可以目标占空比278将信号应用于节气门阀112从而实现目标节气门打开面积267。另外 在432, EGR致动器模块172控制EGR阀170以实现目标EGR打开面积268,并且升压致动 器模块164控制废气门162以实现目标废气门打开面积266。例如，EGR致动器模块172可 以目标占空比282将信号应用于EGR阀170从而实现目标EGR打开面积268,并且升压致 动器模块164可以目标占空比274将信号应用于废气门162从而实现目标废气门打开面积 266。虽然图4被示出为在432之后结束，但是图4可以示出一个控制回路，并且可以在预 定速率下执行控制回路。
[0156] 返回参照图2，ECM 114包括催化剂监控模块504 (也参见图5)和传感器监控模块 508 (也参见图6)。如以上所述，当提供到催化剂136的排气是氧气富足(贫油）时，催化剂 136存储氧气。催化剂监控模块504监控催化剂136存储氧气的能力并基于催化剂136存 储氧气的能力来选择性地诊断催化剂136中故障的存在。
[0157] 氧气存储能力（OSC)周期可以指示催化剂136存储氧气的能力。催化剂监控模块 504可以使用上游氧气传感器176和/或下游氧气传感器177对加燃料的一个或多个改变 的响应来确定用于催化剂136的OSC周期。更具体来说，催化剂监控模块504可以基于上 游氧气传感器176响应从富油加燃料到贫油加燃料的转变时的第一时间与下游氧气传感 器177响应该转变时的第二时间之间的周期来确定用于催化剂136的OSC周期。
[0158] 当OSC周期大于预定周期时，催化剂监控模块504可以确定催化剂136中不存在 故障。相反，当OSC周期小于预定周期时，催化剂监控模块504可以确定催化剂136中存在 故障。
[0159] 然而，下游氧气传感器177产生指示排气的氧气浓度改变的其输出的延迟可能导 致下游氧气传感器177比其应有的迟地响应转变。因此，下游氧气传感器177的延迟导致 OSC周期增加。因此，下游氧气传感器177的延迟可能导致催化剂监控模块504不正确地确 定催化剂136中不存在故障。
[0160] 传感器监控模块508监控下游氧气传感器177对从富油加燃料到贫油加燃料的转 变的响应。基于下游氧气传感器177对该转变的响应，传感器监控模块508确定对应于下 游氧气传感器177的延迟的参数。传感器监控模块508还可以确定下游氧气传感器177中 是否存在故障。
[0161] 催化剂监控模块504基于该参数来确定下游氧气传感器177的延迟。催化剂监控 模块504基于下游氧气传感器177的延迟来校正OSC周期并且使用校正后的OSC周期来确 定催化剂136中是否存在故障。
[0162] 现在参照图5,呈现催化剂监控系统的示例性实施的功能方框图。当满足一个或多 个启用条件时，触发模块512产生用于催化剂诊断、下游氧气传感器诊断和/或上游氧气传 感器诊断的执行的触发信号516。例如，当在车辆行驶时存在用于切断发动机102的加燃料 的一个或多个条件时，诸如对于减速燃料切断（DFCO)事件，触发模块512可以产生触发信 号516。DFCO事件可以例如在驾驶者释放加速踏板以允许车辆减速时发生。
[0163] 燃料命令模块520选择性地命令扭矩请求模块224产生燃料扭矩请求285,这样使 得目标等值比遵循用于催化剂诊断和下游氧气传感器诊断的执行的预定分布图。预定分布 图可以包括从富油加燃料到贫油加燃料的一个或多个转变和/或从贫油加燃料到富油加 燃料的一个或多个转变。发动机102的加燃料可以在贫油加燃料的周期过程中被切断。
[0164] 例如，图9包括用于示例性催化剂和下游氧气传感器诊断的等值比524对时间528 的示例性图表。线532对应于示例性化学计量等值比。当在车辆行驶时发生用于切断对发 动机102的加燃料的一个或多个条件时，触发模块512可以在时间536产生触发信号516。
