема показан присоединенным к выпускному каналу 48 ниже по потоку от устройства 70 снижения токсичности выбросов. Датчик 76 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания соотношения воздуха отработавших газов/топлива, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. Кроме того, множество датчиков отработавших газов может быть расположено в местоположениях частичного объема в пределах устройств снижения токсичности выбросов. Другие датчики 72, такие как датчик AM и/или температуры, могут быть расположены выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности выбросов, чтобы контролировать AM и температуру отработавших газов, поступающих в устройство снижения токсичности выбросов. Местоположения датчиков, показанные на фиг. 1, являются просто одним из примеров различных возможных конфигураций. Например, система снижения токсичности выбросов может включать в себя установку частичного объема с сильно связанными каталитическими нейтрализаторами.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, дежурную память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; AM и/или температуру отработавших газов, поступающих в каталитический нейтрализатор, с датчика 72; топливо-воздушное соотношение отработавших газов с датчика 76; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи показания разряжения или давления во впускном коллекторе. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленным числом оборотов двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118, который также используется в качестве датчика числа оборотов двигателя, может вырабатывать предопределенное количество равноразнесенных импульсов на каждый оборот коленчатого вала. Дополнительно, контроллер 12 может поддерживать связь с устройством 136 отображения группы, например, для предупреждения водителя о неисправностях в системе двигателя или доочистки отработавших газов.
Постоянное запоминающее устройство 106 запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.
Далее, с обращением к фиг. 2, она иллюстрирует график, соответствующий классификации алгоритма машины опорных векторов. Машина опорных векторов (SVM) может использоваться в способе контроля каталитического нейтрализатора для предсказания функции каталитического нейтрализатора. SVM может обучаться с использованием предварительно классифицированных известных входных параметров. Во время работы транспортного средства в выбранных условиях, различные неклассифицированные входные параметры могут подаваться в обученную модель SVM, и после того, как было классифицировано предопределенное количество выборок, итоговая сумма каждой классификации может сравниваться с пороговым значением для определения, является или нет функционирующим каталитический нейтрализатор.
SVM является алгоритмом контролируемого обучения, где, при условии обучающего набора с известной информацией о классах, может разрабатываться модель для классификации неизвестных контрольных выборок на разные классы. SVM может обрабатывать набор входных данных и может предсказывать, для каждого данного набора входных данных, какой из двух возможных классов имеют входные данные, что делает SVM невероятностным двоичным линейным классификатором. В одном из вариантов осуществления, SVM может предсказывать, является ли каталитический нейтрализатор отработавших газов функционирующим надлежащим образом. Алгоритм SVM может формироваться посредством набора обучающих образцов, каждый помечен в качестве принадлежащего к одной из двух категорий. Алгоритм обучение SVM строит модель, которая назначает новые образцы на ту или иную категорию. Модель SVM является представлением образцов в качестве точек в пространстве, отображенных так, чтобы образцы отдельных категорий были разделены границей. Новые образцы, в таком случае, отображаются в то же самое пространство и предсказываются принадлежащими к категории на основании того, по какую сторону от границы они попадают.
SVM используют знаковую функцию в качестве линейного классификатора, чтобы классифицировать неизвестные входные данные на две группы, основанные на обучающей функции, в которой используются известные входные данные. Более точно, известные входные данные отображаются в высоко- или бесконечно-размерное пространство, и выбираются одна или более гиперплоскостей, которые разделяют входные данные на две разнесенных группы. В некоторых примерах, выбирается гиперплоскость или плоскость классификации, которая представляет наибольшую границу разделения группы, наряду с тем, что, в других примерах, может выбираться гиперплоскость или плоскость классификации с границей, которая предусматривает некоторую степень ошибки во входных данных, известной как нестрогая граница. После того, как модель обучена, неизвестные входные данные могут вводиться и классифицироваться в одну из двух групп. Типично, выходной сигнал знаковой функции имеет значение +1 или -1, но та и другая классификация может быть преобразована в другие значения, например, -1 может быть преобразовано в 0.
Если известные входные данные, используемые для обучения модели, не могут быть разделены с использованием линейной классификацией, функция преобразования может использоваться с нелинейной классификацией для разделения входных данных. Например, может использоваться подход с нелинейной классификацией, использующий кернфункцию в SVM, чтобы применять входные параметры для предсказания рабочих характеристик каталитического нейтрализатора, наряду с мягкой границей для привнесения некоторой фиктивной переменной в классификацию, чтобы предоставлять возможность несколько неправильной классификации для обособленных измерительных точек.
