障 指示符716指示下游氧气传感器177中存在故障。故障监控模块692可以在下游氧气传感 器177中存在故障时点亮指示器。虽然示出诊断下游氧气传感器177中的故障的实例，但 是可以类似地或同样地诊断上游氧气传感器176中的故障。
[0197] 现在参照图7,呈现描绘诊断催化剂136中是否存在故障的示例性方法的流程图。 控制可以通过804开始，其中控制确定是否满足用于执行催化剂和/或下游传感器诊断的 一个或多个条件，诸如是否存在用于执行减速燃料切断的条件。如果为是，则控制通过806 继续；如果为否，则控制保持在804。
[0198] 在806,约束命令模块556产生用于诊断的命令的约束560。根据命令的约束560， 致动器约束模块360设置对应的致动器约束348和/或输出约束模块364设置对应的输出 约束352。
[0199] 例如，约束命令模块556可以产生用于将最小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 定最小量并且将頂EP的最大COV设置为预定最大值的约束。仅举例而言，预定最小APC可 以是约100毫克或另一个适合的值，剩余稀释的预定最小量可以是零，外部稀释的预定最 小量可以是零，并且预定最大值可以是约3%。约束命令模块556可以例如设置用于参考值 356和/或目标值266至270中的一个或多个的约束，如以上所论述。
[0200] 通过使用命令的约束560,可能序列的成本将在预测可能序列导致以下各项中的 一个或多个时增加：在诊断期间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，实际APC、实 际剩余稀释、实际外部稀释以及頂EP的实际COV尽可能紧密地追踪预定最小APC、预定剩余 稀释、预定外部稀释以及IMEP的预定最大C0V。
[0201] 约束命令模块556在催化剂和/或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确保在诊断期间条件保持大约恒定。 在806,燃料命令模块520还可以使得富油加燃料比化学计量更富油。
[0202] 在808,燃料命令模块520产生富油到贫油转变指示符608。在812,燃料命令模块 520可以命令发动机102的加燃料从富油转变到贫油。例如，燃料命令模块520可以命令 切断加燃料。在816,上游氧气监控模块616确定上游氧气浓度612是否大于第一预定值。 如果为是，则控制通过820继续；如果为否，则控制保持在816。
[0203] 上游氧气监控模块616可以将上游转变周期620设置为等于命令富油到贫油转变 时的时间与当前时间之间的周期。在824,下游氧气监控模块624确定下游氧气浓度628 是否小于第二预定值。如果为是，则控制可以通过828继续；如果为否，则控制可以保持在 824〇
[0204] 在828,下游氧气监控模块624可以将下游转变周期632设置为等于命令富油到贫 油转变时的时间与当前时间之间的周期。在832,0SC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确定模块636基于上游转 变周期620与下游转变周期632之间的差异来确定OSC周期640。例如，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。
[0205] 在836,延迟确定模块656确定过滤器状态668是否指示第一状态。如果为是，则控 制通过840继续；如果为否，则控制通过844继续。在840,延迟确定模块656基于面积660 来确定传感器延迟周期652。在844,延迟确定模块656基于过滤后的面积664来确定传感 器延迟周期652。延迟确定模块656可以使用面积660和过滤后的面积664中选定的一个 和将面积与传感器延迟周期相关联的函数和映射中的一个来确定传感器延迟周期652。在 840或844之后，控制通过848继续。
[0206] 在848,校正模块644基于传感器延迟周期652校正OSC周期640以产生校正后的 OSC周期648。校正模块644可以基于OSC周期640与传感器延迟周期652之间的差异来 设置校正后的OSC周期648。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。