[0165] 在时间540,燃料命令模块520调整加燃料以便比化学计量等值比更加富油。燃 料命令模块520在时间544将加燃料从富油（比化学计量等值比更富油）转变到贫油（化学 计量等值比)。更具体来说，燃料命令模块520可以在时间544切断加燃料。燃料命令模块 520在时间548将加燃料从贫油转变到富油。稍后，诸如在时间552,燃料命令模块520可 以将加燃料转变回到贫油(例如，切断)。可以继续贫油加燃料，例如直到存在用于结束燃料 切断事件的一个或多个条件。
[0166] 返回参照图5,当产生触发信号516时，约束命令模块556产生用于催化剂和氧气 传感器诊断的一个或多个命令的约束560。输出约束模块364根据命令的约束560来设置 对应的输出约束352。
[0167] 例如，命令的约束560可以包括用于将最小APC设置为预定最小APC、将最小和最 大剩余稀释设置为剩余稀释的预定最小量、将最小和最大外部稀释设置为外部稀释的预定 最小量的约束。仅举例而言，预定最小APC可以是约30克或另一个适合的值，剩余稀释的 预定最小量可以是零，并且外部稀释的预定最小量可以是零。此外，命令的约束560可以包 括用于将最小和最大COV设置为预定最小COV以便在诊断过程中尽可能最小化IMEP的COV 的约束。仅举例而言，预定最小COV可以是约3%或另一个适合的值。
[0168] 命令的约束560可以额外地或替代地包括用于目标值266至270中的一个或多个 的致动器约束，诸如目标进气凸轮相位器角269和排气凸轮相位器角270和/或目标废气 门打开面积266。仅举例而言，约束命令模块556可以设置用于目标进气凸轮相位器角269 和目标排气凸轮相位器角270的致动器约束以最小化剩余稀释并最大化有效位移。约束命 令模块556可以设置用于目标废气门打开面积266的致动器约束以维持废气门162的开度 以便不会导致排气流的改变。
[0169] 约束命令模块556在催化剂和氧气传感器诊断期间维持命令的约束560以用于诊 断的稳定性。在诊断过程中维持命令的约束560确保条件保持大约恒定以增加确定催化剂 136和/或下游氧气传感器177中是否存在故障的精确度。命令的约束560还确保诊断期 间的良好燃烧，这也有助于增加诊断的精确度。
[0170] 当产生触发信号516时，参考模块368可以设置用于诊断的参考值356中的一个 或多个。例如，参考模块368可以基于最小化剩余稀释和最大化有效位移来设置参考进气 和排气凸轮相位器角。
[0171] 基于命令的约束560,可能序列的成本将在诊断期间预测该可能序列导致以下各 项中的一个或多个时增加：APC小于预定最小APC ;剩余稀释大于预定最小值；外部稀释大 于预定最小值；以及頂EP的COV大于预定最大值。这将确保在诊断期间，APC、剩余稀释、外 部稀释以及IMEP的COV尽可能紧密地追踪预定最小APC、预定最小剩余稀释、预定最小外部 稀释以及頂EP的预定最大C0V。
[0172] 如以上所述，外源输入328可以包括目标空气/燃料混合物。如以下所描述，加燃 料从富油转变到贫油以及从贫油转变到富油以用于诊断。发动机102可以在增加加燃料时 产生较多扭矩，并且可以在加贫油时产生较少扭矩。MPC模块312对此进行综合并设置目标 值266至270以便不管加燃料的改变而尽可能紧密地实现基础空气扭矩请求308。
[0173] 当产生触发信号516时，燃料命令模块520可以命令扭矩请求模块224产生燃料 扭矩请求285以使得加富油。稍后，诸如在产生触发信号516之后的预定周期，燃料命令模 块520命令扭矩请求模块224产生燃料扭矩请求285以转变到贫油加燃料，诸如通过切断 加燃料。
[0174] 当燃料命令模块520命令从富油到贫油的转变时，燃料命令模块520产生富油到 贫油（R到L)转变指示符608。当执行转变时，上游氧气传感器176在催化剂136和下游氧 气传感器177之前接收贫油排气。因此，基于由上游氧气传感器176产生的信号产生的上 游氧气浓度612应在下游氧气传感器177之前响应转变。
[0175] 上游氧气监控模块616可以响应于正产生富油到贫油转变指示符608来重置并起 动上游定时器值。因此，上游定时器值对应于从命令富油到贫油的转变开始过去的周期。
[0176] 上游氧气监控模块616监控上游氧气浓度612。上游氧气监控模块616可以将上 游氧气浓度612与第一预定值相比较。当上游氧气传感器176处的排气是富油时，上游氧 气浓度612可以大于第一预定值。
