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用于排气 氧 传感器操作的方法和系统

阅读：1035发布：2020-10-25

专利汇可以提供用于排气氧传感器操作的方法和系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及用于排气氧传感器操作的方法和系统。提供了用于在车辆的预交付阶段和交付后阶段中的每个期间激活通用排气氧(UEGO)传感器的方法和系统。在一个示例中，方法可以包括在预交付阶段期间，在发动机起动之后，使用经由耦接到UEGO传感器的加热器流动的较低电流加热UEGO传感器，并且在交付后阶段期间，在发动机起动之后，一旦排气温度达到阈值温度，使用经由耦接到UEGO传感器的加热器流动的较高电流加热UEGO传感器。，下面是用于排气氧传感器操作的方法和系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种方法，包括：
在车辆预交付阶段期间，
以第一较低增益反馈控制氧传感器加热器元件至设定点温度；以及
在车辆交付后阶段期间，
以第二较高增益反馈控制所述氧传感器加热器元件至所述设定点温度。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述车辆预交付阶段期间维持火花正时独立于排气温度，并且在所述车辆交付后阶段期间，响应于低于阈值排气温度，从最大制动扭矩延迟火花正时。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述车辆预交付阶段期间延迟火花正时包括自发动机从静止起动后的第一发动机循环延迟火花正时达一定数目的发动机循环，直到所述排气温度超过所述阈值温度。
4.根据权利要求2所述的方法，其中在所述车辆交付后阶段期间施加的火花延迟量基于相对于所述阈值温度测量的排气温度，随着所述排气温度降至所述阈值温度以下，所述火花延迟量增加。
5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：在所述车辆预交付阶段期间，响应于所述发动机起动，向所述氧传感器加热器供应引起第一较低电流的第一较低电压，并且在所述车辆交付后阶段期间，响应于所述发动机起动，在排气温度超过所述阈值温度之后，供应引起第二较高电流的第二较高电压通过所述氧传感器加热器元件。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：在所述车辆预交付阶段期间通过所述氧传感器加热器元件供应所述第一较低电流直到达到所述设定点温度，并且在所述车辆交付后阶段期间供应所述第二较高电流通过所述氧传感器加热器元件直到达到所述设定点温度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述氧传感器加热器元件耦接到排气氧传感器，其中所述设定点温度包括氧传感器激活温度，所述方法进一步包括，在所述车辆预交付阶段期间，当所述氧传感器的温度低于所述氧传感器激活温度时，基于排气温度、发动机速度、发动机负载和发动机温度中的每个估计排气催化剂活性，所述排气催化剂活性独立于由所述氧传感器估计的排气氧含量进行估计，并且在所述氧传感器加热器元件的所述温度高于所述氧传感器激活温度之后，基于所述排气氧含量、所述排气温度、所述发动机速度、所述发动机负载和所述发动机温度中的每个估计排气催化剂活性。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：在所述车辆预交付阶段期间，当所述氧传感器的所述温度低于所述氧传感器激活温度时，经由开环控制调节发动机燃料供给，并且在所述氧传感器的所述温度高于所述氧传感器激活温度之后，转换为经由闭环控制对所述发动机供给燃料。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述车辆预交付阶段包括所述车辆在组装厂中或代理商处操作，并且其中所述车辆交付后阶段包括所述车辆在所述组装厂外或所述代理商处操作。
10.一种车辆系统，包括：
车辆；
包括汽缸的发动机；
排气系统，其包括排气催化剂、排气温度传感器、氧传感器和加热器，所述加热器包括具有电源的电路和耦接到所述氧传感器的开关；
耦接到所述汽缸的火花塞；
具有存储在非暂态存储器上的计算机可读指令的控制器，所述计算机可读指令用于：
在所述车辆在组装厂中操作时的第一发动机起动期间，
用处于标称正时的火花并且用流过所述氧传感器加热器的第一较低电流操作所述发动机，直到所述氧传感器的温度达到阈值温度，其中所述第一起动包括所述发动机的热起动和冷起动；以及
在所述车辆在所述组装厂外操作时的第二发动机冷起动期间，
用从所述标称正时延迟的火花正时操作所述发动机直到排气温度超过阈值排气温度，并且然后使第二较高电流流过所述氧传感器加热器直到所述氧传感器温度达到所述阈值温度。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器进一步包括用于以下的指令：在所述车辆在所述交付后阶段中操作时的第二发动机热起动期间，用处于独立于所述排气温度的所述标称正时的火花正时操作所述发动机，并且增加施加到所述氧传感器的电压以使所述第二较高电流流过所述氧传感器加热器直到所述氧传感器温度达到所述阈值温度。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器进一步包括用于以下的指令：在所述第二发动机冷起动期间，在第一发动机循环和其后的一定数目的发动机循环内，用从所述标称正时延迟的火花正时操作所述发动机直到所述排气温度达到所述阈值排气温度，并且然后在所述标称正时处恢复火花正时。
13.根据权利要求11所述的系统，其中在所述第一发动机起动期间，施加到所述氧传感器的所述电压减小以使所述第一较低电流流过所述氧传感器加热器持续第一较长持续时间，并且其中在所述第二发动机热起动和冷起动期间，施加到所述氧传感器的所述电压增加以使所述第二较高电流流过所述氧传感器加热器达第二较短持续时间。
14.根据权利要求10所述的系统，其中在所述第二发动机冷起动期间，施加的火花延迟量基于感测的排气温度，随着所述感测的排气温度降至所述阈值排气温度以下，所述火花延迟量增加。
15.根据权利要求11所述的系统，其中所述控制器进一步包括用于以下的指令：在所述第一发动机起动期间，施加第一较低增益以反馈控制所述氧传感器加热器的温度到设定点温度，并且在所述第二发动机冷起动和热起动期间，响应于所述设定点温度施加第二较高增益以反馈控制所述氧传感器加热器的所述温度。

说明书全文

用于排气氧 传感器操作的方法和系统

技术领域

[0001] 本说明书总体上涉及用于在车辆的预交付(pre-delivery)阶段和交付后(post-delivery)阶段中的每个期间调节通用排气氧(UEGO)传感器的激活(activation)的方法和系统。

背景技术

[0002] 在车辆的预交付阶段期间，即在车辆已经在组装厂组装之后，并且在车辆离开该组装厂之前，可以对每个车辆子系统进行测试以确保在交付车辆给顾客时每个子系统起作用。在车辆组装之后并且在车辆销售之前可能发生的车辆发动机的第一次钥匙接通事件可以与发动机绿色起动状况相关联。在预交付阶段期间，车辆可以被起动并移动多次。车辆系统可以包括用于发动机排气空燃比控制的一个或多个氧传感器，诸如通用排气氧(UEGO)传感器。在发动机钥匙接通时，可以操作UEGO传感器加热器以将该传感器加热到阈值温度，从而激活传感器。在激活UEGO传感器之前，控制器可以经由开环控制(即，不接收来自传感器的输入)调节发动机燃料供给，并且在UEGO传感器激活之后，控制器可以切换到发动机燃料供给的闭环控制(即，具有来自传感器的输入)。