[0207] 在852,标准化模块672标准化校正后的OSC周期648以产生OSC比率676。在 852,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，过滤器可以包括EWM过滤器，并且可以使用来自发动机加燃料从富油到贫油 的先前转变的OSC比率676的一个或多个先前值来产生过滤后的OSC比率678。
[0208] 在856,催化剂故障检测模块680可以确定过滤后的OSC比率678是否小于预定 值。如果856为否，则在860,催化剂故障检测模块680可以产生催化剂故障指示符684以 指示催化剂136中不存在故障，并且控制可以结束。如果856为是，则在864,催化剂故障检 测模块680可以产生催化剂故障指示符684以指示催化剂136中存在故障。控制可以通过 868继续，其中可以采取一个或多个矫正动作，诸如点亮MIL 696、在内存688中设置指示催 化剂136中存在故障的DTC、调整一个或多个发动机操作参数和/或一个或多个其他适合的 矫正动作。控制可以在868或860之后结束。虽然控制被展示和论述为结束，但是图7可 以示出一个控制回路，并且控制可以返回到804。例如，一旦在贫油到富油转变之后下游氧 气传感器177指示富油状态，则约束命令模块560可以释放命令的约束560。
[0209] 现在参照图8,呈现描绘产生传感器延迟周期652的示例性方法的流程图。控制可 以通过904继续，其中面积确定模块704确定是否在产生富油到贫油转变指示符608。如果 为是，则控制通过908继续。如果为否，则控制可以保持在904。
[0210] 在908,面积确定模块704可以重置定时器并且取样下游氧气浓度628。在912,面 积确定模块704可以确定下游氧气浓度628是否小于第三预定值。如果912为是，则控制 可以通过932继续，下文进一步论述。如果912为否，则控制可以通过916继续。
[0211] 在916,面积确定模块704确定定时器是否对应于预定的取样周期。如果916为是， 则控制可以通过920继续。如果916为否，则控制可以返回到912。在920,面积确定模块 704可以重置定时器并且取样下游氧气浓度628。在924,面积确定模块704可以基于下游 氧气浓度628的样本和下游氧气浓度628的最后一个值来确定部分面积。在首次执行924 时，下游氧气浓度628的最后一个值可以用作在908获得的下游氧气浓度的值。在924已 经被执行至少一次之后，下游氧气浓度628的最后一个值可以是来自920的最后一次执行 的下游氧气浓度628的值。面积确定模块704可以基于在样本与取样周期过程中最后一个 值之间的改变的积分来确定部分面积。在928,面积确定模块704可以将部分面积添加到积 累的面积(与之求和)，并且控制可以返回到912。
[0212] 返回参照932(当在912,下游氧气浓度628小于第三预定值时)，面积确定模块704 可以取样下游氧气浓度628。在936,面积确定模块704可以基于下游氧气浓度628的样本 和下游氧气浓度628的最后一个值来确定部分面积。在936的下游氧气浓度628的最后一 个值可以是在920的最后一次执行期间获得的下游氧气浓度的值。面积确定模块704可以 基于在932获得的样本与在对应于定时器的周期内的最后一个值之间的改变的积分来确 定部分面积。在940,面积确定模块704可以将部分面积添加到积累的面积(与之求和)。
[0213] 在944,面积确定模块704可以将积累的面积设置为等于面积660。在940,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。还可以使用来自先前 富油到贫油转变的面积660的一个或多个先前值来产生过滤后的面积664。面积过滤模块 708可以应用例如EWMA过滤器以产生过滤后的面积664。
