用于排气再循环系统诊断的方法及系统与流程
本说明书总体上涉及用于排气再循环(egr)系统的部件的车载诊断的方法及系统。
背景技术：
发动机系统可以利用排气从发动机排气系统到发动机进气系统的再循环(被称为排气再循环(egr)的过程)以减少常规排放。可以控制egr阀以实现给定发动机工况下的所需进气稀释。传统上，测量被引导通过egr系统的低压egr(lp-egr)和/或高压egr(hp-egr)的量并基于发动机操作期间的发动机转速、发动机温度和负载来调整所述量，以在保持发动机的所需燃烧稳定性的同时提供排放和燃料经济性益处。egr有效地冷却燃烧室温度，由此减少nox的形成。在混合动力车辆中，每当使用发动机扭矩推进车辆时，可以连续地提供egr。可能需要周期性地或适时地执行诊断程序以监测egr系统的操作。
提供了用于egr系统的诊断的各种方法。在一个示例中，如us5,508,926中所示，wade公开了一种用于检测在稳态发动机操作期间egr系统中的限制的方法。监测在测试时段内发动机进气歧管中的空气压力，同时将一定量(基于发动机工况确定)的egr输送到进气歧管。通过包括动态滤波器系数的滞后滤波器过程来对受监测空气压力的变化进行滤波。然后将滤波后的空气压力与动态阈值进行比较以确定egr系统中限制的存在。
然而，本文中的发明人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，wade的方法可能无法检测到在未请求egr时发生的非所需egr流量。作为另一个示例，wade的方法限于稳态条件。在混合动力车辆中，在发动机操作期间，可以连续供应egr并且egr阀可以保持处于打开位置，由此没有足够的时间来对卡在打开位置的egr阀执行诊断。混合动力车辆中的有限发动机操作时间可能不足以收集指示egr阀劣化的完整数据集。
技术实现要素：
在一个示例中，上述问题可以至少部分地通过一种用于联接到混合动力车辆的发动机的方法来解决，所述方法包括：在接收到发动机关闭请求时，在发动机减速转动之前，以怠速旋转所述发动机；基于测量的排气再循环(egr)流量与egr极限之间的累积差值与累积的进气流量的比率相对于阈值，指示egr系统的劣化；以及基于所述劣化指示来调整后续发动机循环中的egr流量。通过这种方式，通过延迟发动机关闭并经由电动马达以怠速旋转所述发动机，可以提供窗口以有效地执行混合动力车辆中的egr系统诊断。
作为一个示例，可以紧接在混合动力车辆中的发动机关闭请求之后周期性地或适时地执行egr系统的诊断程序。响应于发动机关闭请求，可以延迟完整的发动机减速转动并且发动机可以怠速(在本文称为虚拟发动机怠速)旋转以提供用于执行egr系统诊断的窗口。可以将egr阀命令到全闭位置，并且可以经由egr流量传感器(诸如压力传感器(绝对压力传感器或delta压力传感器))来测量实际egr流率。可以估计公差阈值与测量的egr流率之间的差值以获得egr质量流量误差。还可以经由质量空气流量传感器来估计通过进气歧管的质量空气流量。可以在虚拟发动机怠速时段的持续时间内累积egr质量流量误差和进气质量流量。当累积的进气质量流量达到阈值流量时，可以获得用于egr系统诊断的完整数据集。如果数据集不能在一个诊断窗口内完成，则数据可以保存在控制器存储器中，并且可以在紧接后一虚拟发动机怠速窗口期间(在发动机关闭请求期间)恢复诊断。一旦记录了完整数据集，就可以将累积的egr质量流量误差与累积的进气质量流量的比率和阈值进行比较。如果所述比率高于阈值，则可以指示egr系统的劣化并且可以设定诊断代码。响应于egr系统劣化的指示，可以在后续发动机循环期间调整egr流率(egr阀的开度)以解决非所需egr流量。在一个示例中，在诊断方法用于诊断高压(hp)egr系统的情况下，响应于hp-egr系统的劣化，可以在后续发动机操作期间经由低压(lp)egr系统输送egr。
通过这种方式，通过延迟混合动力车辆中的发动机减速转动，可以提供用于关闭egr阀并执行egr系统的诊断的窗口。通过在命令关闭egr阀时执行egr诊断，由egr阀的开度引起的非所需egr流量可以被检测到并与导致不足egr流量的egr系统劣化区分开，并且得到适当解决。通过基于累积的进气流量估计非所需egr流量，可以检测egr阀中的泄漏。在多个虚拟发动机怠速窗口内继续egr系统诊断的技术效果是可以累积更大的数据集以使诊断程序变得稳健。总之，通过实现在混合动力车辆中可靠且准确地执行egr系统的诊断，egr的燃料经济性和排放益处可以在发动机操作期间得到扩展。
应当理解，上述发明内容的提供是为了以简化形式引入对在详细描述中进一步描述的概念集合。这并不意味着表示所要求保护的主题的关键或基本特征，所述主题的范围是由详细描述之后的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文提及或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。
附图说明
图1示出了包括排气再循环(egr)系统的示例性发动机系统的示意图。
图2示出了示出可以被实施用于在包括不足egr流量期间egr系统的整体诊断的方法的流程图。
图3示出了示出可以被实施用于在过量egr流量期间egr系统的诊断的方法的流程图。
图4示出了示出可以被实施用于在非所需egr流量期间egr系统的诊断的方法的流程图。
图5示出了在不足egr流量期间egr系统的示例性诊断。
图6示出了在非所需egr流量期间egr系统的示例性诊断。
图7示出了在过量egr流量期间egr系统的示例性诊断。
图8示出了基于egr系统诊断对egr系统劣化的示例性检测。
图9a和图9b示出了在混合动力车辆中的非所需egr流量期间egr系统的示例性诊断。
图10示出了基于混合动力车辆中的egr系统诊断对egr系统劣化的示例性检测。
具体实施方式
以下描述涉及用于排气再循环(egr)系统的车载诊断的系统及方法。图1示出了包括低压egr和高压egr系统的示例性增压发动机系统。发动机控制器可以被配置为执行用于执行在不足、过量和非所需egr流量期间egr系统的车载诊断的控制程序，诸如图2、图3和图4的示例性程序。在混合动力车辆中，发动机控制器可以被配置为延迟发动机减速转动并且可以执行用于检测非所需egr流量的控制程序，诸如图9a至图9b的示例性程序。图5至图8、图10示出了用于检测egr系统的劣化的诊断程序的示例。
图1示意性地示出了包括发动机10的示例性发动机系统100的各方面。在所描绘的实施例中，发动机10是联接到涡轮增压器13的增压发动机，所述涡轮增压器包括由涡轮116驱动的压缩机114。排气涡轮116可以被配置为可变几何涡轮(vgt)。具体地，新鲜空气沿进气通道42经由空气净化器112引入发动机10，并且流到压缩机114。压缩机可以是任何合适的进气压缩机，诸如马达驱动或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。在发动机系统10中，压缩机是经由轴19机械地联接到涡轮116的涡轮增压器压缩机，所述涡轮116通过发动机排气膨胀而驱动。废气门致动器92可以被致动打开，以经由废气门90将至少一些排气压力从涡轮上游排放到涡轮下游的位置。通过减少涡轮上游的排气压力，可以降低涡轮转速，这进而可以促进减少压缩机喘振和增压过量问题。
压缩机114可以通过增压空气冷却器(cac)17联接到节气门20。节气门20联接到发动机进气歧管22。压缩后的空气充气从压缩机流过增压空气冷却器17和节气门到达进气歧管。可以提供压缩机再循环通道(未示出)用于压缩机喘振控制。具体地，为了减少诸如驾驶员松加速踏板时的压缩机喘振，增压压力可以从进气歧管、cac17的下游和节气门20的上游排放到进气通道42。通过使增压空气从进气节气门入口的上游流到压缩机入口的上游，可以迅速减小增压压力，从而加快增压控制。
一个或多个传感器可以联接到压缩机114的入口。例如，温度传感器55可以联接到入口以估计压缩机入口温度，而压力传感器56可以联接到入口以估计压缩机入口压力。作为另一个示例，湿度传感器57可以联接到入口以估计进入压缩机的空气充气的湿度。再其他传感器可以包括例如空燃比传感器等。在其他示例中，可以基于发动机工况来推断压缩机入口状况(诸如湿度、温度、压力等)中的一者或多者。另外，当排气再循环(egr)被启用时，传感器可以估计包括新鲜空气、再循环的压缩空气和在压缩机入口处接收的残余排气的空气充气混合物的温度、压力、湿度以及空燃比。
在一些示例中，进气歧管22可以包括用于估计歧管压力(map)的进气歧管压力传感器124和/或用于估计进气歧管22中的质量空气流量(maf)的进气流量传感器126。进气歧管22通过一系列进气门(未示出)联接到一系列燃烧室30。燃烧室还经由一系列排气门(未示出)联接到排气歧管36。在所描绘的实施例中，示出了单个排气歧管36。然而，在其他实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管部分。具有多个排气歧管部分的配置可以使得来自不同燃烧室的流出物能够被引导至发动机系统中的不同位置。