[0003] 提供了用于热激活UEGO传感器的各种方法。在一个示例中，如US20070271904所示，Shouda等人教导延迟UEGO传感器的加热，直到排气温度增加到阈值以上并且水凝结不能再发生在UEGO传感器元件上。在发动机起动后的一定时段内，通过延迟点火正时增加排气温度。通过减少UEGO传感器元件上的水凝结并通过延迟UEGO传感器加热，可以减少由于突然的温度变化而引起的UEGO传感器元件的破裂。

[0004] 然而，本文的发明人已经认识到上述方法的潜在缺点。作为一个示例，在车辆的预交付阶段期间，车辆在较短的持续时间内操作，这对于所需的排气温度增加而言可能不允许足够的发动机操作时间。在Shouda等人所示的方法中，可能必须调节发动机的操作参数(诸如火花正时)以便增加排气温度，然而，在预交付阶段期间，多个车辆系统可能被测试，并且可能不希望修改发动机操作参数。此外，延迟点火正时增加了燃料消耗。另一方面，如果在预交付阶段中在短暂但频繁的发动机操作期间加速加热UEGO传感器，则在传感器元件上形成的水冷凝物可能导致传感器中的裂缝。在发动机冷起动状况期间，UEGO传感器加热期间传感器元件中裂缝形成的可能性可能甚至更高。传感器劣化可能导致保修问题，并可能导致排气排放劣化。

发明内容

[0005] 在一个示例中，上述问题可以通过一种发动机方法解决，该方法包括：在车辆预交付阶段期间，以第一较低增益反馈控制氧传感器加热器元件至设定点温度，并且在车辆交付后阶段期间，以第二较高增益反馈控制氧传感器加热器元件至设定点温度。以这种方式，通过调节电压电平以提供较低的电流以在较长的时段内逐渐加热UEGO传感器，可以在传感器元件破裂的可能性降低的情况下激活传感器。

[0006] 作为一个示例，在车辆的预交付阶段期间，当车辆在频繁的较短持续时间内操作时，引起第一较低电流的较低电压可以施加到UEGO加热器以加热UEGO传感器元件。UEGO加热器传感器元件的温度可以以第一较低增益反馈控制到设定点温度(诸如UEGO传感器的激活温度)。由于较低的电流和较低的增益，UEGO传感器可能需要较长的时间才能达到激活温度，然而，这可能是可以接受的，因为车辆尚未交付给顾客，并且由于排放控制在此时不太严格。当UEGO传感器缓慢加热到激活温度时，可以使用开环燃料供给控制，并且一旦UEGO传感器被激活并且能够测量排气氧水平，则可以启用闭环燃料控制。在车辆的交付后阶段期间，当车辆操作更长的持续时间以允许发动机部件的充分预热时，引起第二较高电流的较高电压可以施加到UEGO加热器以加热UEGO传感器元件。此外，可以以第二较高增益将UEGO传感器加热器元件的温度反馈控制到设定点温度，以便加速UEGO传感器加热，使得闭环燃料控制可以在发动机起动之后的较短时间内启用。此时，由于车辆已交付给顾客并且由于此时排放控制更加严格，因此可能需要加速的传感器加热。在排气温度低于阈值时的状况期间，火花正时也可以从标称火花正时延迟以加速发动机排气加热，使得排气系统中的水可以蒸发而不是冷凝在传感器上。

[0007] 以这种方式，通过在车辆的预交付阶段期间使用较低的电流加热UEGO传感器元件，UEGO传感器元件可以在较长的时间段内缓慢加热，同时在组装厂处UEGO传感器破裂和劣化的可能性降低。当车辆在组装厂中时，使用较低增益获得传感器的设定点温度的技术效果是发动机操作参数可能不必为了降低UEGO传感器元件破裂的可能性而被改变。除了改进燃料经济性外，在交付前阶段期间例行执行的车辆子系统测试不会受到干扰。相比之下，通过在车辆的交付后阶段期间转换到较高的传感器温度增益，当车辆离开组装厂时可以加速UEGO传感器加热，从而使得能够更快转换到使用发动机燃料供给的反馈控制。当车辆与顾客在一起时，这改进了燃料经济性和排放性能。总体而言，通过在预交付和交付后车辆阶段期间使用UEGO加热器电流的不同值，可以优化UEGO传感器激活，同时降低UEGO传感器劣化的可能性。

[0008] 应该理解的是，提供上面的概述是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围由随附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面或在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

[0009] 图1示出了包括排气氧传感器的示例发动机系统。

[0010] 图2示出了示例UEGO传感器的示意图。

[0011] 图3示出了说明能够被实施为在车辆的预交付阶段和交付后阶段中的每个阶段期间调节UEGO传感器的加热的示例方法的流程图。

[0012] 图4示出了根据本公开的在车辆的预交付阶段和交付后阶段期间的UEGO传感器的预热的示例。

具体实施方式

[0013] 以下描述涉及用于在具有内燃发动机的车辆的预交付阶段和交付后阶段中的每个阶段期间调节发动机起动时的UEGO传感器的加热的系统和方法。氧传感器可以被设置在进气通道或排气通道中，如图1的发动机系统所示。图2示出了可以在发动机起动时被加热到激活温度的氧传感器的示意图。发动机控制器可以被配置为执行控制例程，诸如图3的示例例程，以在车辆的预交付阶段和交付后阶段期间不同地调节UEGO传感器的加热。在图4中示出了在车辆的预交付阶段和交付后阶段中的每个阶段期间的UEGO传感器的示例预热。

[0014] 图1是示出包括发动机系统101的车辆系统100的示意图。车辆系统可以是进一步包括用于操作车辆的电动马达的混合动力车辆系统。图1示出了发动机系统101中的多汽缸发动机10的一个汽缸。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和经由输入装置130来自车辆操作者132的输入进行控制。在该示例中，输入装置130包括加速器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134。发动机10的燃烧室(汽缸)30可以包括燃烧室壁32，其中设置有活塞36。活塞36可以耦接到曲轴40，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统耦接到车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动马达可以经由飞轮耦接到曲轴40以实现发动机10的起动操作。

[0015] 燃烧室30可以经由进气通道42从进气歧管44接收进气，并且可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48能够经由相应的进气门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可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。

[0016] 在该示例中，进气门52和排气门54可以经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动进行控制。凸轮致动系统51和53可以各自包括一个或多个凸轮并且可以利用可由控制器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)系统中的一个或多个。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在可替代实施例中，进气门52和/或排气门54可以通过电动气门致动进行控制。例如，燃烧室30可以替代地包括经由电动气门致动进行控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动进行控制的排气门。

[0017] 燃料喷射器66被示为直接耦接到燃烧室30，用于与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到燃烧室中。以这种方式，燃料喷射器66提供所谓的燃料的直接喷射到燃烧室30中。例如，燃料喷射器可以安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部(如图所示)中。燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道的燃料系统(未示出)被输送到燃料喷射器66。在一些实施例中，燃烧室30可以可替代地或附加地包括布置在进气歧管44中的燃料喷射器，其配置为提供所谓的燃料的进气道喷射到燃烧室30上游的进气道中。