В еще одном примере, для повышения эксплуатационных качеств и надежности SVM и для снижения риска неправильной классификации входных данных, которая может приводить к ложному указанию ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора, алгоритмы группирования могут применяться к данным, чтобы дополнительно организовывать (например, группировать) данные. Группирование может помогать в сокращении количества опорных векторов, используемых для определения оптимальной гиперплоскости. Могут использоваться один или более из многочисленных алгоритмов группирования, таких как кластеризация методом K-средних, нечеткая кластеризация C-средних, максимизация математического ожидания, субтрактивная кластеризация, и тому подобное. Использование группирования, тем самым, уменьшает использование памяти алгоритма SVM и повышает его надежность, делая модель менее чувствительной к аномальным значениям по сравнению с алгоритмами SVM, где группирование не применяется.
Для диагностики каталитического нейтрализатора, различные входные параметры могут подаваться в SVM. В предыдущих моделях, оцененный коэффициент передачи каталитического нейтрализатора наряду с массой воздуха и температурой используются для построения модели SVM. В настоящем описании, в большей степени фундаментальные и отличительные параметры, известные должными меняться со старением каталитического нейтрализатора, используются для построения модели SVM, которые повышают надежность и эксплуатационные качества контроля каталитического нейтрализатора по сравнению с предыдущими моделями SVM. В одном из примеров, входные параметры могут включать в себя полную FM, потребленную для реакции с накопленным кислородом в каталитическом нейтрализаторе, до переключения расположенного ниже по потоку датчика HEGO. В дополнительном примере, входные параметры могут включать в себя полную FM, впрыснутую вслед за событием DFSO (например, при которой каталитические нейтрализаторы становятся насыщенными кислородом) до переключения расположенного ниже по потоку датчика HEGO (например, переключения с обеднения на обогащение). Например, FM, впрыснутая в насыщенный кислородом каталитический нейтрализатор после события DFSO до переключения расположенного ниже по потоку датчика HEGO, может давать надежное указание ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора. Таким образом, более молодые каталитические нейтрализаторы могут демонстрировать более высокую FM, чем использованные каталитические нейтрализаторы, и пороговая FM может определяться или калиброваться под условия контроля каталитического нейтрализатора (например, температуру) для указания ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора.
Величина полной массы топлива, потребленной для реагирования с накопленным кислородом в каталитическом нейтрализаторе, может быть представлена уравнением (1):
(1)
c
start
end
in
out
Здесь, FM обозначает величину массы топлива, потребленной для реагирования с накопленным кислородом в каталитическом нейтрализаторе, после окончания события DFSO в t до переключения датчика HEGO в t. AM обозначает массовый расход воздуха, поступающий в каталитический нейтрализатор (например, измеренный датчиком 120 MAF и/или датчиком 70), ϕ представляет эквивалентное топливо/воздушное соотношение, а подстрочный индекс 'in' и 'out' обозначают положения до и после каталитического нейтрализатора в среднем слое (для систем частичного объема) или выхлопной трубе (например, для систем полного объема). ϕ может измеряться расположенным выше по потоку датчиком топливо-воздушного соотношения, таким как датчик UEGO (например, датчик 126), а ϕ может оцениваться по расположенному ниже по потоку датчику HEGO (например, датчику 76).
Предыдущие модели IAF используют аппроксимацию для емкости накопления кислорода в каталитическом нейтрализатора согласно уравнению (2):
(2)
stoic
in
in
in
В уравнении 2, AF представляет стехиометрическое топливо-воздушное соотношение, а ϕ представляет эквивалентное топливо-воздушное соотношение в питающем газе каталитического нейтрализатора. ϕ, например, может оцениваться по показанию датчика UEGO. Согласно уравнению (2), IAF может быть отрицательным в условиях обеднения (например, φ<1) и положительным в условиях обогащения. Соответственно, интеграция на периоде времени может порождать ошибку вычисления IAF, в частности, если скорость, с которой AF переходит с обеднения на обогащение, является медленной. Для уменьшения этой ошибки, мониторы IAF используют калибруемую уставку AF для периода времени, где датчик еще показывает обеднение, а затем, на основе калибруемого значения, переключается на значение датчика UEGO. Уставка AF является дополнительным параметром, который привносит ошибку аппроксимации, а также дополнительную сложность в модель контроля каталитического нейтрализатора.
В настоящей модели полной массы топлива, отрицательные значения подынтегрального выражения в уравнении (1) могут избегаться посредством вычисления полной величины массы топлива (FM), впрыснутой в каталитический нейтрализатор, вслед за событием DFSO до переключения датчика HEGO. Модификация уравнения (1), FM может рассчитываться с использованием уравнения (3):
(3)
stoich
in
Интегрирование в уравнении (3) повышает надежность и точность контроля каталитического нейтрализатора посредством уменьшения ошибки аппроксимации и сложности модели по сравнению с предыдущими моделями IAF. Более того, вычисление FM не является зависящим от AF, и, таким образом, менее чувствительно к типу топлива. Так как подынтегральное выражение модели является зависимым от измеренного датчиком ϕ, а не калиброванной уставки AF, модель менее чувствительная к задержкам распространения. Кроме того еще, в отличие от подходов контроля IAF, контроль каталитического нейтрализатора на основании уравнения (3) может выполняться во время продувки паров топлива.