在一个实施例中，排气门和进气门中的每一者可以是电子致动的或受控的。在另一个实施例中，排气门和进气门中的每一者可以是凸轮致动的或受控制的。无论是电子致动的还是凸轮致动的，排气门和进气门打开和关闭的正时可以根据需要调整以达到所需燃烧和排放控制性能。
燃烧室30可以经由喷射器66被供应一种或多种燃料，诸如汽油、醇燃料混合物、柴油、生物柴油、压缩天然气等。可以经由直接喷射、进气道喷射、节气门主体喷射或者它们的任何组合将燃料供应到燃烧室。在燃烧室中，可以经由火花点火和/或压缩点火来发起燃烧。
如图1中所示，来自一个或多个排气歧管部分的排气被引导至涡轮116以驱动涡轮。然后，来自涡轮和废气门的组合流量流过排放控制装置170。通常，一个或多个排放控制装置170可以包括一种或多种排气后处理催化剂，所述排气后处理催化剂被配置为催化处理排气流，且由此减少排气流中的一种或多种物质的量。例如，一种排气后处理催化剂可以被配置为当排气流为稀时从排气流中捕集nox，并且当排气流为浓时减少捕集的nox。在其他示例中，排气后处理催化剂可以被配置为使nox不成比例或者借助还原剂选择性地来还原nox。在再其他示例中，排气后处理催化剂可以被配置为氧化排气流中的残余碳氢化合物和/或一氧化碳。具有任何这种功能性的不同排气后处理催化剂可以单独或一起布置在涂层中或排气后处理阶段的其他地方。在一些实施例中，排气后处理阶段可以包括可再生碳烟过滤器，所述可再生碳烟过滤器被配置为捕集和氧化排气流中的碳烟微粒。来自排放控制装置170的全部或一部分处理后排气可以在通过消声器172之后经由排气通道102释放至大气中。
来自排气通道102的排气的一部分可以经由排气再循环(egr)系统140再循环到进气歧管22，所述排气再循环(egr)系统包括低压排气再循环(lp-egr)输送系统142和高压排气再循环(hp-egr)输送系统140。低压排气再循环(lp-egr)输送通道180可以在排放控制装置170上游的位置处联接到排气通道102。来自排气管102的排气的一部分可以作为lp-egr从涡轮增压器涡轮116的下游、涡轮增压器压缩机114的上游输送到发动机进气歧管22。可以调节egr阀52的开度以控制从排气通道102经由egr通道180到进气歧管22的排气流。可以打开egr阀52以允许受控量的排气到达压缩机入口以获得所需燃烧和排放控制性能。来自排气通道102的排气的一部分可以经由hp-egr通道182从涡轮增压器涡轮116的上游、涡轮增压器压缩机114的下游输送到发动机进气歧管22。egr冷却器184可以联接到hp-egr通道182以在排气被输送到进气歧管之前将它冷却。hp-egr阀组件190可以联接到hp-egr通道，以调节从排气通道102经由egr通道182到进气歧管22的排气流。阀组件190可以包括具有egr阀位置传感器的egr阀192和两个100mm孔口193。delta压力传感器194可以联接横跨阀组件190和hp-egr输送通道182。可以基于来自egr阀位置传感器和delta压力传感器194的输入来估计通过hp-egr通道182的egr流率。
egr阀52还可以是联接到lp-egr通道180的阀组件的一部分(类似于hp-egr阀组件190的一部分)。阀52和192可以被配置为连续可变阀。然而，在备选示例中，egr阀52和192可以被配置为开/关阀。
一个或多个传感器可以联接到egr通道180和182以用于提供关于egr的成分和状况的细节。例如，温度传感器197可以被提供用于确定egr的温度，绝对压力传感器198可以被提供用于确定egr的压力，湿度传感器可以被提供用于确定egr的湿度或含水量，并且空燃比传感器可以被提供用于估计egr的空燃比。可选地，可以由联接到压缩机入口的一个或多个温度、压力、湿度和空燃比传感器55至57来推断egr状况。在一个示例中，空燃比传感器57是氧传感器。
可以请求被引导通过egr系统140的低压egr(lp-egr)和/或高压egr(hp-egr)的量以获得所需的发动机稀释，由此提高燃料效率和排放质量。所请求的egr量可以基于发动机工况，所述发动机工况包括发动机负载、发动机转速、发动机温度等。例如，控制器可以参考查找表，所述查找表将发动机转速和负载作为输入并将与命令egr阀的开度相对应的信号作为输出，所述开度提供与输入发动机转速-负载相对应的稀释量。在另一个示例中，控制器可以依赖于将发动机负载的变化与发动机的稀释需要的变化相关并进一步将发动机的稀释需要的变化与egr需要的变化相关的模型。例如，当发动机负载从低负载增加到中等负载时，egr需要可能增加，然后随着发动机负载从中等负载增加到高负载，egr需要可能降低。可能需要周期性地或适时地执行诊断程序以监测egr系统的操作，以便降低egr系统劣化导致非所需排放质量的可能性。作为示例，可以每次行程执行一次诊断程序。
对于hp-egr系统144，当测量的egr流量高于命令的egr流量时，可以基于测量的egr流量与在车辆的一段持续时间或距离或行程内累积的公差带的上限之间的第一累积差值来指示egr系统劣化。因此，可以估计持续时间内第一累积差值与累积的命令egr质量流量的第一比率，并且响应于第一比率高于第一阈值，可以指示导致过量egr流量的egr系统劣化。当测量的egr流量低于命令的egr流量时，可以基于测量的egr流量与在车辆的持续时间或距离或行程内累积的公差带的下限之间的第二累积差值来指示egr系统劣化。类似地，可以估计持续时间内第二累积差值与累积的命令egr质量流量的第二比率，并且响应于第二比率高于第二阈值，可以指示导致不足egr流量的egr系统劣化。可以基于命令的egr流量、固定的误差余量和乘数的函数来动态地调整公差带的上限和下限中的每一者，所述乘数被确定为命令的egr流量的函数。第一阈值可以与第二阈值不同。在一个示例中，第一阈值可以高于第二阈值。动态调整公差带的上限和下限允许对可能发生过冲的瞬时流量变化进行阈值补偿。它还允许易于校准以减轻与命令egr流量时与可以通过控制阀来输送egr流量之间的传输延迟相关联的预期误差。
对于hp-egr系统144，当命令无egr流量并且测量的egr流量高于命令的无egr流量时，可以估计持续时间内测量的egr流量与误差极限之间的第三累积差值，然后可以估计持续时间内第三累积差值与累积的命令进气质量流量的第三比率，并且可以响应于第三比率高于第三阈值而指示egr系统劣化。第三阈值可以与第一和第二阈值中的每一者不同。在一个示例中，第三阈值可以低于第二阈值。第一阈值、第二阈值和第三阈值中的每一者可以基于测量的排气排放成分水平，所述排气排放成分水平包括排气nox水平和排气微粒物质水平中的一者。通过这种方式，通过基于第一阈值、第二阈值和第三阈值中的一者检测egr系统的劣化，可以减少导致由于egr系统劣化引起的nox水平和/或微粒物质水平增加的非所需排放。关于图2、图3和图4讨论用于hp-egr系统144的诊断程序的细节。也可以对lp-egr系统142执行类似诊断程序。在lp-egr的情况下，可以基于来自联接到压缩机入口的温度、压力、湿度和空燃比传感器55至57中的一者或多者的输入来测量egr质量流量。而且，排气压力传感器可以联接到lp-egr输送通道180以使用阀上delta压力(dpov)方法来估计egr流率。
发动机系统100还可以包括控制系统14。控制系统14被示为从多个传感器16(其各种示例在本文描述)接收信息并将控制信号发送到多个致动器18(其各种示例在本文描述)。作为一个示例，传感器16可以包括map传感器124、maf传感器126、排气温度传感器128、排气压力传感器129、egr温度传感器197、egr绝对压力传感器198、egrdelta压力传感器194、压缩机入口温度传感器55、压缩机入口压力传感器56、压缩机入口湿度传感器57、曲轴传感器、踏板位置传感器和发动机冷却剂温度传感器。其他传感器(诸如附加的压力、温度、空燃比和成分传感器)可以联接到发动机系统100中的各个位置。致动器18可以包括例如节气门20、lp-egr阀52、hp-egr阀192、废气门阀92和燃料喷射器66。控制系统14可以包括控制器12。控制器12可以从各种传感器接收输入数据，处理输入数据，并响应于处理后的输入数据基于与一个或多个程序相对应的指令或编程在指令中的代码来触发各种致动器。例如，控制器可以基于来自delta压力传感器194和绝对压力传感器198的输入来推断流过egr通道182的egr的流率，并且响应于命令的egr流率与测量的流率之间的差值，可以执行诊断程序以监测hp-egr系统144的操作。响应于hp-egr系统144劣化的指示，控制器可以向hp-egr阀192的致动器发送信号以关闭阀以便暂停进一步的egr流量。