[0018] 进气通道42可以包括具有节流板64的节气门62。在该特定示例中，节流板64的位置可以通过控制器12经由提供到节气门62包括的电动马达或致动器(配置通常称为电子节气门控制(ETC))的信号而改变。以这种方式，节气门62可以被操作以改变提供给燃烧室30以及其它发动机汽缸的进气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号TP提供给控制器12。进气通道42可以包括进气温度(IAT)传感器125和大气压力(BP)传感器128。IAT传感器
125估计将在发动机操作中使用的进气温度，并向控制器12提供信号。类似地，BP传感器128估计用于发动机操作的环境压力并且向控制器12提供信号。进气通道42可以进一步包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于将相应的信号MAF和MAP提供给控制器12。

[0019] 排气传感器126被示为耦接至排放控制装置70上游的排气通道48。传感器126可以是用于提供排气空燃比(AFR)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)传感器、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。参考图2描述UEGO传感器的详细实施例。在发动机起动后，UEGO传感器可以通过将传感器元件加热到激活温度而激活。在激活之后，传感器可用于估计排气空燃比(AFR)。基于AFR估计，发动机操作参数(诸如发动机燃料供给和空气)可以使用带有来自传感器反馈的闭环控制进行调节。燃料供给的闭环控制可以提高燃料效率和排放质量。在激活UEGO传感器之前，当准确的AFR估计不可用时，可以启用燃料供给的开环控制。燃料供给的开环控制可以导致高于预期的燃料使用量和排放水平。因此，可能需要在发动机起动后尽快激活UEGO传感器，使得尽可能早地将燃料供给控制从开环控制转换到闭环控制。另外，通过利用排气AFR估计，可以改进发动机传感器诸如排放控制装置的诊断。

[0020] 加热器可以耦接到UEGO传感器以加热UEGO传感器，使得可以诸如在冷起动状况期间加快达到传感器的激活温度。然而，在车辆预交付阶段期间，诸如当车辆组装可以在组装厂处完成并且车辆准备好在路上行驶但尚未交付给顾客时，车辆可以频繁操作并且在装配厂和/或代理商处操作持续短的持续时间，用于诸如测试不同车辆部件的目的。在此类短的操作期间，多个发动机部件的温度可能不会显著提高，并且排气通道中可能存在水。水可能来自燃烧过程中由于在排气通道中冷凝的空气充气中存在的水分。在预交付阶段期间，如果UEGO传感器加热在排气温度没有显著提高的情况下加速，由于突然的温度梯度导致传感器的尺寸变化不均匀、劣化，裂纹可能在UEGO传感器元件中形成。此外，特别是在环境温度低时的冷起动状况期间，在排气通道中收集的冷凝物可以聚集在UEGO传感器元件上，从而进一步增大温度梯度，并增大传感器元件破裂的风险。为了减小由传感器元件的快速加热引起的传感器元件破裂的风险，在预交付阶段期间，当车辆频繁操作但持续较短持续时间时，响应于发动机起动，引起第一较低电流的第一较低电压可以供应到氧传感器加热器，直到氧传感器加热器达到设定点温度。可通过周期控制(duty cycling)(电流供应的)开/关时间来调节供应给加热器的电流，从而引起不同的加热速率。氧传感器加热器的电路可以由电池供电，并且电压电平可以通过接地电路的脉宽调制(PWM)来改变。这样，第一较低电流也可以被供应到氧传感器加热器达较长的持续时间，直到氧传感器达到激活温度。发明人已经认识到，在交付前阶段中，当车辆仍然在组装厂时，排放控制不那么严格，因此传感器激活的较长持续时间可能没有任何不利影响。在一个示例中，氧传感器加热器的设定点温度可以是氧传感器的激活温度。在预交付阶段期间，由于使用较低的电流加热UEGO传感器，因此在启动UEGO传感器加热之前可能不需要提高排气温度(诸如通过延迟火花)。

[0021] 然而，在车辆的交付后期间，诸如当车辆已经交付给顾客时，排放控制规则更加严格，并且因此期望UEGO传感器在短持续时间内被激活。UEGO传感器激活可以被加速以便从开环燃料控制转换到闭环燃料控制以实现改进的燃料效率和排放质量。在车辆交付后阶段期间，响应于低于阈值排气温度，火花正时可从MBT延迟以便将排气温度提高到阈值温度以上。车辆交付后阶段期间的延迟火花正时包括自发动机从静止状态起动的第一发动机循环延迟火花正时达一定数目发动机循环直到排气温度超过阈值温度。在车辆交付后阶段期间施加的火花延迟量可以基于相对于阈值温度的测量的排气温度，随着排气温度降至阈值温度以下，火花延迟量增加。一旦排气温度达到阈值温度，UEGO传感器上的水凝结物就会减少(由于水的蒸发)，从而降低传感器预热期间UEGO传感器元件劣化的可能性。在车辆交付后阶段期间，响应于发动机起动，在排气温度超过阈值温度之后，为了预热氧传感器，引起第二较高电流的第二较高电压可以在较短持续时间内通过氧传感器加热器元件供应。

[0022] 示出了沿排气传感器126下游的排气通道48布置的排放控制装置70。装置70可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制装置或其组合。在一些实施例中，在发动机10的操作期间，排放控制装置70可以通过在特定空燃比内操作发动机的至少一个汽缸而周期性地重置。

[0023] 进一步地，排气再循环(EGR)系统140可以将来自排气通道48的排气的期望部分经由EGR通道142传送至进气歧管44。提供至进气歧管44的EGR的量可以通过控制器12经由EGR 阀144改变。进一步地，EGR传感器146可布置在EGR通道142内并可提供排气的压力、温度和成分浓度中的一个或多个的指示。线性氧传感器172可以定位在进气节气门下游的进气通道处，以促进EGR调节。在一些状况下，EGR系统140可用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度，从而提供了在一些燃烧模式期间控制火花正时的方法。进一步地，在一些状况下，通过控制排气门正时(诸如通过控制可变气门正时机构)，燃烧气体的一部分可以被保持或捕集在燃烧室中。

[0024] 控制器12在图1中被示为微型计算机，包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在该特定示例中被示为只读存储器芯片(ROM)106)、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和数据总线。除了先前论述的那些信号之外，控制器12可以接收来自耦接到发动机10的传感器的各种信号，除了先前讨论的那些信号外，还包括分别来自氧传感器126和172的排气和进气AFR的测量值，来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)；来自耦接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其它类型)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)以及来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机速度信号RPM可由控制器12从信号PIP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真空或压力的指示。注意，可以使用上述传感器的各种组合，诸如没有MAP传感器的MAF传感器，反之亦然。在化学计量操作期间，MAP传感器能够给出发动机扭矩的指示。进一步地，该传感器与检测到的发动机速度一起能够提供对引入到汽缸中的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，也用作发动机速度传感器的传感器118可以在曲轴的每次旋转中产生预定数量的等间距脉冲。

[0025] 存储介质只读存储器106能够用表示处理器102可执行的表示非暂态指令的计算机可读数据编程，用于执行下面描述的方法以及预期但未具体列出的其它变体。如上所述，图1示出了多缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等。

[0026] 控制器12接收来自图1的各种传感器的信号，并且采用图1的各种致动器基于接收到的信号和存储在控制器12的存储器上的指令来调节发动机操作。在一个示例中，在发动机起动时，在车辆预交付阶段期间，控制器可以将信号发送到分别耦接到排气传感器126和进气传感器172的加热器电路的致动器，以使第一较低电流流过加热器以缓慢加热氧传感器。在另一个示例中，在发动机起动时，在车辆交付后阶段期间，控制器可以向分别耦接到排气传感器126和进气传感器172的加热器电路的致动器发送信号以使第二较高电流流过加热器以用于加速氧传感器的加热。