[0214] 传感器故障检测模块712可以基于过滤后的面积664和面积660中的一个来确定 和指示下游氧气传感器177中是否存在故障。控制可以在948后结束。虽然控制被展示和 论述为结束，但是图8可以示出一个控制回路，并且控制可以返回到904。图7和8的实例 可以响应于富油到贫油转变而并行执行(例如，同时)。图4的实例与图7和图8并行执行。 以此方式，在催化剂和传感器诊断过程中，命令的约束560组由MPC模块312使用以设置目 标值266至270。
[0215] 以上描述实质上仅是说明性的，而绝不意欲限制本公开、其应用或使用。本公开的 广泛教示可以各种形式来实施。因此，虽然本公开包括具体实例，但是本公开的真实范围不 应限于此，因为其他修改将在学习附图、说明书以及随附权利要求之后变得显而易见。如本 文所使用，短语A、B和C中的至少一个应解释为意味着使用非排他性的逻辑或的逻辑(A或 B或C)。应理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法内的一个或多个步骤可以不同的次 序(或同时地）执行。
[0216] 在包括以下定义的此申请中，术语模块可以由术语电路取代。术语模块可以指代 以下内容、是其一部分或者包括以下内容：特定应用集成电路(ASIC);数字、模拟或混合模 拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；场可编程门阵 列（FPGA);执行代码的处理器(共享、专用或集群）；存储由处理器执行的代码的内存(共享、 专用或集群）；提供所描述的功能性的其他适合的硬件部件；或者以上内容中的一些或所有 的组合，诸如片上系统。
[0217] 如以上所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、 例程、功能、分类和/或目标。术语共享处理器涵盖执行来自多个模块的一些或所有代码的 单个处理器。术语集群处理器涵盖与额外处理器组合执行来自一个或多个模块的一些或所 有代码的处理器。术语共享内存涵盖存储来自多个模块的一些或所有代码的单个内存。术 语集群内存涵盖与额外内存组合存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的内存。术语 内存可以是术语计算机可读介质的子集。术语计算机可读介质并不涵盖通过介质传播的暂 时电信号和电磁信号，并且因此可以被认为是有形且永久的。永久的有形计算机可读介质 的非限制性实例包括非易失性内存、易失性内存、磁性存储器和光学存储器。
[0218] 此申请中描述的装置和方法可以部分地或完全地由一个或多个处理器所执行的 一个或多个计算机程序来实施。计算机程序包括存储在至少一个永久的有形计算机可读介 质上的处理器可执行指令。计算机程序也可以包括和/或依赖于所存储的数据。
【主权项】
1. 一种用于车辆的发动机控制系统，包括： 燃料控制模块，所述燃料控制模块将发动机加燃料从富油转变到贫油； 催化剂故障检测模块，所述催化剂故障检测模炔基于氧气传感器对所述转变的响应来 诊断排气催化剂中是否存在故障，其中所述氧气传感器位于所述排气催化剂的上游和下游 之一处； 预测模块，所述预测模炔基于所述发动机的模型和基于发动机扭矩请求确定的可能目 标值组来产生所述发动机的预测操作参数； 成本模块，所述成本模炔基于所述预测操作参数与预定最小值和最大值的比较来确定 用于所述可能目标值组的成本； 约束模块，所述约束模块在所述转变之前选择性地调整所述预定最小值和最大值中的 至少一个以用于所述故障诊断； 选择模块，所述选择模炔基于所述成本从包括所述可能目标值组和基于所述发动机扭 矩请求确定的N个其他可能目标值组的群组中选择所述可能目标值组，其中N是大于零的 整数，并且其基于选定的可能目标值组来设置目标值；以及 致动器模块，所述致动器模炔基于所述目标值中的第一值控制发动机致动器。2. 如权利要求1所述的发动机控制系统，其进一步包括传感器故障检测模块，所述传 感器故障检测模炔基于所述氧气传感器对转变的响应来诊断所述氧气传感器中是否存在 第二故障。3. 如权利要求1所述的发动机控制系统，其中当以下各项中的一个时，所述成本模块 增加用于所述可能目标值组的所述成本： 所述预测操作参数小于所述预定最小值；以及 所述预测操作参数大于所述预定最大值。4. 