在一些示例中，车辆102可以是混合动力车辆，所述混合动力车辆具有可用于一个或多个车轮157的多个扭矩源。在其他示例中，车辆102是仅具有发动机的常规车辆或仅具有一个或多个电机的电动车辆。在所示的示例中，车辆102包括发动机10和电机152。电机152可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器156接合时，发动机10的曲轴和电机152经由变速器54连接到车轮157。在所描绘的示例中，第一离合器156设置在曲轴与电机152之间，而第二离合器156设置在电机152与变速器54之间。控制器12可以向每个离合器156的致动器发送信号以接合或分离离合器，以便将曲轴与电机152和与其连接的部件连接或断开，和/或将电机152与变速器54和与其连接的部件连接或断开。变速器54可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。动力传动系统可以通过各种方式配置，包括被配置为并联、串联或串并联混合动力车辆。
电机152从牵引电池58接收电力以向车轮157提供扭矩。例如在制动操作期间，电机152还可以用作发电机以提供电力来对牵引电池58充电。
通过这种方式，图1的系统提供了一种车辆发动机系统，所述车辆发动机系统包括：进气歧管和排气歧管；涡轮增压器，其包括排气涡轮和进气压缩机；低压排气再循环(lp-egr)系统，其包括具有第一egr阀的第一egr通道，用于将排气从所述排气歧管中的所述涡轮的下游再循环到所述压缩机的上游所述进气歧管中；高压排气再循环(hp-egr)系统，其包括具有第二egr阀的第二egr通道，用于将排气从所述排气歧管中的所述涡轮的上游再循环到所述压缩机的下游所述进气歧管中；温度传感器；绝对压力传感器；以及差压传感器，其联接到所述lp-egr和所述hp-egr系统中的每一者。所述发动机系统还包括控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上以用于进行以下操作的计算机可读指令：响应于通过所述hp-egr系统的测量的egr流量高于或低于命令的egr流量，在车辆行驶持续时间中累积所述测量的egr流量与上限和下限中的一者之间的差值，所述上限和下限根据所述命令的egr流量进行动态调整；在所述持续时间内累积所述命令的egr流量；响应于所述累积差值与所述累积的命令egr流量的比率高于所述阈值，指示所述hp-egr系统的劣化；以及响应于所述指示，在增加所述第一egr阀的开度时将所述第二egr阀致动到关闭位置。
图2示出了可以被实施用于诊断hp-egr系统(诸如图1中的hp-egr系统144)的示例性方法200。例如，所述方法可以使得能够识别导致不足egr流量的egr系统劣化。可以执行示例性方法200和本文包括的其余方法以用于lp-egr和hp-egr系统中的每一者的车载诊断。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(诸如上面参考图1描述的传感器)接收的信号来执行用于执行方法200和其余方法的指令。根据下文描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。
在202处，所述程序包括估计和/或测量发动机工况。所评估的状况可以包括例如发动机温度、发动机负载、驾驶员扭矩需求、增压需求、歧管空气流量、歧管空气压力、发动机转速、节气门位置、排气压力、排气空燃比、包括环境温度、压力和湿度的环境状况等。
在204处，所述程序包括确定是否针对发动机操作请求egr。可以请求egr以获得所需发动机稀释，由此提高燃料效率和排放质量。在排气催化剂达到其相应的起燃温度之后，可能需要egr。所请求的egr量可以基于发动机工况，所述发动机工况包括经由踏板位置传感器估计的发动机负载、经由曲轴加速度传感器估计的发动机转速、经由发动机冷却剂温度传感器估计的发动机温度等。
如果确定egr是最佳发动机操作所需的，则在206处，可以确定所请求的egr量(命令的egr量)。例如，控制器可以参考查找表，所述查找表将发动机转速和负载作为输入并将与施加于egr阀的开度相对应的信号作为输出，所述开度提供与输入发动机转速-负载相对应的稀释量。在另一个示例中，控制器可以通过确定直接考虑诸如发动机负载、发动机转速、发动机温度等的参数来确定egr量。在再其他示例中，控制器可以依赖于将发动机负载的变化与发动机的稀释需要的变化相关并进一步将发动机的稀释需要的变化与egr需要的变化相关的模型。例如，当发动机负载从低负载增加到中等负载时，egr需要可能增加，然后随着发动机负载从中等负载增加到高负载，egr需要可能降低。控制器还可以考虑针对所需稀释速率的最佳燃料经济性映射来确定所请求的egr量。此外，可以从进气门/排气门开度的重叠(诸如vctcam控制)实现内部(残余)egr。控制器还可以确定作为hp-egr供应的egr相对于作为lp-egr供应的egr的比率。在一个示例中，作为hp-egr输送的egr量可以在增压发动机工况期间增加，而作为lp-egr输送的egr量可以在自然进气式发动机工况期间增加。
在208处，控制器可以向hp-egr阀和/或lp-egr阀发送信号以打开一个或多个阀以通过hp-egr和/或lp-egr通道供应命令量的egr。可以基于命令量的egr来调整一个或多个egr阀的开度。作为示例，hp-egr阀的开度可以随着所命令的hp-egr量的增加而增加，而lp-egr阀的开度可以随着所命令的lp-egr量的增加而增加。
在210处，可以基于来自一个或多个egr传感器的输入来估计egr质量流率(流过hp-egr通道的排气流率)，所述egr传感器诸如联接到egr系统的egrdelta压力传感器和egr(绝对)压力传感器(诸如图1的egrdelta压力传感器194和egr压力传感器198)。可选地，可以由联接到压缩机入口的一个或多个温度、压力、湿度和空燃比传感器来推断egr流率。在一个示例中，测量的egr流率可以累积持续预定时间段并与在同一时间段内累积的命令egr流率进行比较。
在212处，所述程序包括确定累积的测量hp-egr流率是否低于累积的命令hp-egr流率。可选地，可以将累积的命令egr流率与阈值流率进行比较。
如果确定所命令的测量egr流率低于命令的egr流率，或者如果累积的命令egr流率低于阈值流率，则可以推断出实际egr流量相对于命令的egr流量是不足的。低于命令的egr流量是非所需，因为它可能导致更高水平的排放并增加燃料消耗。因此，累积的命令egr流率可以用于确定何时已经命令足够的egr来执行egr系统的诊断程序。作为示例，如果在排放测试(诸如ftp)循环期间累积的测量hp-egr流率与累积的命令hp-egr流率之间的差值足够高到超过阈值排放水平，则可以发起诊断程序。因此，为了检测egr系统中的任何劣化，如下面所讨论的，可以执行用于不足hp-egr流量的egr诊断程序。
在214处，可以基于命令的egr流率来(对于不足egr流量)确定具有上限和下限的动态故障公差带。固定的误差余量可以用于确定公差带的上限和下限。可以基于与预期的egr质量流量(命令的egr质量流量的函数)相距的测量的线性流量距离来计算公差带的极限。可以使用附加的乘数来在egr流量方向的改变期间(诸如在命令的egr流率的增加或减小期间)基于发动机工况来调整公差带。例如，在命令的egr流量增加期间，可以使用附加乘数来增加上限，由此扩大公差带。作为另一个示例，在命令的egr流量减小期间，可以使用附加乘数来减小下限，由此扩大公差带。乘数在改变流量的方向上提供增加的误差容限，而在稳定流量期间，可以使用固定的误差余量。通过在egr流量方向的变化期间调整公差带，可以减少由于命令的egr流率与测量的egr流率之间的传输延迟或由于pid控制器不准确而导致的egr系统劣化的不准确检测。用于不足egr流量的公差带的上限可以基于等式1来计算，而公差带的下限可以基于等式2计算为：
其中，tlo1是公差带的下限，
在216处，可以确定在驾驶循环(或不同的测试时段)内公差带的下限与测量的egr流率之间的质量流量误差。在218处，如等式3所给出的在当前驾驶循环内的累积质量流量误差可以被确定为：
其中，emf1是当前驾驶循环内累积的质量流量误差，tlo1是公差带的下限，并且
在220处，可以确定如等式4所给出的在当前驾驶循环内累积的命令质量流量：
其中，ecmd是当前驾驶循环内累积的命令质量流量，并且
在222处，可以如等式5中所示估计累积的质量流量误差与累积的命令质量流量的比率：
其中，eratio1是累积的质量流量与累积的命令质量流量的第一误差比率。可以将第一误差比率与第一阈值threshold_1进行比较。在224处，所述程序包括确定第一误差比率是否高于第一阈值。第一阈值可以表示驾驶循环中可以产生高于目标排放水平的点。换句话说，如果比率增加到高于第一阈值，则在驾驶循环中的任何点期间，都可以确认导致非所需排放的egr系统劣化。
如果确认误差比率高于第一阈值，则可以推断出egr系统没有劣化并且排放水平可以保持在目标范围内。在226处，控制器可以指示egr系统没有劣化并且可以保持当前egr阀位置以输送命令量的egr。
然而，如果确定误差比率高于第一阈值，则在228处，可以通过设定诊断代码(标志)来指示hp-egr系统的劣化。可以关闭hp-egr阀以使egr流量暂停通过劣化系统。在一个示例中，如果在hp-egr系统中检测到劣化，则可以关闭hp-egr阀，同时可以增加lp-egr阀的开度以经由lp-egr提供发动机稀释。