[0027] 图2示出了配置成测量燃料供给状况期间排气流中的氧(O2)浓度的排气氧传感器(例如UEGO传感器200)的示例实施例的示意图。在一个示例中，UEGO传感器200是图1的UEGO传感器126的实施例。然而，应该理解的是，图2的传感器可以可替代地表示进气氧传感器，诸如图1的传感器172。

[0028] 传感器200包括以堆叠配置进行布置的多层的一种或多种陶瓷材料。在图2的实施例中，五个陶瓷层(元件)被描绘为层201、202、203、204和205。这些层包括能够传导离子氧的一层或多层固体电解质。虽然所描绘的UEGO传感器200由五个陶瓷层形成，但应该理解，UEGO传感器可以包括其它合适数量的陶瓷层。

[0029] 合适的固体电解质的示例包括基于氧化锆(也称为二氧化锆ZrO2)的材料。ZrO2通常是白色的。随着使用时间的推移，两个氧原子可以从ZrO2中去除，从而将白色ZrO2改变为深色金属锆(Zr)，从而引起对应元素变黑。发生黑化的主要原因可能包括但不限于高电压(在过电位区域中)、可变电压状况、低空气和氧气状况。新形成的Zr不仅具有离子电导率，而且具有电子电导率。电子电导率可能与黑化程度成比例提高。

[0030] 层202包括产生扩散路径210的一种或多种多孔材料。扩散路径210被配置为经由扩散将排气引入第一内部空腔(也称为气体检测腔)222。扩散路径210可以被配置为允许排气的一种或多种成分(包括但不限于期望的分析物(例如，O2))以比能够通过泵送电极对212和214泵入或泵出分析物的更高限制速率扩散到内部空腔222中。以这种方式，可以在第一内部空腔222中获得化学计量水平的O2。

[0031] 传感器200进一步包括通过层203与第一内部空腔222隔开的层204内的第二内部空腔224。第二内部空腔224被配置为保持等于化学计量状况的恒定氧分压，例如在第二内部空腔224中存在的氧水平等于如果空燃比为化学计量比时排气将具有的水平。第二内部空腔224中的氧气浓度通过泵送电压Vcp保持恒定。这里，第二内部空腔224可以被称为参考单元。

[0032] 一对感测电极216和218设置为与第一内部空腔222和参考单元224连通。感测电极对216和218检测可能在第一内部空腔222和参考单元224之间产生的浓度梯度，这是由于排气中的氧浓度高于或低于化学计量水平。高氧浓度可能由稀进气空气或排气混合物引起，而低氧浓度可能由富集混合物引起。

[0033] 泵送电极对212和214设置为与内部空腔222连通，并且被配置为将选择的气体成分(例如，O2)从内部空腔222电化学地泵送通过层201并离开传感器200。可替代地，泵送电极对212和214可以被配置为将选择的气体电化学地泵送通过层201并进入内部空腔222中。这里，电解质层201与泵送电极对212和214一起可以被称为O2泵送单元。而且，电解质层203与电极对216和218一起可以被称为能斯特单元(也被称为感测单元)。电极212、214、216和
218可以由各种合适的材料制成。在一些实施例中，电极212、214、216和218可以至少部分地由催化分子氧解离的材料制成。此类材料的示例包括但不限于包含铂和/或金的电极。

[0034] 感测单元(能斯特单元)可以被动地测量第一内部(气体检测)空腔222中的氧浓度。泵送单元可以基于来自感测单元的反馈来调节空腔222中的氧浓度。外部比较器电路可以将由感测单元生成的电压与参考电压Vp进行比较。在一个示例中，在正常工况下，参考电压Vp可以是450mV。其中一个电极暴露于空气(具有约20％的氧浓度)并且另一个电极暴露于低氧浓度(约10ppm氧)的能斯特单元两端产生的电压可以为约450mV。该氧浓度(约10ppm)可能对应于化学计量。如果由于还原剂(诸如一氧化碳或氢气)使得空腔222中的氧浓度小于对应于化学计量(约10ppm)的氧浓度，则比较器电路可以向泵送单元发送信号以将氧气从排气泵送到空腔222中。氧气将与还原剂反应，从而提高氧浓度水平，直到水平达到与由感测(能斯特)单元测量的化学计量(约10ppm)对应的氧浓度。空腔中所有这些还原剂的量决定了泵送单元需要将多少氧气泵入空腔中以完全反应。泵送电流Ip与泵送单元中的氧浓度成正比。泵送的氧气量恰好可以与所有还原剂完全反应。传感器可以采用不同的技术来确定还原剂的浓度。在一个示例中，可以使用与泵送单元中的氧浓度成比例的泵送电流来估计还原剂浓度。

[0035] 如果空腔中的氧浓度大于对应于化学计量的氧气浓度(约10ppm)，则可发生反向方法。感测单元可以测量小于参考电压Vp(450mV)的电压，并且比较器电路可以向泵送单元发送信号以通过在相反方向中施加泵送电流Ip将氧气泵出空腔。泵送电流Ip与泵出单元的氧气量成正比，而氧气量进而与氧气扩散到空腔222中的量成正比。该氧气量可与排气中的氧气的浓度成正比。

[0036] 加热器207可以设置成与传感器元件(诸如陶瓷层201、202、203、204和205)热连通以提高和维持层的温度高于激活温度以便实现层的离子电导率。由于层的离子电导率提高，UEGO传感器可以经由上述过程有效地估计排气中的氧含量。加热器可以包括具有电源209和开关的电路208。在关闭开关时，来自电源209的电流可以循环通过电路208以便加热传感器元件。响应于在组装厂处的车辆预交付阶段期间的车辆钥匙接通事件，独立于排气温度，可以将第一较低电压施加到加热器的电路以使第一较低电流可以被引导通过加热器的电路，并且可以设定第一较低增益用于将推断的加热器温度反馈控制到设定点温度。第一较低电流流过加热器的电路达第一较长的持续时间，直到传感器元件达到激活温度。由于加热是在较长持续时间内缓慢进行的，所以元件破裂的可能性可以降低。

[0037] 响应于车辆钥匙接通事件，在组装厂外的车辆交付后阶段期间，一旦排气温度提高到阈值温度之上，可以将第一较低电压施加到加热器的电路以使第二较高电流流过加热器的电路，并且第二较高增益可以被设定用于将推断的加热器温度反馈控制到设定点温度。第二较高电流在加热器的电路中流过达第二较短的持续时间，直到元件达到激活温度。通过在排气温度提高到阈值温度之后使用第二较高电流加热UEGO传感器元件，可以减小导致元件破裂的水冷凝的可能性。

