用于控制内燃发动机中的排放的设备和方法.pdf

本发明涉及用于控制内燃发动机中的排放的设备和方法。公开用于在运行状况范围内运行内燃发动机的方法和系统的某些实施例。方法的一个实施例包括：在初始O2电压设定点下运行发动机；以及自动地将O2电压设定点调节到新的O2电压设定点，以减少排放。在某些实施例中，提供一种用于控制内燃发动机中的排放的控制系统。该控制系统包括：控制O2电压设定点的至少一个子系统；测量发动机排气中的NOX排放的至少一个子系统；以及启动λ扫掠以确定最佳O2电压设定点的至少一个子系统。

权利要求书一种在运行状况范围内运行内燃发动机的方法，所述内燃发动机具有至少一个O2传感器，所述方法包括：
在初始O2电压设定点下运行所述发动机；
自动地将O2电压设定点调节到新的O2电压设定点，以减少排放。
 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，自动地调节O2电压设定点以减少排放的所述方法要素包括：逐步地将O2电压设定点从高设定点降低到低设定点，直到NOX的测量值变得不稳定为止；以及逐步地提高O2电压设定点，直到NOX的测量值变得稳定为止。
 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，逐步地降低O2电压设定点的所述方法要素包括以预定扫掠速率降低O2电压设定点。
 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，逐步地提高O2电压设定点的所述方法要素包括以预定扫掠速率和预定O2电压设定点量中的一个提高O2电压设定点。
 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括响应于运行状况变化和定时器中的一个来调节O2电压设定点。
 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述运行状况变化包括选自包括下者的组的运行状况变化：所述发动机上的新负荷、新的发动机速度、新的环境状况、催化剂的退化和运行时间间隔。
 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
感测排气的O2含量；
感测排气的NOX含量；以及
其中，自动地调节O2电压设定点的所述方法要素包括：
　　逐步地降低O2电压设定点，直到所述NOX含量变得不稳定为止；以及
　　逐步地提高O2电压设定点，直到所述NOX含量变得稳定为止。
 一种用于改进内燃发动机在运行状况范围内的排放性能的系统，包括：
用于处理来自所述内燃发动机的排气的催化剂子系统；
设置所述催化剂子系统的上游的O2传感器；
设置在所述排气中的NOX传感器；以及
控制子系统，其接收来自所述O2传感器和所述NOX传感器的数据，并且自动地将O2电压设定点调节到新的设定点，以减少排放。
 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制子系统进一步包括这样的控制子系统，即，其逐步地将O2电压设定点从高设定点调节到低设定点直到NOX稳定性水平被突破为止，以及逐步地提高O2电压设定点直到NOX测量值变得稳定为止。
 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，逐步地调节O2电压设定点的控制子系统包括以预定扫掠速率和预定O2设定点量中的一个调节O2电压设定点的控制子系统。
 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，控制子系统响应于所述运行状况变化来自动地调节O2电压设定点，所述运行状况变化包括所述发动机上的新负荷、新的发动机速度、新的环境状况、新的燃料质量和运行时间间隔中的至少一个。
 一种用于控制内燃发动机排气中的排放的控制系统，包括：
控制O2电压设定点的至少一个子系统；
测量所述发动机排气中的NOX排放的至少一个子系统；以及
启动λ扫掠以确定最佳O2电压设定点的至少一个子系统。
 根据权利要求12所述的控制系统，其特征在于，启动所述λ扫掠的子系统包括：
降低O2电压设定点直到NOX稳定性阈值被突破为止的子系统；以及
提高O2电压设定点直到所述发动机排气中的NOX排放变得稳定为止的子系统。