如果在212处确定测量的egr流率不低于命令的egr流率，或者累积的命令egr流率低于阈值流率，则在230处，所述程序包括确定累积的测量egr流率是否高于累积的命令egr流率。
如果确定测量的egr流率高于命令的egr流率，则可以推断出实际的egr流量相对于命令的egr流量是过量的。高于命令的egr流量可能是非所需，因为它可能导致非所需发动机稀释以及高于所需的排放水平。因此，在234处，为了检测egr系统的劣化，可以执行用于过量egr流量的egr诊断程序。关于图3讨论用于过量egr流量的egr诊断程序的细节。如果确定测量的egr流率不高于命令的egr流率，则可以推断出测量的egr流率基本上等于命令的egr流率。在232处，egr供应可以在egr阀保持在打开位置时继续，而不发起任何诊断过程。
如果在204处确定egr不是发动机操作所需的，则在236处，所述程序包括基于来自一个或多个egr压力传感器的输入来确定是否在hp-egr通道中检测到任何egr流量。如果确定即使在未命令egr时也检测到egr流量，则可以推断出egr系统中可能存在泄漏，并且在240处，可以发起对非所需egr流量的诊断。关于图4讨论了用于非所需egr流量的egr诊断程序的细节。如果未检测到任何非所需流量，则在238处，egr阀可以保持在关闭位置，并且可以不发起egr系统诊断。
图5示出了用于不足egr流量期间hp-egr系统的示例性诊断程序500。诊断程序(诸如图2中的示例性程序200)可以用于检测导致测量的(实际的)egr流率低于命令的egr流率的egr系统劣化。第一曲线图502示出了egr流率(以g/s为单位)随时间的变化。线504示出了命令的egr流率(基于发动机操作参数确定)，而线510示出了测量的egr流率(基于来自egr系统压力传感器的输入估计)。在该示例中，测量的egr流率基本上为零，表明相对于命令的egr流量存在不足egr流量。
如图2中所讨论的，为了诊断egr系统，可以基于命令的egr流量、固定的误差余量和乘数来针对不足egr流量计算具有上限和下限的故障公差带(动态)。线506示出了公差带的上限，而线508示出了公差带的下限。当命令的egr流量减小时，可以(经由乘数)进一步降低下限508以增加误差容限，使得减少由于传输延迟引起的对egr系统劣化的错误检测。类似地，当命令的egr流量增加时，上限506可以对应地增加。可以计算并在测试时段t1中累积公差带的下限508与测量的egr流量510之间的差值，以确定累积的质量流量误差。线514示出了累积的质量流量误差(g/s)随时间的变化。而且，命令的egr质量流量可以在测试时段t1内累积以确定累积的命令egr质量流量。因此，测试时段t1可以通过累积的命令egr质量流量在排放测试(诸如ftp)循环中导致高于阈值排放水平所花费的时间来确定。可以计算累积的质量流量误差与累积的命令egr质量流量的比率以确定误差比率。线516示出了误差比率随时间的变化。虚线517示出了阈值比率，高于所述阈值比率，可以将egr系统指示为劣化。线518示出了标志(诊断代码)，所述标志可以被设定为当误差比率增加到阈值517时指示egr系统劣化。如在该示例中所见，可以将标志设定在测试时段结束时、在时间t1、当误差比率增加到阈值517时，指示egr系统劣化。响应于劣化的指示，可以将hp-egr阀致动到关闭位置，并且可以停止进一步的hp-egr供应。
图3示出了可以被实施用于在过量egr流量(测量的egr流率高于命令的)期间egr系统(诸如图1中的egr系统140)的诊断的示例性方法300。方法300可以是图2中所示的示例性方法200的一部分，并且可以在方法200的步骤234处执行。
在302处，控制器可以基于来自一个或多个egr传感器(诸如联接到egr系统的egrdelta压力传感器和egr压力传感器)的输入检索实际的egr质量流率(流过hp-egr通道的排气的流率)。可选地，可以基于来自联接到压缩机入口的一个或多个温度、压力、湿度和空燃比传感器的输入来推断egr流率。控制器可以基于发动机工况(诸如发动机转速、发动机负载、发动机温度等)来确定命令的egr量。控制器可以基于使用查找表的计算来确定hp-egr流率，所述查找表的输入是发动机转速、发动机负载、发动机温度中的一者或多者，并且输出是egr流率。可选地，控制器可以基于作为参数发动机转速、发动机负载、发动机温度的函数的逻辑规则来进行逻辑确定(例如，关于egr流率的逻辑确定)。控制器然后可以生成被发送到hp-egr阀的控制信号。
在304处，可以基于命令的egr流率来针对过量egr流量确定具有上限和下限的动态故障公差带。固定的误差余量可以用于确定公差带的上限和下限。可以基于与预期的egr质量流量(命令的egr质量流量的函数)相距的测量的线性流量距离来计算公差带的极限。可以使用附加的乘数来在egr流量方向的改变期间(诸如在命令的egr流率的增加或减小期间)基于发动机工况来调整公差带。乘数在改变流量的方向上提供增加的误差容限，而在稳定流量期间，可以使用固定的误差容限。通过在egr流量方向的变化期间调整公差带，可以减少由于命令的egr流率与测量的egr流率之间的传输延迟或由于pid控制器不准确而导致的egr系统劣化的不准确检测。用于过量egr流量的公差带的上限可以基于等式6来计算，而公差带的下限可以基于等式7计算为：
其中tlo2是公差带的下限，
在306处，可以确定在驾驶循环(测试时段)内公差带的上限与测量的egr流率之间的质量流量误差。在308处，如等式8所给出的在当前驾驶循环内的累积质量流量误差可以被确定为：
其中emf2是当前驾驶循环内累积的质量流量误差，tlo2是公差带的下限，并且
在310处，如等式4所给出的在当前驾驶循环内累积的命令质量流量(如先前在方法200的步骤220中所介绍的)可以被确定为：
其中，ecmd是当前驾驶循环内累积的命令质量流量，并且
在312处，可以如等式9中所示估计累积的质量流量误差与累积的命令质量流量的比率：
其中，eratio2是累积的质量流量与累积的命令质量流量的第二误差比率。可以将第二误差比率与第二阈值threshold_2进行比较。在314处，所述程序包括确定第二误差比率是否高于第二阈值。第二阈值可以表示驾驶循环中可能导致高于所需排放水平的点。换句话说，如果比率增加到高于第二阈值，则在驾驶循环中的任何点期间，都可以确认导致非所需排放的egr系统劣化。
如果确认误差比率高于第二阈值，则可以推断出egr系统没有劣化。在316处，控制器可以指示egr系统没有劣化并且可以保持当前egr阀位置以输送命令量的egr。
然而，如果确定误差比率高于第二阈值，则在318处，可以通过设定诊断代码(例如，标志)来指示hp-egr的劣化。可以关闭hp-egr阀以使hp-egr流量暂停通过劣化系统。
图7示出了在过量egr流量期间hp-egr系统的示例性诊断700。诊断程序(诸如图3的示例性程序300)可以用于检测导致测量的(实际的)egr流率高于命令的egr流率的egr系统劣化。第一曲线图(线)701示出了基于发动机工况确定的命令egr流率(以g/s为单位)随时间的变化。在第二曲线图中，线710示出了基于来自egr系统压力传感器的输入估计的测量egr流率。在该示例中，测量的egr流率显著高于命令的egr流率，表明相对于命令的egr流量存在过量egr流量。
如图3中所讨论的，为了诊断egr系统，可以基于命令的egr流率针对过量egr流量计算具有上限和下限的动态故障公差带。线706示出了公差带的上限，而线708示出了公差带的下限。可以计算并在测试时段t1中累积公差带的上限708与测量的egr流量710之间的差值，以确定累积的质量流量误差。线714示出了累积的质量流量误差(g/s)随时间的变化。而且，命令的egr质量流量可以在测试时段t1内累积以确定累积的命令egr质量流量。可以计算累积的质量流量误差与累积的命令egr质量流量的比率以确定误差比率。线716示出了误差比率随时间的变化。虚线717示出了阈值比率，高于所述阈值比率，可以将egr系统指示为劣化。线718示出了标志(诊断代码)，所述标志可以被设定为当误差比率增加到阈值717时指示egr系统劣化。如在该示例中所见，可以将标志设定在测试时段结束时、在时间t1、当误差比率增加到阈值717时，指示egr系统劣化。响应于劣化的指示，egr阀可以被致动到关闭位置，并且可以中断进一步的egr供应。
图4示出了可以被实施用于在非所需egr流量(当未命令egr时检测到egr流量)期间hp-egr系统(诸如图1中的hp-egr系统144)的诊断的示例性方法400。方法400可以是图2中所示的示例性方法200的一部分，并且可以在方法200的步骤240处执行。
在402处，控制器可以基于来自一个或多个egr传感器(诸如联接到egr系统的egrdelta压力传感器和egr绝对压力传感器)的输入检索实际的egr质量流率(流过hp-egr通道的排气的流率)。可选地，可以由联接到压缩机入口的一个或多个温度、压力、湿度和空燃比传感器来推断egr流率。即使在由于劣化(诸如由于egr阀泄漏)而未命令egr供应时或在egr阀卡在打开位置时，egr也可以流过egr通道。而且，控制器可以基于来自进气流量传感器(诸如图1的传感器125)的输入来确定进气质量流量。