[0038] 应该理解，这里描述的氧传感器仅仅是UEGO传感器的示例实施例，并且进气或排气氧传感器的其它实施例可以具有附加的和/或可替代的特征和/或设计。

[0039] 以这种方式，图1和图2的系统使得能够实现用于车辆的系统，所述系统包括：车辆；包括汽缸的发动机；包括排气催化剂的排气系统；排气温度传感器；氧传感器；以及包括具有电源的电路和耦接到氧传感器的开关的加热器；耦接到汽缸的火花塞；具有存储在非暂态存储器上的计算机可读指令的控制器，该指令用于：响应于在组装厂处的车辆预交付阶段期间的车辆钥匙接通事件，通过向加热器的电路施加第一较低电压以使第一较低电流流过加热器电路，并且通过将推断的加热器温度的反馈控制的第一较低增益设定到设定点温度，施加用于将氧传感器加热到激活温度的第一校准；并且响应于在组装厂外的车辆交付后阶段期间的车辆钥匙接通事件，通过向加热器的电路施加第二较高电压以使第二较高电流流过加热器的电路，并且通过将推断的加热器温度的反馈控制的第二较高增益设定为设定点温度，施加用于将氧传感器加热到激活温度的第二校准。

[0040] 图3示出了用于在车辆的预交付阶段和交付后阶段中的每个阶段期间调节UEGO传感器的加热的示例方法300。可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如以上参考图1描述的传感器)接收到的信号执行用于执行方法300和本文包括的其余方法的指令。根据下面描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调节发动机操作。

[0041] 在302处，例程可以包括确定是否检测到车辆钥匙接通事件。例如，可以确定车辆操作者已经表示意图开始车辆操作。这样，通过确认车辆钥匙接通事件，指示即将到来的车辆行驶周期。尽管在本文中被称为车辆“钥匙接通”事件，但应该理解的是，操作者可以指示在使用或不使用钥匙的情况下操作车辆的意图。例如，可以通过将钥匙(有源钥匙)插入点火槽中并将槽移动到“开”位置来启动车辆操作。可替代地，当钥匙(无源钥匙)在车辆的阈值距离内时(例如，在车辆中)，可以启动车辆操作。作为另一个示例，当操作者将点火按钮按压到“开”位置时，车辆操作可以启动。操作者还可以使用其它方法指示操作车辆的意图。因此，车辆操作者驾驶模式可能仅在车辆操作时才能得知。因此，如果未确认车辆钥匙接通事件以及因此即将到来的车辆行驶周期，则该方法可以结束并且可以不执行UEGO传感器。

[0042] 如果钥匙接通事件被确认，则在304处，例程包括确定车辆是否处于预交付阶段。在预交付阶段中，车辆组装可以在组装厂处完成，并且车辆可以准备好在路上行驶，但尚未交付给顾客。在一个示例中，可以基于已经过去的钥匙接通事件的数量以及每个钥匙接通事件的持续时间(也就是说，每个钥匙接通事件的钥匙接通和钥匙关闭之间经过的持续时间)确定预交付阶段(绿色发动机状况)。例如，在车辆组装之后并且在车辆离开组装厂之前，在第一绿色发动机起动(或第一绿色发动机起动之后的多个发动机起动)之后，发动机可以是驱动循环上的绿色发动机。因此，尽管发动机仍然是绿色发动机，但可以在发动机上执行各种测试以评估发动机部件功能。此外，通过在组装厂将车辆从一个站移动到另一个站，可以诊断各种功能，诸如排放符合性、泄漏检测等。

[0043] 基于多个钥匙接通事件确定车辆是否处于预交付阶段的一个示例可以包括确定从车辆组装之后的初始钥匙接通事件起是否已经过指定的发动机运行时间。在初始钥匙接通事件期间以及在自初始钥匙接通事件起的发动机运行时间内发生的更多钥匙接通事件可确认绿色发动机状况。作为另一个示例，可以基于自初始钥匙接通事件起的多个钥匙接通事件的累计值以及多个钥匙接通事件中的每个的持续时间确认绿色发动机状况。如果累计值小于阈值持续时间，则发动机可能处于绿色状况中。在阈值持续时间之后，可以确定发动机处于非绿色状况中。因此，通过阈值持续时间或钥匙接通事件的阈值数量，预期包含发动机的车辆已经离开组装厂并且已经被交付给顾客/操作者(即，发动机处于交货后状态)。在可替代示例中，可以确定自车辆组装之后的第一次钥匙接通事件起是否已经驱动了阈值里程数。预交付阶段的车辆操作可以是频繁的，但持续时间较短。在预交付阶段中，可以使用第一校准(一组方法)来激活和诊断多个发动机部件。

[0044] 如果确认车辆处于预交付阶段，则第一校准可以用于激活耦接至发动机排气(和/或进气)通道的UEGO传感器。在306处，为了在发动机起动时提高UEGO传感器的温度，可以向UEGO传感器加热元件供应第一电流。在一个示例中，电流可以经由电压为12V的电池被供应到UEGO传感器加热元件。通过执行接地电路的脉冲宽度调制，可以调节施加到UEGO传感器加热元件的电压电平。电流供应的开/关时间的占空比导致UEGO加热元件的不同加热速率。电流和电压之间的关系由(如公式1中所示的)欧姆定律给出，并且所传递的功率在公式2中示出。

[0045] V＝I×R (1)

[0046] P＝I×V (2)

[0047] 其中，V是经由电池供应给UEGO传感器加热元件的电压，R是UEGO传感器加热元件的电阻，I是流过UEGO传感器加热元件的电流，并且P是传递给加热元件的功率。在一个示例中，电阻R可以是14欧姆，并且在预交付阶段中，可以向加热元件提供3V的电压。

[0048] UEGO传感器的温度需要提高到激活温度以便激活传感器。在预交付阶段期间，由于车辆可以在较短的持续时间内操作，所以发动机在行驶周期期间可能没有被充分加热，从而增加了使用UEGO传感器加热器提高传感器温度的需求。由于排气温度较低，特别是在冷起动状况期间，来自燃烧室的水和进气充气可能凝结在UEGO传感器上，这可能导致传感器元件破裂。为了在低于阈值排气温度期间减小UEGO传感器元件破裂的可能性，可以将较低量值的第一电流传送通过传感器加热器以在较长时间段内加热传感器。在传感器达到激活温度之前，传感器可能无法有效用于测量排气空燃比。因此，在此期间，燃料供给可以经由开环控制进行调节。

[0049] 在308处，可以以第一较低增益将UEGO传感器加热器元件的温度反馈控制到设定点温度。在一个示例中，较低增益可以基于如经由耦接到排气通道的排气温度传感器估计的排气温度。控制器可以通过直接考虑排气温度的确定来确定第一增益，诸如随着排气温度的降低而减小第一增益。控制器可以可替代地基于使用查找表的计算来确定第一增益，其中输入是排气温度并且输出是第一增益。然后控制器可以向UEGO传感器加热器的电源发送信号以基于第一增益增加通过加热器电路供应的电流。由于使用较低的增益，UEGO传感器加热器电路中的电流的增加速率可能较低。通过缓慢加热传感器直至达到激活温度，可以降低UEGO传感器元件中形成裂纹的可能性。如果UEGO传感器在排气温度低于阈值时以更快的速率被加热，则水可能在UEGO传感器元件上凝结并且由于温度的突然变化导致元件的膨胀和收缩，可在UEGO传感器元件中形成裂纹。由于较慢的加热，在传感器上形成的冷凝物可能不会引起传感器元件的尺寸的突然变化，从而减小传感器元件的劣化。在一个示例中，用于UEGO传感器加热器元件的温度的反馈控制的增益可以被设定为零，并且恒定的较低电流可以经由UEGO传感器加热器被传送。