 根据权利要求12所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统进一步包括将O2电压设定点设定成所述最佳设定点的至少一个子系统。
 根据权利要求12所述的控制系统，其特征在于，启动λ扫掠的子系统包括启动贫化λ扫掠的至少一个子系统和启动富化λ扫掠的至少一个子系统。
 根据权利要求15所述的控制子系统，其特征在于，启动贫化λ扫掠的子系统包括：
逐步地降低O2电压设定点直到所述NOX排放变得不稳定为止的至少一个子系统；以及
逐步地提高O2电压设定点直到所述NOX排放变得稳定为止的至少一个子系统。
 根据权利要求15所述的控制子系统，其特征在于，启动富化λ扫掠的子系统包括：
逐步地提高O2电压设定点直到所述NOX排放变得不稳定为止的至少一个子系统；以及
逐步地降低O2电压设定点直到所述NOX排放变得稳定为止的至少一个子系统。
 根据权利要求12所述的控制子系统，其特征在于，启动λ扫掠的子系统包括：
启动贫化λ扫掠以确定贫化O2电压设定点的至少一个子系统
启动富化λ扫掠以确定富化O2电压设定点的至少一个子系统；以及
在所述贫化O2电压设定点和所述富化O2电压设定点之间确定O2电压设定点的至少一个子系统。
 一种用于控制内燃发动机排气中的排放的方法，包括：
测量NOX排放；
启动λ扫掠，以确定这样的O2电压设定点，即，在该O2电压设定点下，处于新的运行状况的NOX排放符合NOX排放标准；以及
在该新的O2电压设定点下运行所述内燃发动机。
 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括启动λ扫掠，以确定这样的O2电压设定点，即，在该O2电压设定点下，处于新的运行状况的CO排放符合CO排放标准。
 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，启动λ扫掠的所述方法要素包括：
逐步地降低O2电压设定点，直到所述NOX排放变得不稳定为止；以及
逐步地提高O2电压设定点，直到所述NOX排放变得稳定为止。
 根据权利要求20所述的方法，其特征在于，启动λ扫掠的所述方法要素包括：逐步地提高O2电压设定点，直到所述NOX排放变得不稳定为止；以及逐步地降低O2电压设定点，直到所述NOX排放变得稳定为止。
 一种在其上具有计算机可读指令的一个或多个计算机可读介质，当由控制内燃发动机排气中的排放的控制模块执行时，所述计算机可读指令使所述控制模块进行下者：
测量NOX排放；
启动λ扫掠，以确定这样的O2电压设定点，即，在该O2电压设定点下，处于新的运行状况的NOX排放符合NOX排放标准；以及
在该新的O2电压设定点下运行所述内燃发动机。
 根据权利要求23所述的一个或多个计算机可读介质，其特征在于，进一步使所述控制模块启动λ扫掠，以确定这样的O2电压设定点，即，在该O2电压设定点下，处于新的运行状况的CO排放符合CO排放标准。
 根据权利要求24所述的一个或多个计算机可读介质，其特征在于，使所述控制模块启动λ扫掠的指令包括使所述控制模块进行下者的指令：
逐步地降低O2电压设定点，直到所述NOX排放变得不稳定为止；以及
逐步地提高O2电压设定点，直到所述NOX排放变得稳定为止。
 根据权利要求24所述的一个或多个计算机可读介质，其特征在于，使所述控制模块启动λ扫掠的指令包括使所述控制模块进行下者的指令：
逐步地提高O2电压设定点，直到所述NOX排放变得不稳定为止；以及
逐步地降低O2电压设定点，直到所述NOX排放变得稳定为止。

说明书用于控制内燃发动机中的排放的设备和方法
技术领域
本文公开的主题涉及内燃发动机中的排放控制，并且更具体而言涉及对内燃发动机中的CO和NOX排放的控制。
背景技术
内燃发动机理想地运行，使得燃烧混合物以化学计量性燃烧反应所需的确切相对比例包含空气和燃料。富化(rich)燃烧发动机可用化学计量量的燃料或稍微过多的燃料运行，而与化学计量性燃烧所需的量相比，贫化(lean)燃烧发动机则用过多的氧(O2)运行。内燃发动机在贫化模式中运行可减少节流损失，并且可利用较高的压缩比，从而提供性能和效率的改进。另一方面，富化燃烧发动机较简单、可靠和稳定，并且良好地适用于变化的负荷。