在404处，可以基于排放控制规范来确定用于非所需egr流量的固定egr极限。固定egr极限可以是恒定值，并且egr流量高于固定egr极限达预定持续时间可以导致非所需排放水平。固定egr极限可以不同于用于针对不足和过量egr流量的egr系统诊断的阈值带的经动态调整的egr上限和下限。可以基于等式10如下计算用于非所需egr流量的固定egr极限：
其中，t3是固定egr极限，且serr是固定误差余量。
在406处，可以确定在驾驶循环(命令无egr流量的测试时段)内固定egr极限与测量的进气质量流量之间的质量流量误差。当不需要egr流量时，使用累积的空气流量导致可能的测量egr质量流量的最大参考值用于误差比率计算。在408处，如等式11所给出的在当前驾驶循环内的累积质量流量误差可以被确定为：
其中emf3是当前驾驶循环内累积的质量流量误差，t3是固定egr极限，并且
在410处，如等式12所给出的在当前驾驶循环内的进气质量流量可以被确定为：
其中eaf是在当前驾驶循环中累积的命令进气质量流量，并且
在412处，可以如等式13中所示如下估计累积的质量流量误差与累积的进气质量流量的比率：
其中eratio3是累积的质量流量与累积的进气质量流量的第三误差比率。可以将第三误差比率与第三阈值threshold_3进行比较。在414处，所述程序包括确定第三误差比率是否高于第三阈值。第三阈值可以表示驾驶循环中由于非所需egr流量可能导致高于所需排放水平的点。换句话说，如果比率增加到高于第三阈值，则在驾驶循环中的任何点期间，都可以确认导致非所需排放的egr系统劣化(诸如egr阀泄漏)。
如果确认误差比率低于第三阈值，则可以推断出hp-egr系统没有劣化并且排放水平可以保持在可接受极限内。在416处，控制器可以指示hp-egr系统没有劣化并且当前egr阀位置可以保持处于关闭位置。然而，如果确定误差比率高于第三阈值，则在418处，可以通过设定诊断代码(例如，标志)来指示hp-egr的劣化。hp-egr阀可以保持处于关闭位置以暂停进一步egr流量通过劣化系统。
图6示出了在非所需egr流量期间hp-egr系统的示例性诊断600。诊断程序(诸如图4中的示例性程序400)可以用于检测当未命令egr时导致非所需egr流量的egr系统的劣化。第一曲线图(线)604示出了基于发动机工况确定的命令egr流率(以g/s为单位)随时间。在该示例中，命令的egr流率为零，因为不需要egr。线608示出了基于来自egr系统压力传感器的输入估计的测量egr流率。在该示例中，测量的egr流率是非零的，表明相对于命令的hp-egr流量存在非所需egr流量。
如图4中所讨论的，为了诊断egr系统，可以基于排放控制规范计算针对非所需egr流量的固定egr极限(线606)。可以计算并在测试时段t1内累积测量的egr流量608与固定egr极限606之间的差值以确定累积的质量流量误差。线614示出了累积的质量流量误差(g/s)随时间的变化。而且，可以在测试时段t1内累积进气质量流量以确定累积的进气质量流量。可以计算累积的质量流量误差与累积的进气质量流量的比率以确定误差比率。线616示出了误差比率随时间的变化。虚线617示出了阈值比率，高于所述阈值比率，可以将egr系统指示为劣化。线618示出了标志(诊断代码)，所述标志可以被设定为当误差比率增加到阈值617时指示egr系统劣化。如在该示例中所见，可以将标志设定在测试时段结束时、在时间t1、当误差比率增加到阈值617时，指示hp-egr系统的劣化(诸如egr阀中的泄漏)。响应于劣化的指示，hp-egr阀可以保持处于关闭位置以禁用未来的hp-egr供应。
图8示出了示出图1的hp-egr系统的诊断程序的示例性操作序列800。也可以对lp-egr系统执行类似的诊断程序。在诊断程序之后可以指示导致非所需、过量或不足egr流量的hp-egr系统的劣化。水平(x轴)表示时间，并且垂直标记t1至t4表示发动机排气系统的操作中的重要时间。
第一曲线图(线)802示出了经由来自踏板位置传感器的输入估计的发动机负载随时间的变化。第二曲线图(线804)示出了经由来自发动机冷却剂温度传感器的输入估计的发动机温度。第三曲线图(线)806示出了基于发动机操作参数(诸如发动机转速、发动机负载和发动机温度)估计的命令的egr流率。第四曲线图(线)808示出了hp-egr阀的位置。第五曲线图(线)810示出了基于来自egr系统压力传感器的输入估计的测量egr流率。第六曲线图(线814)示出了累积的egr质量流量误差与累积的命令egr质量流量的误差比率。累积的egr质量流量误差包括在诊断测试的时间段内累积的公差带的极限与测量egr流率之间的差值。还可以考虑在测试的时间段内的egr质量流量来估计累积的命令egr质量流量。虚线815表示误差比率阈值，高于所述阈值，可以确定egr系统劣化。阈值815可以基于测量的排气排放水平，包括排气nox水平和排气微粒物质水平中的一者。因此，当测量的egr流量低于命令的egr流量时，当测量的egr流量高于命令的egr流量时，或者当测量的egr流量高于命令的无egr流量时，阈值对于egr诊断而言可以是不同的。第七曲线图(线818)示出了指示egr系统的劣化的标志的位置。
在时间t1之前，发动机关闭并且车辆未使用发动机扭矩来推进。在时间t1处，响应于操作员扭矩需求，发动机在不活动时段后从静止起动。基于包括发动机负载、发动机转速和发动机温度的发动机工况，控制器可以确定在时间t1与t2之间不需要egr用于发动机操作。因此，在时间t1与t2之间，egr阀保持处于关闭位置以禁用egr流量。如在该示例中所见，在t1与t2之间没有非所需egr流量，因此不执行egr系统诊断并且不设定标志。
然而，如果egr系统中存在劣化(诸如egr阀泄漏)，则如虚线811所示，可能发生非所需egr流量。如果检测到非所需egr流量，则可以发起诊断程序。其中响应于测量的非零egr流量，可以基于测量的非零egr流量与固定egr极限之间的累积差值与累积的进气流量的误差比率(虚线812)高于阈值815来指示egr劣化。可以估计在时间t1与t2之间的累积差值和累积的进气流量。如果在时间t2处误差比率(线812)达到阈值815，则可以指示导致非所需egr流量的egr系统的劣化，且因此如虚线816所示，可以在时间t2设定标志(诊断代码集)。响应于导致非所需egr流量的egr系统劣化的指示，egr阀可以保持处于关闭位置，从而禁用未来的egr流量。
在时间t2处，响应于发动机温度的升高，egr是发动机操作所需的。命令量的egr由控制器基于发动机操作参数(诸如发动机温度、发动机负载和发动机转速)确定。调整egr阀的开度以允许命令量的egr进入进气歧管。在时间t2与t3之间，所输送的测量的(实际的)egr量基本上等于命令量的egr。因此，在时间t2与t3之间不执行egr诊断，并且标志可以保持处于关闭位置。
然而，如果检测到过量egr流量，诸如当测量的egr流量显著高于命令的egr流量时(如虚线811所示)，则可以发起诊断程序以指示导致过量egr流量的egr系统劣化。当测量的egr流量高于命令的egr流量时，可以估计测量的egr流量与公差带的egr上限之间的累积差值与累积的命令egr流量的误差比率(如虚线813所示)。然后可以将比率与阈值815进行比较，并且响应于比率高于阈值815，在时间t3处，可以指示egr系统劣化。响应于指示导致过量egr流量的egr系统劣化，可以在时间t3处设定标志，并且可以将egr阀致动到关闭位置，从而禁用未来的egr流量。
在时间t3处，响应于发动机负载的减小，为发动机操作命令的egr量增加。增加egr阀的开度以提供增加的egr量。然而，在时间t3与t4之间，观察到即使egr阀的开度增加，egr流量(相对于t2与t3之间的egr流量)也没有显著增加。因此，响应于不足egr流量，在时间t3处发起诊断程序。当测量的egr流量低于命令的egr流量时，估计测量的egr流量与公差带的egr下限之间的累积差值与累积的命令egr流量的误差比率814。然后将比率与阈值815进行比较，并且响应于比率高于阈值815，在时间t4处，指示egr系统劣化。响应于指示导致不足egr流量的egr系统劣化，在时间t4处，设定标志。而且，响应于检测到egr系统的劣化，在时间t4处，将egr阀致动到关闭位置以暂停排气流通过劣化egr系统。在时间t4之后，继续设定标志并且egr保持禁用。
图9a至图9b示出了可以被实施用于联接到混合动力车辆中的发动机的排气再循环(egr)系统(诸如图1中的高压egr系统144和/或低压egr系统142)的诊断的示例性方法900。