В случае повышенных задержек распространения, например, в лимузине или другом большом транспортном средстве, где расстояние между расположенным выше по потоку датчиком топливо-воздушного соотношения и датчиком топливо-воздушного соотношения ниже по потоку от системы последующей очистки велико по сравнению с наделенными более стандартными размерами транспортными средствами, уравнение (3) может быть модифицировано:
(4)
d
В уравнении (4), t представляет задержку распространения, которая может вычисляться на основании массового расхода воздуха и расстояния между расположенными выше по потоку и ниже по потоку датчиками топливо-воздушного соотношения согласно уравнению (5):
(5)
В уравнении 5, ρ может быть средней плотностью газов, вычисленной с использованием закона идеального газа, S может быть средней площадью поперечного сечения выхлопной трубы между расположенными выше по потоку и ниже по потоку датчиками топливо-воздушного соотношения (например, датчиком 126 UEGO или датчиком 70 и датчиком 76 HEGO). AM может меняться со временем, например, в зависимости от нажатия педали акселератора водителем и эксплуатации транспортного средства вслед за DFSO до переключения HEGO. Таким образом, посредством учета задержки распространения с использованием уравнения (5), представленная модель контроля каталитического нейтрализатора может быть расширена и применяться к широкому диапазону конфигураций последующей очистки с UEGO/HEGO. Например, модель может применяться к системам частичного объема и полного объема, а также большим системам транспортного средства, таким как лимузин.
В альтернативном варианте осуществления, моменты t1 и t2 времени в вышеприведенных уравнениях могут компенсировать временную задержку с помощью альтернативного подхода.
Фиг. 2 показывает примерный график 200 данных классификации FM с использованием алгоритма SVM с нечеткой кластеризацией C средних, который классифицирует данные на две отдельные группы, каталитический нейтрализатор 210 полного срока полезного действия (FUL) 210 и пограничный каталитический нейтрализатор 230. В этом примере, набор измерительных точек FM, например, рассчитанных по уравнению (3), был применен к алгоритму SVM. С использованием алгоритма SVM плоскость 220 линейной классификации SVM оптимально делит измерительные точки на два класса. В этом примере, модель SVM добивается точности 98,95%, с двумя неправильными классификациями каталитического нейтрализатора FUL и одной неправильной классификацией пограничного каталитического нейтрализатора из 143 выборок из каждой группы. Как показано, неправильно классифицированные измерительные точки встречаются около плоскости классификации. Вследствие шума сигнала и аппроксимации модели, и так как ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора является непрерывным процессом, могут появляться ошибки классификации, близкие или прилегающие к плоскости классификации.
С обращением к фиг. 3, она иллюстрирует график 300 данных классификации FM для того же самого набора данных FM, но с использованием алгоритма SVM с нечеткой кластеризацией C средних и с учетом буферной зоны 254 или полосы вокруг плоскости классификации. Буферная зона 254 может быть калибруемой на основании распределения данных, группирования допусков для неправильной классификации, и тому подобного. Выбор более широкой буферной зоны, до некоторой степени, может повышать точность, но, одновременно, может сокращать количество измерительных точек, для которых могут выполняться диагностирования. Следовательно, калибровка может зависеть от компромисса между устойчивостью к ошибкам и требуемой частоте обнаружения. Измерительные точки, попадающие в буферную зону 254 вокруг плоскости классификации, не классифицируются (например, никакое решение не принимается о том, принадлежат ли измерительные точки в буферной зоне к классу FUL или пограничному классу). Посредством включения в состав буферной зоны 254, определенной плоскостями 250 классификации, неправильные классификации, близкие или прилегающие к плоскости классификации, могут сокращаться, а точность модели может повышаться. В примере, показанном на фиг. 3, точность модели повышается до 100%. Распределение 400 гистограммы, соответствующее классификации SVM по фиг. 3, проиллюстрировано на фиг. 4, показывающей распределение расстояний точек от плоскости классификации SVM. Точность 100% модели доказана двумя распределениями для пограничного каталитического нейтрализатора 420 и каталитического нейтрализатора 430 FUL, разделенными по каждую сторону от нулевого расстояния. Для каждой данной измерительной точки, модель SVM предсказывает, принадлежит ли она к классу FUL или пограничному классу. В дополнительных примерах, чтобы избежать неправильной классификации состояния каталитического нейтрализатора, предыстория системы каталитического нейтрализатора может учитываться посредством использования взвешенной суммы предсказаний из последних пяти (или любого калибруемого количества) случаев, чтобы принимать решение для текущего наблюдения. В качестве примера, веса могут выбираться, чтобы давать более высокий вес более поздним выходным сигналам. Далее, с обращением к фиг. 5, она иллюстрирует примерный способ 500, показанный для инициирования контроля каталитического нейтрализатора вслед за событием DFSO. Двигатель может эксплуатироваться по существу на стехиометрии до события DFSO. Способ 500 начинается на 510, где оцениваются и/или измеряются условия эксплуатации транспортного средства, такие как условия включения, крутящий момент двигателя, скорость транспортного средства, состояние заряда аккумуляторной батареи, и тому подобное. На 520, способ 500 определяет, удовлетворены ли условия входа в DFSO. Условия входа в DFSO могут быть основаны на различных условиях эксплуатации транспортного средства и двигателя, оцененных и/или измеренных на 510. В частности, способ 500 может использовать комбинацию одного или более из скорости транспортного средства, ускорения транспортного средства, числа оборотов двигателя, нагрузки двигателя, положения дросселя, положения педали, положения передачи трансмиссии и различных других параметров для определения, были ли удовлетворены условия входа в DFSO, на 520. В одном из примеров, условия входа в DFSO могут быть основаны на числе оборотов двигателя ниже порогового числа оборотов двигателя. В еще одном примере, условия входа в DFSO могут быть основаны на нагрузке двигателя ниже порогового числа оборотов двигателя. В еще одном другом примере, состояние DFSO может быть основано на положении педали акселератора.