[0050] 在310处，可以调节UEGO传感器预热时段期间的车载诊断(OBD)以考虑UEGO传感器不活动的较长持续时间。由于供应较低的电流和较低增益的应用，UEGO传感器的加热执行不太积极，并且发动机可以使用开环燃料供给控制操作较长持续时间。这样，直到氧传感器温度升高到高于阈值温度，可以独立于氧传感器的输出诊断发动机部件，并且在氧传感器温度升高到阈值温度之上后，可以基于氧传感器的输出诊断发动机部件。在一个示例中，当氧传感器的温度低于氧传感器激活温度时，可以基于排气温度、发动机速度、发动机负载和发动机温度中的每个估计排气催化剂活性，排气催化剂活性独立于由氧传感器估计的排气氧含量进行估计，并且在氧传感器加热器元件的温度高于氧传感器激活温度之后，排气催化剂活性可以基于排气氧含量、排气温度、发动机速度、发动机负载和发动机温度中的每个。在另一个示例中，在发动机起动之后可能不会立即估计排气催化剂活性，并且可以在UEGO传感器激活之后启动催化剂活性的监测。

[0051] 在312处，例程包括确定UEGO温度是否高于激活温度。随着UEGO传感器温度升高到高于激活温度，传感器可能具有最佳功能，并且能够准确可靠地估计排气氧含量。如果确定UEGO传感器温度低于激活温度，则传感器可以继续加热。由于UEGO传感器未被激活并且不能够可靠地测量排气氧含量，所以可能不估计排气空燃比，因此在314处，发动机可以以开环燃料供给控制进行操作。

[0052] 如果确定UEGO传感器温度高于激活温度，则可以推断出UEGO传感器能够有效地用于估计排气空燃比。因此在316处，可以启用闭环燃料供给控制。在闭环控制中，感测的排气空燃比可用于确定在紧接的后续发动机循环中要喷射的燃料量(燃料喷射的脉冲宽度)，以便提供目标空燃比(例如，化学计量比)。通过启用闭环燃料控制，可以在每个发动机循环期间喷射最佳量的燃料，从而改进燃料效率和排放质量。

[0053] 如果在304处确定车辆不处于预交付阶段中，则在318处，可以推断车辆处于交付后阶段。在这个阶段，车辆可能不再在组装厂或代理商处操作，并且可能由驾驶员操作更长的行程。在一个示例中，一旦车辆被转移到代理商处的顾客，技术人员可以将用于多个发动机部件的激活和诊断的设定从(如在预交付模式期间使用的)第一校准方法改变为可用于交付后模式中的激活和诊断的第二校准方法。在另一个示例中，一旦车辆行驶了阈值里程数，用于多个发动机部件的激活和诊断的设定可以从第一校准方法改变为第二校准方法。在另一个示例中，一旦车辆已经起动超过阈值次数，用于多个发动机部件的激活和诊断的设定可以从第一校准方法改变为第二校准方法。一旦推断车辆处于交付后阶段中，第二校准可以用于UEGO传感器激活。以这种方式，从在车辆预交付阶段中使用的第一校准方法到在车辆交付后阶段中使用的第二校准方法的转换可以响应于车辆行驶的总里程数增加到高于阈值里程数以及根据自车辆组装起的发动机起动事件的数量和发动机起动事件的数量中的每个的持续时间增加到阈值以上确定的累计值中的一个或多个来执行。

[0054] 在320处，例程包括确定经由排气温度传感器估计的排气温度是否高于阈值。该阈值可以对应于排气温度，高于该排气温度，水可以不再冷凝在UEGO传感器元件上，由此减小在UEGO传感器的预热时间期间发生裂纹的可能性。例如，在冷起动状况期间排气温度可能低于阈值温度。

[0055] 如果确定排气温度低于阈值，则在322处，控制器可以向耦接到每个发动机汽缸的火花塞的致动器发送信号以延迟火花以便加速发动机加热。例如，火花正时可以从最大制动扭矩(MBT)正时延迟。当火花延迟时，整个空气燃料混合物可能不会在汽缸中燃烧，并且混合物的未燃烧部分可以在排气通道中燃烧，引起排气通道中的热量释放。火花延迟的程度和火花可以被延迟的持续时间可以基于排气温度。在一个示例中，控制器可以随着排气温度的降低而增加火花延迟的程度。在另一个示例中，控制器可以增加具有火花延迟(具有火花延迟的发动机循环的数量)的发动机操作的持续时间，其中排气温度降低。发动机可以在延迟的火花下操作达一定数目的发动机循环，该一定数目的发动机循环自发动机从静止起动后的第一个发动机循环起，直到排气温度增加至阈值温度以上。一旦排气温度升高到高于阈值温度，火花正时可返回到标称正时(诸如MBT)。

[0056] 一旦排气温度升高到高于阈值温度，在324处，为了将UEGO传感器的温度升高到激活温度，可以向UEGO传感器加热元件提供第二电流(通过调节供应到加热元件的电压而产生)。在一个示例中，电阻R可以是14欧姆，并且在交付后阶段中，5V的电压可以最初供应到加热元件。一旦当UEGO传感器上的进一步水凝结可能不发生时UEGO传感器温度提高到高于阈值，则供应到加热元件的电压可增加到12V。进一步地，来自UEGO传感器的反馈温度可用于调节电压以在UEGO传感器处产生期望的温度。

[0057] 如果在320处确定排气温度高于阈值温度(诸如在热起动期间)，则例程可以直接进行到步骤324。因此，在热起动期间，当车辆在交付后阶段中操作时，发动机可以以处于独立于排气温度的标称正时的火花正时操作。在车辆的交付后阶段中供应给UEGO传感器加热器的第二电流可以高于在车辆的预交付阶段期间供应给UEGO传感器加热器的第一电流。通过在向UEGO传感器加热器施加用于UEGO传感器预热的第二电流之前将排气温度提高到高于阈值温度，可以减小传感器上的水凝结的可能性，由此降低传感器元件上形成裂纹的可能性。

[0058] 在326处，可以以第二较高增益将UEGO传感器加热器元件的温度反馈控制为设定点温度。在交付后阶段期间的反馈控制中使用的第二增益可以高于在预交付阶段期间的反馈控制中使用的第一增益。由于使用较高的增益，UEGO传感器加热器电路中电流的增加速率可以较高。由于加热器在短时间内达到设定点温度(由于较高增益导致更积极的温度升高)，因此UEGO传感器可以以较高的加热速率被加热到激活温度。通过使用较高的加热速率加热UEGO传感器，可以加速传感器激活。在传感器预热期间，可以使用开环燃料控制。例程然后可以进行到步骤312，在312处可以确定UEGO传感器是否已经达到其激活温度并且是否为最佳功能的。

[0059] 以这种方式，在车辆在组装厂中操作时的第一发动机起动期间，可以用标称正时的火花并且用流过氧传感器加热器的第一较低电流操作发动机，直到氧传感器的温度达到阈值温度，其中第一起动包括发动机的热起动或冷起动；并且在车辆在组装厂外操作时的第二发动机冷起动期间，发动机可以用从标称正时延迟的火花正时操作，直到排气温度超过阈值排气温度，并且然后使第二较高电流流过氧传感器加热器，直到氧传感器温度达到阈值温度。