为了符合排放标准，许多富化燃烧内燃发动机都利用非选择性催化还原(NSCR)子系统，其也被称为3元(3‑way)催化剂。这些子系统会减少氮氧化物NO和NO2(统称为NOX)、一氧化碳(CO)和易挥发的有机化合物(VOC)的排放，以及其它受到管制的排放。3元催化剂具有高还原效率，而且经济，但需要密切地控制发动机的空气燃料比，以便符合排放标准。有时按照每制动马力小时的排放克数(g/bhp‑hr)来规定这些标准。
以前，仅通过在催化剂子系统的输入和输出位置两者处使用O2感测，用催化剂进行的富化燃烧排放控制才是可行的。在那些系统中，控制子系统持续地调节空气燃料比，以保持排气中有恒定的O2含量。恒定的O2含量的目标值(O2电压设定点)是静态的。有时候，这些控制系统允许排放的变化比在变化的运行状况和环境状况以及催化剂运行窗口改变时的最佳状况更大。原因在于，为了达到低的NOX和CO排放水平，不能简单地将O2电压设定点设定成单个值。除了其它状况之外，关于排放符合性的最佳O2电压设定点随负荷、速度、环境状况而改变。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种在运行状况范围内运行内燃发动机的方法，内燃发动机具有至少一个O2传感器。这方面的方法包括在初始O2电压设定点下运行发动机，以及自动地将O2电压设定点调节到新的O2电压设定点，以减少排放。
根据本发明的另一方面，提供一种用于在运行状况的范围内改进内燃发动机的排放性能的系统。这方面的系统包括：用于处理来自内燃发动机的排气的催化剂子系统；设置在催化剂子系统的上游的O2传感器；以及设置在排气中的NOX传感器。这方面的系统还包括控制子系统，该控制子系统接收来自O2传感器和NOX传感器的数据，并且自动地将O2电压设定点调节到新的电压设定点，以减少排放。
根据本发明的另一方面，提供一种用于控制内燃发动机排气中的排放的控制系统。这方面的控制系统包括：控制O2电压设定点的至少一个子系统；测量发动机排气中的NOX排放的至少一个子系统；以及启动λ扫掠(sweep)以确定最佳O2电压设定点的至少一个子系统。
根据本发明的另一方面，提供一种用于控制内燃发动机排气中的排放的方法。这方面的方法包括：测量NOX排放；启动λ扫掠，以确定这样的O2电压设定点，即，在该O2电压设定点下，处于新的运行状况的NOX排放符合NOX排放标准；以及在新的O2电压设定点下运行内燃发动机。
根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读介质。这方面的计算机可读介质提供这样的指令，即，当由控制内燃发动机排气中的排放的控制模块执行时，指令使控制模块进行下者：测量NOX排放；启动λ扫掠，以确定这样的O2电压设定点，即，在该O2电压设定点下，处于新的运行状况的NOX排放符合NOX排放标准；以及在新的O2电压设定点下运行内燃发动机。
附图说明
图的以下描述无论如何不意图且不应当解释为限制性的。
图1是根据实施例的内燃发动机系统的示例的示意图。
图2是示出了运行状况对NOX符合性窗口的影响的曲线图。
图3是显示了实施例的过程的流程图。
图4是示出了实施例的运行的原理的曲线图。
图5是显示了实施例的过程的流程图。
图6是示出了实施例的运行的原理的曲线图。
部件列表
1内燃发动机系统
3左汽缸排
5右汽缸排
7左汽缸
9左汽缸
11左汽缸
13左汽缸
15左汽缸
17左汽缸
19右汽缸
21右汽缸
23右汽缸
25右汽缸
27右汽缸
29右汽缸
31飞轮
33右调控器
35左调控器
37歧管
38左歧管管道
39左O2传感器
40右歧管管道
41右O2传感器
43催化室
45NOX传感器
47排放控制模块
50用于针对NOX符合性而设定O2设定点的方法
51起始O2设定点
53检测状况变化
55使O2设定点降低预定增量
57确定NOX排放的变化
59测量O2浓度
61NOX稳定性阈值被突破?
63使O2设定点提高预定增量
65测量NOX排放
67测量O2浓度
69NOX水平稳定?
71保存新的O2设定点
73使新的O2设定点偏移
75结束
77贫化λ扫掠
80用于针对NOX和CO符合性而设定O2设定点的方法
81起始O2设定点
83检测状况变化
85进行贫化λ扫掠
87保存贫化O2设定点
89使O2设定点提高预定增量
91测量NOX排放
93测量O2浓度
95NOX稳定性阈值被突破?