Если условия входа в DFSO удовлетворены на 520, способ 500 переходит на 530 и запускает в работу DFSO. Во время DFSO, двигатель эксплуатируется без впрыска топлива наряду с тем, что двигатель вращается и прокачивает воздух через устройство снижения токсичности выбросов. В течение этого времени, каталитические нейтрализатор в устройстве снижения токсичности выбросов реактивируются кислородом.
Событие DFSO может продолжать существовать до тех пор, пока не удовлетворены условия для выхода из DFSO. В еще одном примере, событию DFSO может даваться возможность на основании нажатия педали акселератора водителем или достижения скоростью транспортного средства пороговой скорости транспортного средства. Если не удовлетворены условия для окончания DFSO на 540, способ 500 продолжает контролировать различные рабочие параметры двигателя и транспортного средства, которые могут указывать окончание события DFSO. Например, способ 500 может контролировать положение педали водителя. Как только удовлетворены условия для выхода из DFSO на 540, например, в ответ на нажатие педали акселератора водителем, достижение скоростью транспортного средства порогового значения и/или достижение нагрузкой двигателя порогового значения, способ 500 переходит на 550.
TH
TH
TH
TH
TH
TH
На 550, способ 500 определяет, удовлетворены ли начальные условия контроля каталитического нейтрализатора, чтобы инициировать процедуру контроля каталитического нейтрализатора. Условия контроля каталитического нейтрализатора могут быть ассоциативно связаны с определением, насыщен ли каталитический нейтрализатор кислородом. Например, способ 500 может определять, была ли продолжительность DFSO достаточно длительной, в достаточной мере для достаточного насыщения каталитических нейтрализаторов в устройстве снижения токсичности выбросов. Указание, что событие DFSO было достаточно длительным, в достаточной мере для достаточного насыщения каталитических нейтрализаторов, может повышать точность процедуры контроля каталитического нейтрализатора. Например, если каталитический нейтрализатор в устройстве снижения токсичности выбросов был не достаточно насыщен до выполнения процедуры контроля каталитического нейтрализатора, может происходить ошибочное указание ухудшения характеристик. В качестве примера, на 552, способ 500 определяет, является ли выходное напряжение из расположенного ниже по потоку датчика HEGO меньшим, чем пороговое напряжение обеднения, V. Примером расположенного ниже по потоку датчика HEGO может быть датчик 76. Выходное напряжение датчика HEGO, являющееся меньшим, чем V, может быть одним из указаний, что продолжительность DFSO была достаточно долгой, чтобы насыщать каталитические нейтрализаторы. В качестве дополнительного примера, способ 500 дополнительно может определять, на 556, является ли выходное напряжение датчика HEGO меньшим, чем V, в течение времени, более длительного, чем пороговое время, t. Выходное напряжение датчика HEGO, являющееся меньшим, чем V, в течение времени, большего, чем t, может быть дополнительным указанием, что продолжительность DFSO была достаточно длительной, чтобы насытить каталитические нейтрализаторы.
TH
TH
TH
Если начальные условия контроля каталитического нейтрализатора удовлетворены на 550, то способ 500 продолжается на 560, где дается возможность топливоснабжения, и инициируется контроль каталитического нейтрализатора (смотрите фиг. 6). Если условия контроля каталитического нейтрализатора не удовлетворены на 550, например, если выходное напряжение расположенного ниже по потоку HEGO не является меньшим, чем V, или выходное напряжение расположенного ниже по потоку HEGO не является меньшим, чем V, в течение времени, большего, чем t, то способ 500 продолжается с 552 или 556 на 570, где дается возможность топливоснабжения без контроля. После 570, способ 500 заканчивается.