[0177] 当上游氧气浓度612从大于第一预定值转变为小于第一预定值时，上游氧气监控 模块616可以将上游转变周期620设置为等于上游定时器值。以此方式，上游转变周期620 指示当命令从富油到贫油的转变时的时间与上游氧气传感器176指示排气是贫油时的时 间之间的周期。
[0178] 下游氧气监控模块624可以响应于正产生富油到贫油转变指示符608来重置并起 动下游定时器值。因此，下游定时器值也对应于从命令富油到贫油的转变开始过去的周期。
[0179] 下游氧气监控模块624监控下游氧气浓度628。下游氧气浓度628是基于由下游 氧气传感器177产生的信号而产生。下游氧气监控模块624可以将下游氧气浓度628与第 二预定值相比较。当下游氧气传感器177处的排气是富油时，下游氧气浓度628可以大于 第二预定值。第二预定值可以与第一预定值相同或不同。
[0180] 当下游氧气浓度628从大于第二预定值转变为小于第二预定值时，下游氧气监控 模块624可以将下游转变周期632设置为等于下游定时器值。以此方式，下游转变周期632 指示当命令从富油到贫油的转变时的时间与下游氧气传感器177指示排气是贫油时的时 间之间的周期。
[0181] 氧气存储能力（OSC)确定模块636基于上游转变周期620和下游转变周期632来 确定用于催化剂136的OSC周期640。OSC周期640对应于催化剂136能够存储的氧气的 量。OSC确定模块636可以基于上游转变周期620与下游转变周期632之间的差异来设置 OSC周期640。仅举例而言，OSC确定模块636可以将OSC周期640设置为等于下游转变周 期632减去上游转变周期620。
[0182] 校正模块644基于OSC周期640和传感器延迟周期652来确定校正后的OSC周期 648。校正模块644基于OSC周期640与传感器延迟周期652之间的差异来确定校正后的 OSC周期648。仅举例而言，校正模块644可以将校正后的OSC周期648设置为等于OSC周 期640减去传感器延迟周期652。传感器延迟周期652对应于当将贫油排气提供到下游氧 气传感器177时与当下游氧气传感器177产生指示排气是贫油的信号时之间的周期。
[0183] 延迟确定模块656可以基于面积660和面积660的过滤后的版本中的一个来确定 传感器延迟周期652。面积660的过滤后的版本将称为过滤后的面积664。延迟确定模块 656可以基于过滤器状态668来选择面积660和过滤后的面积664中的一个以用于确定传 感器延迟周期652。下文结合图6来进一步论述面积660、过滤后的面积664和过滤器状态 668 〇
[0184] 当过滤器状态668是第一状态时，延迟确定模块656可以选择面积660。当过滤器 状态668是第二状态时，延迟确定模块656可以选择过滤后的面积664。延迟确定模块656 使用将面积与传感器延迟周期相关联的函数和映射(例如，查找表）中的一个基于面积660 和过滤后的面积664中的选定一个来确定传感器延迟周期652。
[0185] 标准化模块672可以标准化校正后的OSC周期648并产生OSC比率676。标准化 模块672可以根据催化剂136的温度和发动机气流(例如，MF)来标准化校正后的OSC周 期 648。
[0186] 比率过滤模块677可以将过滤器应用于OSC比率676以产生过滤后的OSC比率 678。仅举例而言，过滤器可以是指数地加权的移动平均（EWMA)过滤器。比率过滤模块677 可以分别基于OSC比率676的当前值和从M个先前富油到贫油转变的OSC比率676的M个 先前值的EWMA来产生过滤后的OSC比率678。M是大于零的整数。
[0187] 催化剂故障检测模块680可以基于过滤后的OSC比率678来确定催化剂138中是 否存在故障。仅举例而言，当过滤后的OSC比率678小于预定值时，催化剂故障检测模块 680可以确定催化剂136中存在故障。相反，当过滤后的OSC比率678大于预定值时，催化 剂故障检测模块680可以确定催化剂136中不存在故障。故障可以指示催化剂136存储氧 气的能力小于可接受水平。在各个实施中，预定值可以是〇. 〇与1. 〇之间的值。