在902处，所述程序包括确定是否已请求发动机关闭。混合动力车辆可以经由发动机扭矩和/或马达扭矩来操作。混合动力车辆可以在低于阈值操作员扭矩需求条件期间经由马达扭矩来操作。可以基于电动马达(诸如图1中的电机152)可输送的最大功率量来校准阈值扭矩需求。而且，经由马达扭矩进行的车辆操作可以基于向电动马达供电的电池(诸如图1中的牵引电池58)的荷电状态(soc)。在确认电池soc高于阈值soc时，车辆可以从经由发动机扭矩操作转变为经由马达扭矩操作，所述阈值soc对应于操作员扭矩需求。响应于低于阈值操作员扭矩需求和高于阈值电池soc，可以作出发动机关闭请求。
如果确定尚未请求发动机关闭，则在904处，可以保持当前的发动机操作。燃料可以经由一个或多个燃料喷射器输送到一个或多个发动机气缸，并且可以为每个发动机气缸启用火花。容纳在低压egr(lp-egr)通道中的第一egr阀和/或联接在高压egr(hp-egr)通道中的第二egr阀可以至少部分地打开以将排气的一部分再循环到进气歧管。可以基于发动机工况(诸如发动机转速、发动机温度和发动机负载)来估计第一egr阀和第二egr阀中的每一者的开度。在一个示例中，控制器可以使用查找表来估计第一egr阀和第二egr阀中的每一者的开度，其中输入是发动机工况，并且输出是第一egr阀和第二egr阀中的每一者的开度。在egr输送期间，控制器可以对低于所需egr流率(如图2中的方法200中所讨论的)或高于所需egr流率(如图3中的方法300中所讨论的)执行诊断。
如果确定已经请求发动机关闭，则在906处，所述程序包括确定是否满足用于egr阀(第一egr阀或第二egr阀)诊断的进入条件。在一个示例中，进入条件可以包括自从前一次egr阀诊断以来经过了阈值持续时间(例如1天、2天、5天、10天、15天、大于20天但小于30天等)的指示。用于执行egr阀诊断程序的条件可以包括经由联接到排气排放控制装置的nox传感器估计的排气nox含量的高于阈值增加(诸如大于5％)。
如果确定不满足用于第一egr阀和第二egr阀中的至少一者的egr阀诊断的条件，则在908处，可以关闭发动机而不发起egr阀诊断。为了关闭发动机，控制器可以暂停向发动机气缸中的每一者提供燃料喷射和火花。在发动机关闭时，可以操作电动马达以推进车辆。
如果确定满足用于第一egr阀和第二egr阀中的至少一者的egr阀诊断的条件，则可以发起egr阀诊断。如果满足用于两个egr阀的阀诊断的条件，则第一egr阀和第二egr阀中的每一者的诊断可以同时或相继执行。在910处，可以暂停发动机燃烧。控制器可以暂停向发动机气缸中的每一者提供燃料喷射和火花。在暂停燃烧时，发动机转速可以开始稳定下降。
在914处，所述程序包括确定发动机转速是否已降低到阈值速度。阈值速度可以对应于在发起egr阀诊断程序之前发动机可以稳定的发动机转速。在一个示例中，阈值速度可以是900rpm。通过将发动机转速稳定在阈值速度，可以在egr阀诊断之前确保稳定的进气流量供应。如果确定发动机转速尚未达到阈值速度，则在916处，控制器可以在发起egr阀诊断之前等待发动机转速降低到阈值速度。
如果确定发动机转速已经达到阈值速度，则在918处，发动机可以经由电动马达以怠速旋转。电动马达以怠速旋转发动机的时段(在本文称为虚拟怠速)可以提供用于收集用于egr阀诊断的数据的窗口。在一个示例中，怠速可以为600rpm。在920处，控制器可以向联接到egr阀的致动器发送信号以将egr阀致动到全闭位置。在完全关闭阀时，气体(空气)可能不再经由egr通道流动。
在一个示例中，egr阀诊断程序可能已经在前一虚拟发动机怠速状况期间开始，然而，在前一诊断窗口期间收集的数据可能不足以完成egr阀诊断。如果可获得用于egr诊断的不完整数据集，则在922处，可以可选地从控制器存储器中检索数据集。
在924处，控制器可以基于来自一个或多个egr传感器(诸如联接到egr系统的egrdelta压力传感器(诸如图1中的delta压力传感器194)和egr绝对压力传感器)的输入来估计实际的egr质量流量。因为发动机未燃烧，所以egr质量流量(如果有)可以构成流过排气通道的空气。由于劣化，诸如由于egr阀泄漏或者当egr阀卡在打开位置时，即使在由于劣化而未命令egr供应时，egr也可以流过egr通道。而且，控制器可以基于来自进气流量传感器(诸如图1的传感器125)的输入来确定进气质量流量。
在926处，可以基于排放控制规范来确定非所需egr流量的固定公差阈值。固定公差阈值可以是恒定值，并且egr流量高于固定公差阈值达预定持续时间可以导致非所需排放水平。在一个示例中，固定公差阈值可以是先前由等式10确定的固定egr极限(在图4的步骤404中)。在另一个示例中，固定公差阈值可以与先前确定的egr极限不同。
在928处，可以确定在诊断窗口(发动机以怠速旋转)期间固定公差阈值与测量的egr质量流量之间的质量流量误差。在930处，如等式14所给出的在诊断窗口中累积的egr质量流量误差可以被确定为：
其中emf4是在诊断窗口中累积的egr质量流量误差，t4是固定公差带，并且
其中emf4_1是从前一诊断窗口中检索的累积的egr质量流量误差。
在930处，如等式16所给出的在诊断窗口中的进气质量流量可以被确定为：
其中eaf4是在诊断窗口中累积的命令进气质量流量，并且
其中eaf4_1是从前一诊断窗口中检索的累积的进气质量流量误差。
在934处，可以如等式18中所示如下估计累积的egr质量流量误差与累积的进气质量流量的比率(误差比率)：
其中eratio4是累积的egr质量流量与累积的进气质量流量的误差比率。
所述方法继续到如图9b中详细描述的步骤a。
在936处(图9b中示出)，方法900包括确定发动机是否已经怠速了长于阈值持续时间的持续时间(发动机怠速持续时间)。阈值持续时间可以对应于累积的进气质量流量达到稳定的空气质量可以流过发动机时的第一阈值累积极限所需的时间。在一个示例中，控制器可以基于燃料经济性和排放质量来校准第一阈值累积极限。在另一个示例中，在校准阈值持续时间期间，控制器可以解决用于转动发动机的电池电量，并且控制器可以继续转动发动机直到可能用尽预定电池电量。此外，控制器可以考虑由发动机下拉的延迟和发动机怠速延长引起的驾驶员感知。虚拟发动机怠速时段可以不长于阈值持续时间，此后驾驶员可以感知到发动机关闭的非所需延迟。
如果确定发动机怠速持续时间短于阈值持续时间，则在938处，发动机可以经由电动马达继续以怠速旋转。如果确定发动机怠速持续时间长于阈值持续时间，则在939处，可以暂停发动机旋转。控制器可以向电动马达发送信号以停止转动发动机。可以继续操作电动马达以推进车辆。
在940处，所述程序包括确定数据集的累积是否已经完成。完整数据集可以包括足够多数据点以完成egr阀诊断。在一个示例中，足够多数据点(包括累积的egr质量流量误差和累积的进气质量流量)可以包括达到第二阈值累积极限的累积的进气质量流量，所述第二阈值累积极限高于第一阈值累积极限。如果在发动机虚拟怠速状况(诊断窗口)期间累积的数据集包括对于累积的进气质量流量低于第二阈值累积，则可以推断出可以在执行稳健的egr系统诊断之前收集其他数据点(包括累积的egr质量流量误差和累积的进气质量流量)。如果确定数据集不完整，则可以将数据集保存在控制器存储器中，并且在942处，可以在紧接后一(下一个)虚拟发动机怠速状况期间继续egr阀诊断。
如果确定数据集已完成，则可以继续egr诊断。可以将累积的egr质量流量误差与累积的进气质量流量的比率(误差比率)(如步骤934中估计的)与第四阈值threshold_4进行比较。在944处，所述程序包括确定误差比率是否高于第四阈值。可以基于非所需egr流量水平来校准第四阈值，高于所述非所需egr流量水平，在即将到来的发动机驾驶循环期间排放质量可能受到不利影响。
如果确认误差比率低于第四阈值，则可以推断出系统没有劣化并且排放水平可能不受任何非所需egr流量的影响。在948处，控制器可以指示egr系统没有劣化并且当前egr阀位置可以保持处于关闭位置。然而，如果确定误差比率高于第四阈值，则在946处，可以通过设定诊断代码(例如，标志)来指示egr系统的劣化。在一个示例中，egr系统的劣化可以包括egr阀被卡在打开位置或egr阀中的泄漏导致即使在所述egr阀被命令到关闭位置时egr流过egr阀。
在947处，响应于检测到egr阀的劣化，可以在后续发动机循环期间调整egr流量。在一个示例中，为了解决即使在阀被命令关闭时也会导致egr流量的egr阀劣化，可以调整egr阀的开度。在另一个示例中，响应于检测到egr阀劣化，在后一发动机操作期间，可以考虑非所需egr流量而调整发动机空燃比。作为示例，控制器可以向燃料喷射器发送信号以调整对一个或多个发动机气缸的燃料供应以补偿供应到发动机气缸的egr。在又另一示例中，因为egr的连续存在可能导致燃烧质量劣化，所以可以调整火花正时以补偿劣化的egr系统。
在一个示例中，可以在发动机怠速持续时间达到阈值持续时间之前(诸如在总数据集的一部分可以包括从前一发动机怠速状况中检索(诸如在步骤922中检索)的数据的情况期间)完成数据集累积。因此，即使在936处确定发动机怠速持续时间低于阈值持续时间，所述程序也可以前进到步骤940以确定数据集是否完整。如果在发动机怠速持续时间达到阈值持续时间之前完成数据集，则可以利用完整数据集执行egr系统诊断，同时可以继续针对剩余发动机怠速时段估计其他的egr质量流量和进气质量流量。在完成egr诊断之后累积的这种数据可以用作在紧接后一虚拟发动机怠速状况期间的数据累积期间的起始点。在一个示例中，可以对两个连续数据集执行egr系统诊断，并且可以在考虑两个数据集的情况下完成egr诊断。通过这种方式，可以记录多个数据集并且可以减小egr系统诊断中的误差余量。