97使O2设定点降低预定增量
99测量NOX排放
101测量O2浓度
103NOX水平稳定?
105保存富化O2设定点
107在贫化O2设定点和富化O2设定点之间设定O2设定点
109结束
111富化λ扫掠。
具体实施方式
图1中示出的是根据本发明的一个实施例的、具有改进的排放控制能力的内燃发动机系统1。内燃发动机系统1包括左汽缸排3和右汽缸排5。左汽缸排3包括多个汽缸7、9、11、13、15和17。右汽缸排5包括多个汽缸19、21、23、25、27和29。虽然示出了这个实施例中的内燃发动机系统1有12个汽缸，但可使用任何数量的汽缸(1、2、4、8、14、16等)。内燃发动机系统1还包括飞轮31。
内燃发动机系统1还包括与右汽缸排5相关联的右调控器33，以及与左汽缸排3相关联的左调控器35。右调控器33控制通往右汽缸排5的空气和燃料的流量，而左调控器35则控制通往左汽缸排3的空气和燃料的流量。调控器是确定系统的运行参数且通常将系统的运行参数保持在某些规定的或预先设定的极限内的装置。右调控器33和左调控器35分别调节右汽缸排5和左汽缸排3中的空气燃料比。虽然图1中示出的实施例表示调控器，但可包括可用来控制空气燃料比的任何装置或装置组合，诸如例如电子燃料喷射装置、汽化器等。
与右汽缸排5和左汽缸排3相关联的是歧管37，歧管37传送来自内燃发动机系统1的排气。歧管37包括左歧管管道38和右歧管管道40，至少一个左O2传感器39置于左歧管管道38中，并且至少一个右O2传感器41置于右歧管管道40中。左O2传感器39和右O2传感器41(也称为λ传感器)是测量歧管38、40的内部的排气中的O2的比例且实时地确定内燃发动机的空气燃料比是富化还是贫化的电子装置。可使用来自左O2传感器39和右O2传感器41的信息来间接确定空气燃料比。在一些实施例中，可使用仅一个O2传感器。在各种类型的O2传感器中可用的是浓差电池(氧化锆传感器)、氧化物半导体(TiO2传感器)和电化学O2传感器(限电流传感器)。传感器典型地不直接测量O2浓度，而是测量排气中的O2量和基准样本中的O2量之间的差异。富化混合物引起O2需求。此需求会导致电压提高，因为O2离子传送通过传感器层。贫化混合物会引起低电压，因为存在过多的O2。
来自内燃发动机系统1的排气传送通过右歧管管道40和左歧管管道38，进入到催化室43中，催化室43包含用于减少NOX和CO排放的催化剂。在优选实施例中，催化剂可为常用于内燃发动机应用的3元催化剂。催化剂通过还原和氧化来转化CO、NOX和VOC排放而产生二氧化碳、氮和水。当发动机在近化学计量学的空气‑燃料比窄带内运行时，三元催化剂是有效的。当发动机在那个空气‑燃料比带之外运行时，催化剂的转化效率显著地降低。在贫化发动机运行下，存在过多O2，NOX的还原会不利。在富化状况下，过多燃料会在催化剂之前消耗排气中所有可用的O2，从而使氧化还原更加不可能。
NOX传感器45设置在催化室43的下游。在备选实施例中，NOX传感器可位于催化室43的上游(如果使用了催化剂)，或者可使用多个NOX传感器。NOX传感器是检测燃烧环境(诸如内燃发动机系统1)中的氮氧化物的装置。多种不同的传感器可适于在内燃发动机系统1中使用。例如，存在多种固态电化学传感器，包括固体电解质(电位计和电流计)和半导体类型。
NOX传感器45、右O2传感器41和左O2传感器39、右调控器33和左调控器35全部都联接到排放控制模块47上。可将排放控制模块47提供为微处理器和存储器，或者作为另外提供的或者嵌在与内燃发动机系统1相关联的其它处理器或电子系统内的软件，或者呈任何其它已知形式。各种实施例中的排放控制模块47可包括能够由一个或多个计算装置执行的指令。根据使用多种已知的编程语言和/或技术(包括(无限制)，以及或者单独地或者以组合的方式，Java™、C、C++、Visual Basic、Java Script、Perl等)而产生的计算机程序，可编译或翻译这样的指令。一般来说，处理器(例如微处理器)接收例如来自存储器、计算机可读介质等的指令，并且执行这些指令，从而执行一个或多个过程，包括本文描述的过程中的一个或多个。可使用多种已知的计算机可读介质来存储和传输这样的指令和其它数据。