[0188] 当催化剂136中存在故障时，催化剂故障检测模块680可以采取一个或多个矫正 动作。仅举例而言，催化剂故障检测模块680可以选择性地调整一个或多个发动机操作参 数(例如，目标等值比)。催化剂故障检测模块680可以额外地或替代地将催化剂故障指示 符684存储在内存688中。催化剂故障指示符684可以包括例如预定诊断故障码（DTC)。 催化剂故障指示符684指示催化剂136中存在故障。故障监控模块692可以监控内存688 并且在催化剂136中存在故障时点亮指示器，诸如故障指示灯（MIL) 696。
[0189] 现在参照图6,呈现传感器监控模块508的示例性实施的功能方框图。面积确定模 块704可以响应于正产生富油到贫油转变指示符608来监控下游氧气浓度628。
[0190] 面积确定模块704可以基于在产生富油到贫油转变指示符608时的时间与下游氧 气浓度628变得小于第三预定值时的后一时间之间的下游氧气浓度628的一个或多个数学 积分来确定面积660。面积660可以对应于在产生富油到贫油转变指示符608时的时间与 下游氧气浓度628变得小于第三预定值时的后一时间之间的下游氧气浓度628形成的曲线 下的面积。第三预定值可以与第一预定值相同或不同并且可以与第二预定值相同或不同。
[0191] 面积过滤模块708可以将过滤器应用于面积660以产生过滤后的面积664。仅举 例而言，过滤器可以是指数地加权的移动平均（EWMA)过滤器。加权可以与由比率过滤模块 677施加的EWM过滤器的加权相同或不同。面积过滤模块708可以分别基于面积660的当 前值和从N个先前富油到贫油转变的面积660的N个先前值的EWM来产生过滤后的面积 664。N是大于零的整数。N可以与M相等或不同。
[0192] 最初，诸如在起动时(例如，钥匙接通)，用于产生过滤后的面积664的面积660的 先前值可以被设置为预定初始化值。面积过滤模块708可以基于面积660的先前值来产生 过滤器状态668。更具体来说，面积过滤模块708可以基于从面积660的先前值最后一次被 设置为预定初始化值开始是否已经获得面积660的至少N个值来产生过滤器状态668。如 果已经获得，则面积过滤模块708可以将过滤器状态668设置为第二状态。如果未获得，则 面积过滤模块708可以将过滤器状态668设置为第一状态。
[0193] 以此方式，延迟确定模块656可以使用面积660来确定传感器延迟周期652直到 从面积660的先前值最后一次被设置为预定初始化值开始已经获得面积660的至少N个 值。在从面积660的先前值最后一次被设置为预定初始化值开始已经获得面积660的至少 N个值之后，延迟确定模块656可以使用过滤后的面积664来确定传感器延迟周期652。
[0194] 传感器监控模块508还可以包括传感器故障检测模块712。传感器故障检测模块 712可以基于过滤器状态668来选择面积660和过滤后的面积664中的一个。传感器故障 检测模块712可以在过滤器状态668处于第一状态下时选择面积660并且可以在过滤器状 态668处于第二状态下时选择过滤后的面积664。
[0195] 传感器故障检测模块712基于面积660和过滤后的面积664中选定的一个来确定 下游氧气传感器177中是否存在故障。传感器故障检测模块712可以基于面积660和过滤 后的面积664中选定的一个与预定面积的比较来确定下游氧气传感器177中存在的故障。 例如，当面积660和过滤后的面积664中选定的一个大于预定面积时，传感器故障检测模块 712可以确定下游氧气传感器177中存在故障。故障可以指示与下游氧气传感器177相关 的延迟大于可接受水平。
[0196] 当下游氧气传感器177中存在故障时，传感器故障检测模块712可以采取一个或 多个矫正动作。仅举例而言，传感器故障检测模块712可以选择性地调整一个或多个发动 机操作参数。传感器故障检测模块712可以额外地或替代地将下游传感器故障指示符716 存储在内存688中。下游传感器故障指示符716可以包括例如预定DTC。下游传感器故