Затем, фиг. 6 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа для способа 600 для контроля каталитического нейтрализатора, который продолжается с 560. Способ 600 начинается на 604, где определяется, есть ли существенная задержка распространения. Например, если контроль каталитического нейтрализатора предназначен для лимузина, где HEGO ниже по потоку от системы последующей очистки находится дальше от расположенного выше по потоку датчика UEGO по сравнению с наделенным более стандартными размерами транспортным средством, то может существовать задержка распространения. Например, способ 600 может использовать уравнение (5) для оценки или определения задержки распространения. Если существенного распространения нет, способ 600 продолжается на 608, где интегрирование FM не корректируется на задержку распространения. Например, способ 600 может использовать уравнение (3) для вычисления FM. Если есть существенная задержка распространения, то способ 600 продолжается на 606, где он корректирует интегрирование FM на задержку распространения. Например, способ 600 может использовать уравнение (4) для вычисления FM с учетом задержки распространения. В обстановке, где задержка распространения может не определяться до того, как выполняется контроль каталитического нейтрализатора (например, поскольку задержка распространения может зависеть от расходов AM), интегрирование FM может выполняться с использованием уравнения (4) и (5). В качестве альтернативы, данные интегрирования контроля каталитического нейтрализатора могут накапливаться, и вычисление FM может корректироваться на задержку распространения после t2.
L-R,TH
L-R,TH
L-R,TH
L-R,TH
Способ 600 продолжается после 606 и 608 на 610, где выполняется интегрирование полной массы топлива, FM. В качестве примера, полная масса топлива, впрыснутая в каталитический нейтрализатор, может рассчитываться посредством интегрирования согласно уравнению (4), приведенному выше. На 620, способ 600 определяет, удовлетворены ли условия остановки контроля. Например, условие остановки контроля могут содержать выходное напряжение с расположенного ниже по потоку датчика HEGO, являющееся большим, чем пороговое значение V напряжения обеднения-обогащения. V может определяться или калиброваться для указания перехода с обеднения на обогащение. В качестве примера, V может устанавливаться в 0,45 В. Если выходное напряжение с расположенного ниже по потоку датчика HEGO не является большим, чем V, то впрыснутое топливо еще может быть реагирующим с кислородом, накопленным в каталитическом нейтрализаторе, и способ 600 может продолжать выполнение интегрирования FM на 610 в качестве части контроля каталитического нейтрализатора.
L-R,TH
Если выходное напряжение из расположенного ниже по потоку датчика HEGO является большим, чем V, то кислород в каталитическом нейтрализаторе может быть полностью прореагировавшим, как указано прорывом каталитического нейтрализатора, и способ 600 продолжается на 630, где интегрирование FM останавливается. После остановки интегрирования FM, способ 600 продолжается на 660, где оценивается ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора. В качестве дополнительного примера, событие контроля каталитического нейтрализатора может прерываться операцией транспортного средства, например, еще одно событие DFSO может возникать до того, как может быть удовлетворено условие остановки контроля. Если контроль каталитического нейтрализатора прерывается до того, как удовлетворено условие остановки контроля, то способ 600 возвращается в способ 500 после 560, и способ 500 заканчивается.
Далее, с обращением к фиг. 7, она иллюстрирует способ 700 для оценки ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора по данным интегрирования FM. Способ 700 начинается на 710, где он применяет данные FM к модели SVM, применяющей алгоритм группирования данных и содержащей буферную зону, калиброванную вокруг ее плоскости классификации. Как описано выше, фиг. 3 иллюстрирует примерную модель SVM, содержащую алгоритм группирования и буферную зону вокруг ее плоскости классификации. Если данные FM удовлетворяют классу пограничного каталитического нейтрализатора (например, пограничной области 260 на фиг. 3) на 720, то способ 700 переходит на 730, где устанавливается флажковый признак неисправности. Если данные FM удовлетворяют классу срока полезного действия на 740 (например, области 240 на фиг. 3), то способ 700 переходит на 750, где устанавливается флажковый признак прохождения проверки. Если данные FM классифицированы в пределах буферной зоны (например, буферной зоны 254 на фиг. 3) на 760, то способ 700 переходит на 770, где устанавливается флажковый признак отсутствия решения. В качестве примера, система контроля каталитического нейтрализатора может выполнять множество классификаций, соответствующих множеству событий DFSO, для того чтобы точно и надежно классифицировать состояние ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора. В частности, большее количество классификаций может выполняться, если каталитический нейтрализатор классифицирован в пределах буферной зоны или около буферной зоны, по сравнению с тем, если классификация каталитического нейтрализатора очевидно попадает в пределы пограничной области или области срока полезного действия. В качестве примера, результаты из множества классификаций могут усредняться или статистически комбинироваться с использованием известных способов, чтобы оценивать ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора. В качестве дополнительного примера, большее количество классификаций может выполняться, когда каталитический нейтрализатор классифицирован в качестве FUL или в пределах буферной зоны, для того чтобы точнее диагностировать пограничный каталитический нейтрализатор.