[0060] 图4示出了示例操作序列400，其示出了在预交付阶段和交付后阶段中的每个阶段期间预热UEGO传感器。水平(x轴线)表示时间，并且垂直标记t1至t6标识车辆的预交付阶段和交付后阶段中的每个中的重要时间。

[0061] 第一曲线图(线402)示出车辆阶段。一旦车辆交付给代理商处的顾客(操作者)，车辆就处于交付后阶段。在交付之前，当车辆在组装厂或代理商处时，车辆处于预交付阶段。第二曲线图(线404)示出排气温度随时间的变化。虚线405表示阈值排气温度，高于该阈值排气温度，来自燃烧的水可以在排气通道中蒸发并且因此冷凝物可能不会在UEGO传感器上形成。第三曲线图(线406)示出相对于最大制动扭矩(MBT)正时的火花正时。第四曲线图(线
408)示出流过耦接到UEGO传感器元件的加热器的电路的电流的量值。第五曲线图(线410)示出UEGO传感器温度随时间的变化。虚线411表示UEGO传感器在其上为最佳功能的激活温度。第六曲线图(线412)示出开环和闭环燃料供给控制。

[0062] 在时间t1之前，发动机停机并且发动机未被操作以推进车辆。在此期间，包括UEGO传感器的发动机传感器可能不处于活动(操作)状态。在时间t1，响应于操作员扭矩需求，在一段时间不活动后，发动机从静止起动。在发动机起动时，发动机排气温度低于阈值温度405，并且UEGO传感器的温度低于激活温度411。此时，车辆处于预交付模式中，并且第一校准用于激活发动机传感器，诸如UEGO传感器。

[0063] 在时间t1到t2之间，较低量值的电流I1被供应给与UEGO传感器耦接的加热器，用于加热传感器元件。为了供应电流，控制器将耦接到加热器电路的开关致动到闭合位置，使得电流能够流过加热器。可以使用较小的增益将UEGO传感器加热器的温度反馈控制到设定点温度。由于用于温度控制的较小增益，流过加热器元件的电流被认为在时间t1和t2之间以较低的速率增加。因此，UEGO温度的提高速率也较低。在此期间，排气温度稳定地提高，但继续保持低于阈值405。因为此时车辆处于预交付阶段中，并且在此期间可能执行其它系统诊断，所以发动机工况不修改以提高排气温度并且火花保持在MBT处。由于低于阈值排气温度，在时间t1和t2之间，水可以凝结在UEGO元件上。通过以较低的速率提高UEGO传感器温度，减小由于突然的温度变化(引起更快的膨胀和收缩)导致的UEGO元件中裂纹形成的可能性。在时间t1和t2之间，由于UEGO传感器温度低于激活温度，传感器不用于估计排气空燃比。因此，燃料供给经由开环控制。

[0064] 在时间t2，观察到UEGO传感器的温度升高到激活温度411。基于UEGO传感器温度达到激活温度411，可以推断UEGO传感器被激活并且传感器的进一步加热是不希望的。因此，通过将加热器电路中的开关致动到打开位置，经由耦接到UEGO传感器的加热器流动的电流减小到零。在UEGO传感器激活时，在时间t2和t3之间，精确估计空燃比并且燃料供给控制可以从开环控制转换为闭环控制。在闭环控制中，估计的空燃比用于反馈控制在随后的发动机循环中要喷射的燃料量。

[0065] 在时间t3，车辆交付给顾客，并且车辆进入交付后阶段。代理商处的技术人员将发动机传感器校准的设定从第一组更改为第二组。在时间t3和t4之间，发动机关机并且不操作以推进车辆。在此期间，UEGO传感器的温度降低到低于激活温度411。在时间t4，响应于操作者扭矩需求，发动机从静止重启。此时，车辆处于交付后模式中并且期望加速加热UEGO传感器，以便将发动机操作从开环燃料控制转换到闭环燃料控制。

[0066] 在时间t4，可以推断排气温度低于阈值405，这可能导致UEGO传感器元件上的冷凝物形成。因此，为了减小由于突然的温度变化导致的UEGO传感器裂纹的可能性，希望在启动UEGO传感器的快速加热之前将排气温度提高到高于阈值405。为了提高排气温度，在时间t4和t5之间，火花可以从MBT延迟。随着火花延迟，燃烧室中空气燃料混合物的一部分可以保持未燃烧，并且该剩余的混合物可以在排气通道中燃烧，从而引起排气温度的快速提高。

[0067] 在时间t5，推断排气温度高于阈值405并且火花可以在MBT处恢复。在时间t5到t6之间，电流I2被供应到与UEGO传感器耦接的加热器，用于加热传感器元件。为了供应电流，控制器将耦接到加热器电路的开关致动到闭合位置，使得电流流过加热器。使用较大的增益将UEGO传感器加热器的温度反馈控制到设定点温度。在预交付阶段期间供应用于UEGO传感器加热的电流(I1)和用于反馈控制加热器温度的增益分别低于在交付后阶段期间供应用于UEGO传感器加热的电流(I2)和用于反馈控制加热器温度的增益。由于用于温度控制的较大增益，流经加热器元件的电流的增加速率被认为在时间t5和t6之间以较高的速率增加。因此，UEGO温度的升高速率加快。

[0068] 在时间t6，观察到UEGO传感器的温度已经升高到激活温度411。基于UEGO传感器温度达到激活温度411，可以推断出UEGO传感器被激活并且传感器的进一步加热是不希望的。因此，控制器将加热器电路中的开关致动到打开位置以暂停经由加热器元件流动的电流。
通过这种方式，在提高排气温度并且然后通过使用较高的电流之后，与在预交付期间使用较低电流加热UEGO传感器所需的时间相比，UEGO传感器在较短的持续时间内被加热到激活温度。然而，为了加热排气，发动机工况(诸如火花正时)必须延迟，这可以增加燃料消耗。在UEGO传感器激活后，在时间t6之后，空燃比被准确地估计并且燃料供给控制可以从开环控制转换到闭环控制。

[0069] 通过这种方式，通过使用较低的增益以在预交付阶段期间获得UEGO传感器加热器的设定点温度，UEGO传感器可以在较长的时间段内被加热，由此降低由于传感器温度突然改变导致的UEGO传感器破裂的可能性。使用较低电流获得UEGO激活温度的技术效果是发动机操作参数可能在UEGO传感器加热之前不必改变，并且可以减小由于在传感器元件上形成冷凝物而导致UEGO传感器元件破裂的可能性。在车辆的交付后阶段期间，通过转换为将较高增益用于传感器温度，可以加速UEGO传感器加热，由此减少使用开环燃料供给控制的发动机操作的持续时间。总体而言，通过在预交付和交付后车辆阶段期间使用UEGO传感器加热的校准技术，可以优化UEGO传感器激活，同时减小UEGO传感器劣化的可能性。