如权利要求1所述的发动机控制系统，其中所述约束模块在所述转变过程中在所述 发动机的所述加燃料是贫油时维持所述预定最小和最大值中的所述至少一个。5. 如权利要求1所述的发动机控制系统，其中： 所述预测模炔基于所述发动机的模型和所述可能目标值组产生所述发动机的每汽缸 空气（APC)的预测量； 所述成本模炔基于APC的预测量与APC的预定最小量和APC的预定最大量的比较来确 定用于所述可能目标值组的所述成本；以及 所述约束模块选择性地调整APC的预定最小量和APC的预定最大量中的至少一个以用 于所述故障诊断。6. 如权利要求1所述的发动机控制系统，其中： 所述预测模炔基于所述发动机的模型和所述可能目标值组产生所述发动机的指示的 平均有效压力（MEP)的预测变化系数（COV); 所述成本模炔基于頂EP的预测COV与预定最小值和预定最大值的比较来确定用于所 述可能目标值组的所述成本；以及 所述约束模块选择性地调整所述预定最小值和所述预定最大值中的至少一个以用于 所述故障诊断。7. 如权利要求1所述的发动机控制系统，其中： 所述预测模炔基于所述发动机的模型和所述可能目标值组产生所述发动机的剩余稀 释的预测量； 所述成本模炔基于剩余稀释的预测量与预定最小剩余稀释量和预定最大剩余稀释量 的比较来确定用于所述可能目标值组的所述成本；以及 所述约束模块选择性地调整所述预定最小剩余稀释量和所述预定最大剩余稀释量中 的至少一个以用于故障诊断。8. 如权利要求1所述的发动机控制系统，其中： 所述预测模炔基于所述发动机的模型和所述可能目标值组产生所述发动机的外部稀 释的预测量； 所述成本模炔基于外部稀释的预测量与预定最小外部稀释量和预定最大外部稀释量 的比较来确定用于所述可能目标值组的所述成本；以及 所述约束模块选择性地调整所述预定最小外部稀释量和所述预定最大外部稀释量中 的至少一个以用于故障诊断。9. 如权利要求1所述的发动机控制系统，其进一步包括： 节气门致动器模块，所述节气门致动器模炔基于所述目标值中的第一值控制节气门阀 的开度； 升压致动器模块，所述升压致动器模炔基于所述目标值中的第二值控制涡轮增压器的 废气门的开度； 排气再循环（EGR)致动器模块，所述EGR致动器模炔基于所述目标值中的第三值控制 EGR阀的开度；以及 相位器致动器模块，所述相位器致动器模炔基于所述目标值中的第四值和第五值控制 进气门和排气门定相。10. -种用于车辆的发动机控制方法，包括： 将发动机的加燃料从富油转变到贫油； 基于氧气传感器对所述转变的响应来诊断排气催化剂中是否存在故障，其中所述氧气 传感器位于所述排气催化剂的上游和下游之一处； 基于所述发动机的模型和基于发动机扭矩请求确定的可能目标值组来产生所述发动 机的预测操作参数； 基于所述预测操作参数与预定最小值和最大值的比较来确定用于所述可能目标值组 的成本； 在所述转变之前，选择性地调整所述预定最小值和最大值中的至少一个以用于所述故 障诊断； 基于所述成本： 从包括所述可能目标值组和基于所述发动机扭矩请求确定的N个其他可能目标值组 的群组中选择所述可能目标值组，其中N是大于零的整数；以及 基于选定的可能目标值组来设置目标值；以及 基于所述目标值中的第一值控制发动机致动器。
【专利摘要】公开了使用模型预测控制的诊断系统和方法。燃料控制模块将发动机加燃料从富油转变到贫油。催化剂故障检测模块基于氧气传感器对转变的响应诊断排气催化剂中是否存在故障。预测模块基于模型和可能目标值组产生预测。成本模块基于预测与最小值和最大值的比较确定用于可能目标值组的成本。在转变之前，约束模块选择性地调整最小值和最大值中的至少一个以用于故障诊断。基于该成本，选择模块从可能目标值组的群组选择可能目标值组，并且基于选定的可能目标值组来设置目标值。致动器模块基于目标值中的第一值控制发动机致动器。
【IPC分类】F02D29/02, F02D41/22, F02D41/02, F02P5/145, F02D17/02
【公开号】CN104948314
【申请号】CN201510136134
【发明人】R.J.根斯拉克, C.E.惠特尼
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年3月26日
【公告号】DE102015104099A1, US20150275806