Соответственно, на основании классификации данных FM с помощью модели SVM, указание может выдаваться водителю транспортного средства, например, через устройство 136 отображения группы. Например, если флажковый признак неисправности установлен, может выдаваться предупредительная индикация, уведомляющая водителя об ухудшении характеристик каталитического нейтрализатора. В качестве дополнительного примера, если классификация SVM определяет, что каталитический нейтрализатор еще находится в пределах своего срока полезного действия, и установлен флажковый признак прохождения проверки, индикация может не выдаваться водителю транспортного средства. В качестве дополнительного примера, если контроль каталитического нейтрализатора дает в результате классификацию в пределах буферной зоны, предупредительная индикация, уведомляющая водителя о предстоящем ухудшении характеристик каталитического нейтрализатора, может выдаваться. Способ 700 возвращается на 660 после 730, 750, и 770. Далее, возвращаясь в способ 600 после 660, контроль каталитического нейтрализатора может останавливаться, и двигатель может возвращаться к обедненной/стехиометрической работе двигателя на 670. После 670, способ 600 возвращается в способ 500 после 560, где способ 500 заканчивается.
Таким образом, способ контроля рабочих характеристик каталитического нейтрализатора может содержать применение набора показаний параметров для данной выборки к машине опорных векторов, чтобы формировать выходной сигнал классификации, группирование набора показаний параметров для сокращения количества опорных векторов, вычисление полной массы топлива, сопровождающей перекрытие топлива при замедлении и переключение датчика кислорода отработавших газов, и указание ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора на основании полной массы топлива. Машина опорных векторов может включать в себя плоскость классификации для формирования выходного сигнала классификации, а применение набора показаний параметров может содержать определение буферной зоны вокруг плоскости классификации машины опорных векторов, где выходной сигнал классификации не формируется. Вычисление полной массы топлива может быть основано на универсальном датчике кислорода отработавших газов, расположенном выше по потоку от каталитического нейтрализатора, и может содержать интегрирование произведения массового расхода воздуха и топливо-воздушного соотношения после события перекрытия топлива при замедлении до переключения подогреваемого датчика кислорода отработавших газов.
Датчик кислорода отработавших газов может быть датчиком частичного объема или датчиком полного объема, а переключение датчика кислорода отработавших газов может содержать показание подогреваемого датчика кислорода отработавших газов ниже порогового напряжения обеднения и/или показание подогреваемого датчика кислорода отработавших газов ниже порогового напряжения обеднения в течение порогового времени. Вычисление полной массы топлива дополнительно может содержать интегрирование полной массы топлива, впрыснутого после события перекрытия топлива при замедлении и переключения датчика кислорода отработавших газов до порогового времени окончания, пороговое время окончания соответствует тому, когда датчик кислорода отработавших газов пересекает пороговое значение напряжения обеднения-обогащения. Вычисление полной массы топлива дополнительно может содержать интегрирование полной массы топлива, впрыснутой после события перекрытия топлива при замедлении и переключения датчика кислорода отработавших газов до порогового времени окончания минус задержка распространения. Задержка распространения может определяться на основании расстояния между универсальным датчиком кислорода отработавших газов и датчиком кислорода отработавших газов, и дополнительно может определяться на основании массового расхода воздуха в каталитический нейтрализатор. Контроль рабочих характеристик каталитического нейтрализатора может содержать контроль рабочих характеристик каталитического нейтрализатора в двигателе с наддувом.
В качестве еще одного примера, способ для двигателя, имеющего каталитическое устройство и датчик топливо-воздушного соотношения ниже по потоку от каталитического устройства, может содержать выполнение события перекрытия топлива, в то время как двигатель вращается и прокачивает воздух через каталитическое устройство, затем, повторное инициирование впрыска топлива, если событие перекрытия топлива продолжалось достаточно долго, чтобы датчик топливо-воздушного соотношения показывал за пределы порогового значения обеднения, оценку полной массы воздуха, поданной в каталитическое устройство от повторного инициирования впрыска топлива до перехода с обеднения на обогащение расположенного ниже по потоку датчика топливо-воздушного соотношения минус задержка распространения, применение оцененной массы топлива к машине опорных векторов, чтобы сформировать выходной сигнал классификации и указание ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора на основании выходного сигнала классификации.