作为示例，可以在虚拟发动机怠速时段期间执行针对不足egr流量(如图2中所讨论的)和过量egr流量(如图3中所讨论的)的egr系统诊断。可以将egr阀命令到部分打开位置，并且可以估计通过egr通道的egr流量。如方法200(步骤214)中所述，可以基于命令的egr流量(命令的egr阀开度)来建立具有上限和下限的公差带。如果估计的egr流量高于命令的egr流量，则可以将测量的egr流量与egr上限之间的累积差值与累积的命令egr流量的比率与阈值进行比较。可以基于比率高于第一阈值(方法200中的步骤224)来指示egr系统的劣化。类似地，如果估计的egr流量低于命令的egr流量，则可以将测量的egr流量与egr下限之间的累积差值与累积的命令egr流量的比率与阈值进行比较，并且可以基于比率高于第二阈值(方法300中的步骤314)指示egr系统的劣化。
图10示出了示出联接到图1的混合动力车辆的高压排气再循环系统(诸如图1中的hp-egr系统144)的诊断程序的示例性操作序列1000。对于低压egr(lp-egr)系统也可以执行类似诊断程序。可以在诊断程序之后指示hp-egr系统的劣化，诸如egr阀卡在打开。水平(x轴)表示时间，并且垂直标记t1至t5表示车辆系统的操作中的重要时间。
第一曲线图(线)1002示出了经由来自曲轴传感器的输入估计的发动机转速随时间的变化。第一虚线1001示出了用于在发动机减速转动期间稳定进气流量的第一阈值发动机转速。第二虚线1003示出了怠速发动机转速。第二曲线图(线)1004示出了能够推进车辆和/或旋转发动机的电动马达(诸如图1中的电机152)的操作。第三曲线图(线)1006示出了联接到egr通道的egr阀的开度。第四曲线图(线)1008示出了基于来自egr系统压力传感器的输入估计的测量egr流率。虚线1009示出了egr公差极限。可以基于nox排放极限来校准egr公差极限。非所需egr流量高于egr公差极限持续一段时间可能导致非所需nox排放。第五曲线图(线)1010示出了经由进气歧管空气流量传感器估计的进气流量。第六曲线图(线)1012示出了累积的egr质量流量误差与累积的命令进气质量流量的误差比率。累积的egr质量流量误差包括在诊断测试的时间段内累积(相加)的egr公差极限与测量egr流率之间的差值。通过在测试的时间段中累积(相加)进气质量流量来估计累积的进气质量流量。虚线1014表示误差比率阈值，高于所述误差比率阈值，可以确定egr系统劣化。阈值1014可以基于测量的排气排放水平，包括排气nox水平和排气微粒物质水平中的一者。第七曲线图(线)1016示出了指示egr系统的劣化(诸如egr阀被卡在部分打开位置)的标志的位置。
在时间t1之前，发动机通过发动机气缸中的空气和燃料的燃烧而旋转。电动马达并未操作用于车辆推进。egr阀处于打开位置以将排气的一部分再循环到进气歧管。因为egr系统诊断未完成，所以标志保持在关闭位置。
在时间t1处，响应于发动机关闭请求，激活电动马达以提供用于推进车辆的马达扭矩。而且，egr阀被致动到关闭位置。向发动机气缸的燃料喷射被停用，导致发动机在时间t1与t2之间减速转动。在时间t2处，推断出发动机转速已降低到第一阈值发动机转速1001。控制器使发动机稳定在第一阈值速度并延迟发动机关闭。
在时间t2与t3之间，来自电动马达的功率用于使发动机以发动机怠速1003旋转。时间t2与t3之间的时间段包括用于执行egr系统诊断的窗口。egr质量流量误差被估计为瞬时egr流量与egr公差极限1009之间的差值。在窗口的持续时间内累积egr质量流量误差。在窗口的持续时间内也累积进气质量流量。计算累积的egr质量流量误差与累积的进气质量流量之间的误差比率。考虑到(在紧接前一诊断窗口期间收集的)先前不完整的数据集，累积误差比率。然而，在诊断窗口结束时，观察到误差比率低于阈值1014，由此指示egr系统未劣化。
发动机继续经由电动马达以怠速旋转，并且针对误差比率记录新的数据集。在时间t4处，在自从经由机器功率发起发动机旋转以来的阈值持续时间完成之后，停止发动机旋转。在时间t4与t5之间，发动机减速转动至静止。在时间t5之后，发动机不再转动并且车辆经由机器扭矩操作。随着发动机不再旋转，进气流量和egr流量也减少到零。
然而，如虚线1013所示，如果误差比率在时间t2内达到阈值1014，则指示egr系统劣化并且将设定标志1016。响应于egr系统劣化的指示，在后续发动机循环期间，可以调整egr阀，同时解决由劣化引起的过量egr流量。
通过这种方式，响应于发动机关闭请求，通过在发动机减速转动之前适时地产生发动机怠速状况，可以在联接到混合动力车辆的发动机中对非所需egr流量执行egr系统诊断。通过估计在请求无egr流量时有非所需egr流量，可以检测到劣化，诸如egr系统中的泄漏。执行egr系统诊断超过阈值持续时间的技术效果是可以减少由于进气质量流量的变化引起的egr系统劣化的错误指示。总之，通过实现可靠且准确地执行egr系统的诊断，系统的燃料经济性和排放益处可以扩展到联接到混合动力车辆的发动机。
一种用于联接到混合动力车辆的发动机的示例性方法包括：在接收到发动机关闭请求时，在发动机减速转动之前，以怠速旋转所述发动机；基于测量的排气再循环(egr)流量与egr极限之间的累积差值与累积的进气流量的比率相对于阈值，指示egr系统的劣化；以及基于所述劣化指示来调整后续发动机循环中的egr流量。在任何前述示例中，另外或可选地，所述egr系统劣化的所述指示响应于所述比率高于所述阈值，所述阈值基于排气nox水平。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，以怠速旋转所述发动机包括在发动机减速转动之前，暂停向一个或多个发动机气缸提供燃料和火花，并经由电动马达以所述怠速旋转所述发动机达阈值持续时间。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，在以所述怠速旋转所述发动机时所述电动马达提供扭矩以推进所述混合动力车辆。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述阈值持续时间是基于所述累积的进气流量达到第一阈值累积极限。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述测量的egr流量与所述egr极限之间的所述累积差值被累积，直到所述累积的进气流量达到第二阈值累积极限，所述第二阈值累积极限高于所述第一阈值累积极限。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述方法还包括响应于在所述第一阈值持续时间结束时所述累积的进气流量低于所述第二阈值累积极限，继续在发动机怠速旋转的紧接后一时段期间累积所述测量的egr流量与所述egr极限之间的所述差值和累积所述进气流量中的每一者，直到所述累积的进气流量达到所述第二阈值累积极限。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，在联接到从排气涡轮的上游到进气压缩机的下游的高压egr管线的egr阀保持处于关闭位置时，经由联接到所述高压egr管线的压力传感器来估计所述测量的egr流量。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，指示egr系统劣化包括指示所述egr阀被卡在至少部分打开位置。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，调整后续发动机循环中的egr流量包括调整所述egr阀的开度和发动机空燃比中的一者或多者以补偿由所述劣化引起的egr流量变化。
一种用于联接到混合动力车辆的发动机的另一种示例性方法包括：当在紧随发动机关闭请求之后的发动机怠速旋转期间测量的排气再循环(egr)流量高于命令的egr流量时，在阈值持续时间内累积egr质量流量误差和进气流量中的每一者，并响应于所述累积的egr质量流量误差与进气质量流量的比率高于阈值而指示egr系统劣化。在任何前述示例中，另外或可选地，命令的egr流量包括无egr流量，并且其中所述测量的egr流量高于所述命令的无egr流量。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，累积所述egr质量流量误差和所述进气流量中的每一者包括从紧接前一发动机怠速状况中检索累积的egr质量流量误差和累积的进气流量中的每一者，并继续累积所述egr质量流量误差和所述进气流量中的每一者直到达到所述阈值持续时间，所述egr质量流量误差是基于所述测量的egr流量和公差阈值来估计的。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述阈值持续时间是基于所述累积的进气流量。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述方法还包括响应于egr系统劣化的指示，将联接到egr管线的egr阀命令到关闭位置和/或在后续发动机操作中调整发动机空燃比。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述发动机怠速旋转包括响应于所述发动机关闭请求，在发动机减速转动之前，经由电动马达以所述怠速旋转所述发动机。