计算机可读介质包括参与提供可由计算机读取的数据(例如，指令)的任何介质。这种介质可采取许多形式，包括(但不限于)非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘以及其它持久存储器。易失性介质包括动态随机存取存储器(DRAM)，DRAM典型地构成主存储器。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括线材，线材包括联接到处理器上的系统总线。传输介质可包括或传送声波、光波和电磁发射，诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间产生的那些。计算机可读介质的普遍形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其它磁介质、CD‑ROM、DVD、任何其它光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔的型式的任何其它物理介质、RAM、PROM、EPROM、闪速EEPROM、任何其它存储芯片或存储盒、如下文所描述的那样的载波，或者计算机可读取的任何其它介质。
通过自动地调节一个或多个O2传感器(诸如左O2传感器30、右O2传感器41或两者)的设定点，具有改进的排放控制能力的内燃发动机系统1可在运行状况范围内运行。O2电压设定点是排放控制模块47将旨在通过控制进入发动机的燃料量与空气量的比而达到的O2的目标值。进入发动机的燃料量与空气的比被称为空气燃料比(AFR)，并且有时表示为λ(Lambda)，λ是发动机的AFR与化学计量性AFR的比。内燃发动机系统1通过以校准的扫掠速率将催化剂前O2电压设定点从校准的高设定点向下调节到低的O2电压设定点，直到NOX测量值变得不稳定或形成峰值(即，稳定性水平阈值被突破)为止，来实现改进的排放性能。在一个实施例中，可通过在给定的时间段里测量NOX浓度来确定稳定性。扫掠速率可为毫伏/秒，并且可针对于各个发动机来特定地校准扫掠速率。一旦稳定性阈值被突破，就以校准的扫掠速率向上调节O2电压设定点，直到实现稳定性水平 (NOX传感器45的NOX读数再次变得稳定)为止。
参照图2来最佳地理解用于自动地调节设定点的过程背后的原理。图2示出了关于富化燃烧发动机中的NOX和CO排放的典型的催化剂窗口特性。在该曲线图中，针对λ来标绘以g/bhp‑hr.伏测得的排放。在化学计量性混合物中，λ=1，在富化混合物中，λ<1，以及在贫化混合物中，λ>1。
在图2中的曲线图的右手边，关于特定的一组状况C1的NOX排放的值由叠加了三角形的连续双线示出。在曲线图的左手边，关于状况C1的CO排放的值被示为叠加了三角形的实线。符合性窗口由带阴影的矩形区域表示。用标为A的圆突出显示的是其中CO排放在λ降低时开始迅速上升的区域。这被称为λ曲线的富化膝部(knee)。用标为B的圆突出显示的是其中NOX排放在λ值增大时开始迅速上升的区域。这被称为λ曲线的贫化膝部。优选的运行窗口通常驻留在λ曲线的富化膝部和贫化膝部之间。
当例如发动机负荷、燃料质量或发动机环境状况改变时，状况1可如C2、C3中显示的那样改变，或者以其它方式改变。当状况从状况C1变成状况C 2时，在NOX曲线(在曲线图的右手边显示为双虚线)和CO曲线(在曲线图的左手边显示为双实线)之间的区域变窄。当状况从状况C1变成状况C3时，在NOX曲线和CO曲线之间的区域变宽。另外，由于状况改变，NOX和CO曲线可向左或向右移动。这个现象使得用静态的O2电压设定点控制排放非常困难。