Оценка полной массы топлива, поданной в каталитическое устройство, может содержать оценку полной массы топлива на основании массового расхода воздуха в каталитическое устройство и расположенного выше по потоку датчика топливо-воздушного соотношения. Более того, машина опорных векторов может включать в себя алгоритм группирования для сокращения количества опорных векторов, определяющих плоскость классификации, и задержка распространения может определяться на основании расстояния между расположенным выше по потоку датчиком топливо-воздушного соотношения и расположенным ниже по потоку датчиком топливо-воздушного соотношения. Кроме того еще, скорость изменения массового расхода воздуха может поддерживаться ниже пороговой скорости изменения.
TH
L-R,TH
Далее, с обращением к фиг. 8, она иллюстрирует временную диаграмму 800, показывающую тенденции в условиях эксплуатации транспортного средства для выполнения способа контроля каталитического нейтрализатора после события DFSO. Изменения мгновенной массы 810 топлива двигателя от обогащенной до обедненной работы показаны около стехиометрической FM 814, топливо-воздушное соотношение 820 расположенного выше по потоку UEGO во время обогащенной и обедненной работы графически изображено около стехиометрического топливо-воздушного соотношения 824 UEGO, и напряжение 830 расположенного ниже по потоку HEGO во время обогащенной и обедненной работы графически изображено около стехиометрического топливо-воздушного соотношения 834 HEGO. Более того, пороговое напряжение обеднения, V, графически изображено на 836, а пороговое напряжение перехода с обеднения на обогащение, V, графически изображено на 838. К тому же, на фиг. 8 показаны изменения массы воздуха, AM 840, поступающей в каталитический нейтрализатор, скорость изменения AM, 850, и полная (интегральная) масса топлива, 860. Также на фиг. 8 графически изображены уровень стехиометрической AM, 844, и пороговые скорости изменения AM, 844 и 856. Примерные сигналы топливо-воздушного соотношения, показанные на фиг. 8, могут быть сигналами с HEGO, UEGO или любых пригодных датчиков отработавших газов.
TH
TH
TH
TH
TH
До t1, транспортное средство может быть работающим при стехиометрической эксплуатации двигателя. В t1, может инициироваться событие DFSO, например, во время движения накатом вниз по склону, давая в результате падение мгновенной массы 810 топлива, и уменьшение топливо-воздушного соотношения как на UEGO, так и HEGO, соответственно, выше по потоку и ниже по потоку от каталитического нейтрализатора. Как показано на фиг. 8, реакция топливо-воздушного соотношения HEGO может быть более медленной, чем реакция топливо-воздушного соотношения UEGO. Событие DFSO может продолжать существовать до тех пор, пока не удовлетворены условия для выхода из DFSO. Например, событие DFSO может заканчиваться, как показано в t3, на основании нажатия педали акселератора водителем или достижение скоростью транспортного средства пороговой скорости транспортного средства, где мгновенная масса 810 топлива возрастает выше уровней стехиометрической работы двигателя. Как описано выше, инициируется или нет процедура контроля каталитического нейтрализатора, зависит от того, была ли продолжительность DFSO достаточно длительной, чтобы в достаточной мере насыщать каталитические нейтрализаторы в устройстве очистки выбросов. Достаточное насыщение каталитического нейтрализатора может определяться начальными условиями контроля, такими как тем, являются ли показания расположенного ниже по потоку датчика топливо-воздушного соотношения в достаточной мере обедненными (например, ниже порогового напряжения 836, V) в течение достаточно длительного времени (например, большего, чем пороговое время t). В t2, топливо-воздушное соотношение HEGO снижается ниже V 836 и остается ниже V до t3, после которого проходит пороговое время t, таким образом, инициируя контроль каталитического нейтрализатора.
L-R,TH
В t3, контроль каталитического нейтрализатора может начинаться, так как начальные условия контроля каталитического нейтрализатора удовлетворены, как описано выше. В ответ на нажатие педали акселератора водителем при впрыске FM, топливо-воздушное соотношение 820 UEGO начинает возрастать в t3, а напряжение 830 HEGO начинает повышаться в какой-то момент после t3. К тому же, полная FM 860 начинает монотонно возрастать, так как интегрирование мгновенной массы топлива начинается во время контроля каталитического нейтрализатора. Контроль каталитического нейтрализатора продолжается до t5, когда напряжение 830 HEGO повышается выше порогового напряжения V перехода с обеднения на обогащение, сигнализируя о прорыве каталитического нейтрализатора. На t5, контроль каталитического нейтрализатора останавливается, и эксплуатация двигателя может возвращаться к стехиометрической работе для снижения количества углеводородных выбросов. Таким образом, после t5, мгновенная масса 810 топлива, топливо-воздушное соотношение 820 UEGO и напряжение 830 HEGO возвращаются на стехиометрические уровни. Более того, полная FM 860 сбрасываться в 0 в t5 после накопления данных полной FM для применения к модели SVM и для оценки ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора.