[0070] 示例方法包括：在车辆预交付阶段期间，以第一较低增益反馈控制氧传感器加热器元件至设定点温度；以及在车辆交付后阶段期间，以第二较高增益反馈控制氧传感器加热器元件至设定点温度。另外或可选地，任何前述示例进一步包括在车辆预交付阶段期间维持独立于排气温度的火花正时，并且在车辆交付后阶段期间，响应于低于阈值排气温度，从最大制动扭矩延迟火花正时。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，在车辆预交付阶段期间延迟火花正时包括自发动机从静止起动后的第一发动机循环延迟火花正时达一定数目的发动机循环，直到排气温度超过阈值温度。在任何或所有前述实施例中，另外地或可选地，在车辆交付后阶段期间施加的火花延迟量基于相对于阈值温度测量的排气温度，随着排气温度降至阈值温度以下，火花延迟量增加。另外或可选地，任何或所有前述示例进一步包括在车辆预交付阶段期间，响应于发动机起动，向氧传感器加热器供应引起第一较低电流的第一较低电压，并且在车辆交付后阶段期间，响应于发动机起动，在排气温度超过阈值温度之后，通过氧传感器加热器元件提供引起第二较高电流的第二较高电压。另外或可选地，任何和所有前述示例进一步包括在车辆预交付阶段期间通过氧传感器加热器元件提供第一较低电流直到达到设定点温度，并且在车辆交付后阶段期间，通过氧传感器加热器元件提供第二较高电流直到达到设定点温度。另外或可选地，在任何或所有前述示例中，氧传感器加热器元件耦接到排气氧传感器，其中设定点温度包括氧传感器激活温度，该方法进一步包括，在车辆预交付阶段期间，当氧传感器的温度低于氧传感器激活温度时，基于排气温度、发动机速度、发动机负载和发动机温度中的每个，估计排气催化剂活性，排气催化剂活性独立于由氧传感器估计的排气氧含量进行估计，并且在氧传感器加热器元件的温度高于氧传感器激活温度之后，基于排气氧含量、排气温度、发动机速度、发动机负载以及发动机温度中的每个，估计排气催化剂活性。另外或可选地，任何或所有前述示例进一步包括在车辆预交付阶段期间，当氧传感器的温度低于氧传感器激活温度时，经由开环控制调节发动机燃料供给，并且在氧传感器的温度高于氧传感器激活温度之后，转换为经由闭环控制对发动机供给燃料。另外或可选地，在任何或所有前述示例中，车辆预交付阶段包括车辆在组装厂中操作，并且其中车辆交付后阶段包括车辆在组装厂外操作。

[0071] 另一个示例方法包括：在车辆在组装厂中操作时的第一发动机起动期间，用标称正时的火花并且用流过氧传感器加热器的第一较低电流操作发动机，直到氧传感器的温度达到阈值温度，其中第一起动包括发动机的热起动和冷起动，以及在车辆在组装厂外操作时的第二发动机冷起动期间，用从标称正时延迟的火花正时操作发动机，直到排气温度超过阈值排气温度，并且然后使第二较高电流流过氧传感器加热器，直到氧传感器温度达到阈值温度。另外或可选地，任何前述示例进一步包括：在车辆在交付后阶段中操作时的第二发动机热起动期间，用处于独立于排气温度的标称正时的火花正时操作发动机，以及使第二较高电流流过氧传感器加热器直到氧传感器温度达到阈值温度。另外或可选地，任何或所有前述示例进一步包括：在第二发动机冷起动期间，在第一发动机循环和其后的一定数目的发动机循环内，用从标称正时延迟的火花正时操作发动机直到排气温度达到阈值排气温度，并且然后在标称正时处恢复火花正时。另外或可选地，在任何或所有前述示例中，在第一发动机起动期间，调节施加到氧传感器的电压以使第一较低电流流过氧传感器加热器持续第一较长持续时间，并且其中在第二发动机热起动和冷起动期间，调节施加到氧传感器的电压以使第二较高电流流过氧传感器加热器持续第二较短持续时间。另外或可选地，在任何或所有前述示例中，在第二发动机冷起动期间，施加的火花延迟量基于感测的排气温度，随着感测的排气温度降至阈值排气温度以下，火花延迟量增加。另外或可选地，任何或所有前述示例进一步包括在第一发动机起动期间，施加第一较低增益以反馈控制氧传感器加热器的温度到设定点温度，并且在第二发动机冷起动和热起动期间，响应于设定点温度施加第二较高增益以反馈控制氧传感器加热器的温度。另外或可选地，在任何或所有前述示例中，直到氧传感器温度升高到高于阈值温度，独立于氧传感器的输出诊断发动机部件，并且在氧传感器温度升高到高于阈值温度之后，基于氧传感器的输出诊断发动机部件。

[0072] 在另一个示例中，车辆系统包括：车辆；包括汽缸的发动机；排气系统，其包括排气催化剂、排气温度传感器、氧传感器和加热器，该加热器包括具有电源的电路和耦接到氧传感器的开关；耦接到汽缸的火花塞；具有存储在非暂态存储器上的计算机可读指令的控制器，该指令用于：响应于在组装厂处车辆预交付阶段期间的车辆钥匙接通事件，通过向加热器的电路施加第一较低电压以使第一较低电流流过加热器电路并且通过将推断的加热器温度的反馈控制的第一较低增益设定到设定点温度，施加用于将氧传感器加热到激活温度的第一校准；并且响应于在组装厂外的车辆交付后阶段期间的车辆钥匙接通事件，通过向加热器的电路施加第二较高电压以使第二较高电流流过加热器的电路并且通过将推断的加热器温度的反馈控制的第二较高增益设定为设定点温度，施加用于将氧传感器加热到激活温度的第二校准。另外或可选地，在任何前述示例中，在第一校准期间，第一较低电流流过加热器的电路持续第一较长持续时间，并且其中在第二校准期间，第二较高电流流过加热器的电路持续第二较短的持续时间。另外或可选地，在任何或所有前述示例中，第一校准方法进一步包括独立于排气温度，以每个发动机循环的最大制动扭矩(MBT)启动火花，并且其中第二校准方法进一步包括在低于阈值排气温度期间，从MBT延迟火花直到排气温度升高到高于阈值排气温度，并且然后使第二较高电流流过加热器的电路。另外或可选地，在任何或所有前述示例中，控制器包含进一步的指令，用于：响应于车辆行驶的总里程数增加到阈值里程数之上和根据自车辆组装起的发动机起动事件的数量和发动机起动事件的数量中的每个的持续时间确定的累计值增加到阈值之上中的一个或多个，执行从在车辆预交付阶段中使用的第一校准方法到在车辆交付后阶段中使用的第二校准方法的转换。

[0073] 注意，这里包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。这里公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂态存储器中并且可以由包括控制器的控制系统组合各种传感器、致动器和其它发动机硬件执行。本文描述的具体例程可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所示出的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下省略。类似地，处理次序不是实现这里描述的示例实施例的特征和优点所必须要求的，而是为了便于说明和描述而提供。取决于所使用的特定策略，可以重复执行所示动作、操作和/或功能中的一个或多个。进一步地，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂态存储器中的代码，其中所描述的动作通过在系统中执行指令而执行，所述系统包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件。

[0074] 应该理解，这里公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例不被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术能够应用于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/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

[0075] 所附权利要求特别指出被认为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元素或“第一”元素或其等同形式。此类权利要求应该被理解为包括一个或多个此类元素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可以通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。此类权利要求，无论在范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相等还是不同，也被认为包括在本公开的主题内。

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用于排气氧传感器操作的方法和系统

用于排气氧传感器操作的方法和系统

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