图3示出了用于针对NOX符合性设定新的O2电压设定点的方法50的实施例。内燃发动机系统1以起始O2电压设定点运行(方法要素51)。检测状况的变化(方法要素53)，诸如例如，负荷的变化、运行速度的变化、环境状况的变化、规定时间增量的过去等。在那时，排放控制模块47指示O2电压设定点降低预定增量。可根据针对各个内燃发动机系统1而确定的校准的扫掠速率来确定O2电压设定点的降低增量。可针对发动机基于稳定O2传感器(一个或多个)(左O2传感器39、右O2传感器41或两者)和NOX传感器45所需的时间段来确定校准的扫掠速率。然后可测量NOX排放和O2浓度(方法要素57和59)。基于来自方法要素57的值来确定NOX稳定性阈值是否已经被突破(方法要素61)。如果NOX稳定性阈值还未被突破，则可使O2电压设定点再次降低预定量(方法要素55)。一旦NOX稳定性阈值被突破，可使O2电压设定点提高预定增量(方法要素63)。然后可确定NOX排放的变化(方法要素65)，并且可测量O2浓度(方法要素67)。然后可确定NOX水平是否已经变得稳定(即，NOX水平的变化速率接近0)(方法要素69)。如果NOX水平不稳定，则可使O2电压设定点再次提高预定量(方法要素63)，直到NOX水平稳定为止。为了执行算法的稳定性部分，实行使用滤波定时器和去抖动定时器来指示何时接近NOX膝部或CO膝部的方案可为必要的。然后可保存NOX水平稳定所处的新的O2电压设定点(方法要素71)。可使O2电压设定点或者向上或者向下偏移(skew)校准值，以使设定点正好保持比λ曲线中的NOX膝部富化(方法要素73)。可针对各个发动机来确定校准值。在那时，过程可结束(方法要素75)，并且在检测到状况的变化之后，或者在预定时段过去之后，过程可重新开始。方法要素55‑69包括贫化λ扫掠77。
参照图4来最佳地示出用于针对NOX符合性设定新的O2电压设定点的方法50后面的原理。图4是标绘了随着时间的推移针对不同的O2电压设定点(实线)的NOX浓度的测量值(双线)的曲线图。在方法的向下扫掠中，O2电压设定点以预定速率从起始O2电压设定点降低。随着O2电压设定点降低，当NOX浓度向上形成峰值时，稳定性阈值被突破。在那时，在向上扫掠中，O2电压设定点以预定速率提高，直到NOX水平降低且变得稳定为止。将新的O2电压设定点设定在NOX排放稳定所处的水平处。
内燃发动机系统1可用于针对NOX和CO符合性在最佳O2电压设定点下运行发动机。NOX传感器45可用来提供CO浓度的指示，随着接近λ曲线的富化膝部，CO浓度表示为NOX ppm输出的提高。在富化侧的CO浓度看起来会在NOX传感器45中引起稳定的干扰，从而产生NOX读数。这个异常由在极端的富化水平处生成的氨导致， NOX传感器45将生成的氨报告为NOX浓度。
针对此异常使用贫化和富化稳定性检测算法两者，开发一种用于针对NOX和CO符合性设定新的O2电压设定点的方法是可行的。这通过执行λ扫掠(即，扫掠O2电压设定点)以验证在λ曲线上的贫化和富化膝部的位置来完成。然后可将O2电压设定点重新调节到介于贫化膝部和富化膝部之间的点处的值，以在排放曲线的最佳部分中实现较低的NOX和CO催化剂外排。