Во время инициирования DFSO и нажатия педали акселератора водителем, скорость изменения AM 850 может ограничиваться ниже пороговых значений 854 и 856, соответственно. Например, пороговые значения 854 и/или 856 могут калиброваться, так чтобы датчик UEGO ограничивался пороговым значением лямбда, где лямбда может быть отношением топливо-воздушного соотношения к стехиометрическому топливо-воздушному соотношению. Например, пороговое значение лямбда может быть меньшим, чем 2,5. Выше порогового значения лямбда, датчик UEGO может не быть надежным. Например, топливо-воздушное соотношение может находиться вне диапазона достоверного измерения датчика UEGO, когда лямбда находится выше порогового значения лямбда.
start
end
start
end
d
d
Как описано выше в уравнениях с (3) по (5), масса топлива, впрыснутая в каталитический нейтрализатор может оцениваться посредством интегрирования произведения топливо-воздушного соотношения UEGO и массы топлива, поступающей в каталитический нейтрализатор от t после события DFSO до переключения датчика HEGO с обеднения на обогащение в t. На фиг. 8, t3 может соответствовать t, а t5 может соответствовать t. Как показано в примерном сценарии по фиг. 8, задержка t распространения может существовать вследствие расстояния между расположенным выше по потоку датчиком UEGO и расположенным ниже по потоку датчиком HEGO. Задержка распространения может оцениваться согласно уравнению (5). Затем, согласно уравнению (4), интегрирование FM выполняется от окончания события DFSO в t3 до t4 (например, t5-t).
Как показано на фиг. 8, задержка распространения может влиять на контроль каталитического нейтрализатора, поскольку прорыв каталитического нейтрализатора может не измеряться быстрореагирующим образом расположенным ниже по потоку датчиком HEGO вследствие длины расстояния, на котором он расположен от расположенного выше по потоку датчика UEGO. В этом случае, если задержка распространения не учитывается, контроль каталитического нейтрализатора может переоценивать количество топлива, впрыскиваемого в каталитический нейтрализатор и реагирующего с кислородом, накопленным в каталитическом нейтрализаторе до прорыва каталитического нейтрализатора. В качестве примера, пограничный каталитический нейтрализатор с ухудшенными характеристиками может неправильно классифицироваться в качестве каталитического нейтрализатора в сроке полезного действия, если задержка распространения велика и не учитывается в способе контроля каталитического нейтрализатора, давая в результате повышенные выбросы углеводородов.
in
Заштрихованная область 826 представляет интеграл сигнала UEGO (например, член ϕ в уравнении (4)) с t3 до t4, учитывающий задержку распространения, и соответствующая полная FM 860 с t3 до t4 показана посредством 866. Если задержка распространения не учитывается, интегральный сигнал UEGO оценивался бы с t3 до t5 (например, по уравнению (3)), как показано суммированием заштрихованных областей 826 и 828. Соответствующая полная FM 860 с t3 до t5 показана посредством 868. Если заштрихованная область 828 (являющаяся результатом задержки распространения) является существенной относительно заштрихованной области 826, то ухудшение каталитического нейтрализатора может не определяться достоверно, как представлено расхождением между 868 и 866. Таким образом, посредством учета задержки распространения в способе контроля каталитического нейтрализатора согласно уравнениям (4) и (5), ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора может определяться достоверно. После того, как оценена масса топлива, впрыснутая в каталитический нейтрализатор, модель SVM может применяться, как описано выше и как показано на фиг. 3. Например, если вычисленная масса топлива попадает в пределы пороговой области 260, то может выдаваться указание ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора.
Таким образом, система для контроля устройства снижения токсичности выбросов, присоединенного к двигателю внутреннего сгорания, содержит датчик топливо-воздушного соотношения, присоединенный ниже по потоку от объема материала каталитического нейтрализатора устройства снижения токсичности выбросов, систему управления, имеющую машинно-читаемый носитель с командами, закодированными на нем. Команды могут содержать команды для инициирования перекрытия топлива при замедлении на основании рабочего состояния двигателя, вслед за перекрытием топлива при замедлении, команды для начинания топливоснабжения в ответ на нажатие педали акселератора водителем, после нажатия педали акселератора водителем, команды для оценки суммарной величины массы топлива, поданной от начала топливоснабжения до переключения датчика топливо-воздушного соотношения с обеднения на обогащение минус задержка распространения, команды для применения машины опорных векторов, чтобы формировать выходной сигнал классификации, и команды для указания ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора на основании выходного сигнала классификации. Машина опорных векторов может включать в себя алгоритм группировки для сокращения количества опорных векторов, определяющих плоскость классификации, и зону буферизации вокруг плоскости классификации, в которое не формируются выходной сигнал классификации.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машинно-читаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.