在又另一示例中，一种车辆发动机系统包括：控制器，其具有存储在非暂时性存储器上以进行以下操作的计算机可读指令：当接收到发动机关闭请求时，禁止向一个或多个发动机气缸进行燃料喷射，关闭容纳在联接排气通道和进气通道的排气再循环(egr)管线中的egr阀，在发动机减速转动之前，经由电动马达以怠速旋转发动机，估计在发动机怠速旋转期间累积的egr质量流量和累积的进气质量流量中的每一者，并基于所述累积的egr质量流量与所述累积的进气质量流量的比率来指示所述egr阀的劣化状态。在任何前述示例中，另外或可选地，所述劣化状态包括响应于所述比率低于阈值而指示所述egr阀未劣化，或者响应于所述比率高于所述阈值而指示所述egr阀劣化。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述控制器包括进行以下操作的其他指令：响应于指示所述egr阀劣化，调整向所述一个或多个发动机气缸进行的燃料喷射和/或在后续发动机操作期间将所述egr阀保持处于关闭位置。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述累积的egr质量流量包括在发动机怠速旋转的持续时间内经由联接到所述egr管线的压力传感器估计的egr质量流量的总和，并且其中所述累积的进气质量流量包括在发动机怠速旋转的持续时间内经由联接到所述进气通道的歧管空气流量传感器估计的进气质量流量的总和。
注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以结合各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件的控制系统来执行。本文所述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的一者或多者，诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的处理策略等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以所示顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样，处理顺序不一定是实现本文所述的示例性实施例的特征和优点所需要的，而是为了便于说明和描述而提供。所示的动作、操作和/或功能的一个或多个可以取决于所使用的特定策略而重复地执行。此外，所述动作、操作和/或功能可以图形表示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时性存储器中的代码，其中所述动作通过执行包括各种发动机硬件部件结合电子控制器的系统中的指令来执行。
应当明白，本文公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变型是可能的。例如，上述技术可以应用于v-6、i-4、i-6、v-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非明显的组合和子组合。
以下权利要求特别指出被视为新颖的和非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一种”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应当被理解为包括一个或多个此类元件的引入，从而既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修订或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而被要求保护。此类权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被认为包括在本公开的主题内。
根据本发明，一种用于联接到混合动力车辆的发动机的方法包括：在接收到发动机关闭请求时，在发动机减速转动之前，以怠速旋转所述发动机；基于测量的排气再循环(egr)流量与egr极限之间的累积差值与累积的进气流量的比率相对于阈值，指示egr系统的劣化；以及基于所述劣化指示来调整后续发动机循环中的egr流量。
根据实施例，所述egr系统劣化的所述指示响应于所述比率高于所述阈值，所述阈值基于排气nox水平。
根据实施例，以怠速旋转所述发动机包括在发动机减速转动之前，暂停向一个或多个发动机气缸提供燃料和火花，并经由电动马达以所述怠速旋转所述发动机达阈值持续时间。
根据实施例，在以所述怠速旋转所述发动机时所述电动马达提供扭矩以推进所述混合动力车辆。
根据实施例，所述阈值持续时间是基于所述累积的进气流量达到第一阈值累积极限。
根据实施例，所述测量的egr流量与所述egr极限之间的所述累积差值被累积，直到所述累积的进气流量达到第二阈值累积极限，所述第二阈值累积极限高于所述第一阈值累积极限。
根据实施例，上述发明的特征还在于，响应于在所述第一阈值持续时间结束时所述累积的进气流量低于所述第二阈值累积极限，继续在发动机怠速旋转的紧接后一时段期间累积所述测量的egr流量与所述egr极限之间的所述差值和累积所述进气流量中的每一者，直到所述累积的进气流量达到所述第二阈值累积极限。
根据实施例，在联接到从排气涡轮的上游到进气压缩机的下游的高压egr管线的egr阀保持处于关闭位置时，经由联接到所述高压egr管线的压力传感器来估计所述测量的egr流量。
根据实施例，指示egr系统劣化包括指示所述egr阀被卡在至少部分打开位置。
根据实施例，调整后续发动机循环中的egr流量包括调整所述egr阀的开度和发动机空燃比中的一者或多者以补偿由所述劣化引起的egr流量变化。
根据本发明，一种用于联接到混合动力车辆的发动机的方法包括：当在紧随发动机关闭请求之后的发动机怠速旋转期间测量的排气再循环(egr)流量高于命令的egr流量时，在阈值持续时间内累积egr质量流量误差和进气流量中的每一者，并响应于所述累积的egr质量流量误差与进气质量流量的比率高于阈值而指示egr系统劣化。
根据实施例，命令的egr流量包括无egr流量，并且其中所述测量的egr流量高于所述命令的无egr流量。
根据实施例，累积所述egr质量流量误差和所述进气流量中的每一者包括检索来自发动机怠速旋转的紧接前一时段的累积的egr质量流量误差和累积的进气流量中的每一者，并继续累积所述egr质量流量误差和所述进气流量中的每一者直到达到所述阈值持续时间，所述egr质量流量误差是基于所述测量的egr流量和公差阈值来估计的。
根据实施例，所述阈值持续时间是基于所述累积的进气流量。
根据实施例，上述发明的特征还在于，响应于egr系统劣化的指示，将联接到egr管线的egr阀命令到关闭位置和/或在后续发动机操作中调整发动机空燃比。
根据实施例，所述发动机怠速旋转包括响应于所述发动机关闭请求，在发动机减速转动之前，经由电动马达以所述怠速旋转所述发动机。
根据本发明，提供了一种发动机系统，所述发动机系统具有控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上以进行以下操作的计算机可读指令：当接收到发动机关闭请求时，禁止向一个或多个发动机气缸进行燃料喷射，关闭容纳在联接排气通道和进气通道的排气再循环(egr)管线中的egr阀，在发动机减速转动之前，经由电动马达以怠速旋转发动机，估计在发动机怠速旋转期间累积的egr质量流量和累积的进气质量流量中的每一者，并基于所述累积的egr质量流量与所述累积的进气质量流量的比率来指示所述egr阀的劣化状态。
根据实施例，所述劣化状态包括响应于所述比率低于阈值而指示所述egr阀未劣化，或者响应于所述比率高于阈值而指示所述egr阀劣化。
根据实施例，所述控制器包括进行以下操作的其他指令：响应于指示所述egr阀劣化，调整向所述一个或多个发动机气缸进行的燃料喷射和/或在后续发动机操作期间将所述egr阀保持处于关闭位置。
根据实施例，所述累积的egr质量流量包括在发动机怠速旋转的持续时间内经由联接到所述egr管线的压力传感器估计的egr质量流量的总和，并且其中所述累积的进气质量流量包括在发动机怠速旋转的持续时间内经由联接到所述进气通道的歧管空气流量传感器估计的进气质量流量的总和。
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