图5示出了用于针对NOX和CO符合性设定新的O2电压设定点的方法80的实施例，该方法可由排放控制模块47执行。在此方法中，假设内燃发动机系统1以起始O2电压设定点运行(方法要素81)。在检测到状况变化之后(方法要素83)，排放控制模块47可启动贫化λ扫掠(方法要素85)(例如沿图2的贫化膝部的方向使发动机的运行扫掠到贫化O2电压设定点，从而产生贫化发动机λ)。在图3中将贫化λ扫掠更具体地描述成参考标号77。在方法要素87中保存贫化O2电压设定点，并且通过使O2电压设定点提高预定增量来启动富化λ扫掠(例如沿图2的富化膝部的方向使发动机的运行扫掠到富化O2电压设定点，从而产生富化发动机λ)(方法要素89)。分别在方法要素91和93中测量NOX排放和O2浓度。然后确定在λ曲线的富化侧上的NOX稳定性阈值是否已经被突破(方法要素95)。如前面描述的那样，当NOX水平形成峰值时，稳定性阈值被突破。如果NOX稳定性水平未被突破，则使O2电压设定点再次提高预定增量(方法要素89)。如果NOX稳定性水平已被突破，则通过使O2电压设定点降低预定增量来启动O2电压设定点的向下扫掠(方法要素97)。分别在方法要素99和101中测量NOX排放和O2浓度。然后排放控制模块47确定NOX水平是否已经变得稳定(方法要素103)。如果NOX水平不稳定，则排放控制模块47再次指示O2电压设定点降低预定增量(方法要素97)。如果NOX水平稳定，保存富化O2电压设定点(方法要素105)，并且将O2电压设定点设定在保存的贫化和富化O2电压设定点之间的水平处(方法要素107)。然后方法完成重复(方法要素109)。方法要素89至105可指定为富化λ扫掠111。可使本文描述的O2电压设定点增量和减量改变预定量或以预定扫掠速率改变，或者直到NOX传感器读取到预定阈值浓度为止，或者一些其它方法。
参照图6最佳地示出了用于针对NOX和CO符合性设定新的O2电压设定点的方法80的原理。图6是标绘了NOX浓度的测量值 (底部曲线) 和O2电压设定点(顶部实心曲线)的曲线图。在图6中的曲线图也示出了发动机RPM和通往右调控器33和左调控器35的信号，它们被标示为级档(stepper)RB和级档LB。通过这样来启动新的搜索：降低O2电压设定点，直到稳定性阈值被突破(对于贫化搜索，NOX形成峰值)为止，并且然后提高O2电压设定点，直到NOX读数再次变得稳定为止。提高O2电压设定点，直到稳定性阈值被突破为止，并且然后降低O2电压设定点，直到NOX水平再次变得稳定为止。在那时，排放控制模块具有由贫化搜索确定的O2电压设定点值和由富化搜索确定的O2电压设定点值。这些值对应于λ曲线的富化膝部和贫化膝部。关于内燃发动机系统1的运行的期望的O2电压设定点将典型地落在两个O2电压设定点之间，并且可以可选地设定在这些O2电压设定点之间的中点处，以在排放曲线的最佳部分中实现最低的NOX和CO催化剂外排。
如果无论何时λ扫掠例程无法检测曲线(一个或多个)上的膝部(一个或多个)，则可执行新的扫掠，以重新尝试设定点优化。未检测到最佳设定点的原因可包括；燃料成分的变化、湿度的剧烈变化、其它环境状况或催化剂性能的退化。可选地，可将排放控制模块47编程成定期地在膝部的左侧重新建立最佳设定点。进行这一点是因为这些最佳点将因为运行状况和/或环境状况改变而移动。
内燃发动机系统1通过提供O2设定点的定期自动重新设定来提供在较宽运行状况(包括环境状况和催化剂窗口移动状况)范围内的NOX和CO符合性。另外，由于随着时间的推移而进行的持续测量，排放控制模块47可记录排放性能和排放符合性状态。可添加到排放控制模块47的另一个选项将包括在内燃发动机系统1不符合排放规则的情况下添加关闭指令。
虽然在上面参照示例性实施例对上面描述的和/或本文声明的方法和设备进行了描述，但本领域技术人员将理解，可在不偏离上面描述的和/或本文声明的方法和设备的范围的情况下作出各种改变，而且等效物可代替方法和设备的要素。另外，可在不偏离本发明的范围的情况下对以上的教导作出许多改良，以适于具体情况。因此，意图的是上面描述的和/或本文声明的方法和设备不限于为了执行本发明而公开的实施例，相反，本发明包括落在所意图的权利要求的范围内的所有实施例。此外，用语“第一”、“第二”等的使用不表示任何重要性的顺序，相反，用语“第一”、“第二”用来区分一个要素与另一个要素。此外，应当强调的是，构想到多种计算机平台和控制模块与操作系统。