CN101818680B - 基于转矩模型的冷起动诊断系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于具有催化转换器的发动机的控制系统，所述控制系统包括能量计算模块，所述能量计算模块基于对应于所述发动机的希望的废气热能的请求的转矩和请求的火花正时计算所述发动机的进气的计算的质量空气流量(MAF)，并且所述能量计算模块基于所述计算的MAF确定所述废气的预期热能；以及能量残留模块，所述能量残留模块基于所述废气的所述预期热能和估计的热能确定所述废气的热能残留，其中，所述估计的热能基于所述进气的测量的MAF。控制系统包括基于所述热能残留确定诊断结果的能量评估模块，所述诊断结果表明所述催化转换器是否运行在目标温度范围内。

Description

基于转矩模型的冷起动诊断系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的诊断系统，且更具体地涉及一种用于确定废气能量残留值的控制系统和方法。
背景技术
这里提供的背景技术用于总体上介绍本发明的背景的目的。当前所署名发明人的工作(在本背景技术部分中所描述的程度上)和本描述中否则不足以作为申请时的现有技术的各方面，既非明示地也非默示地被承认为与本发明相抵触的现有技术。
机动车可包括动力系统，其包括动力装置、多档变速器和差速器或主减速器。动力装置产生通过变速器的多个传动比中的其中一个被传递到主减速器的转矩从而驱动车轮。混合动力装置可包括内燃机和供应驱动转矩给变速器的一个或多个电动机的组合。
催化转换器可用于降低由车辆排出的、在燃烧期间由发动机产生的废气中所包含的排放物的浓度。为了适当地工作并且降低排放物的浓度，应当使催化转换器操作在足够的工作温度。催化转换器的工作温度很大程度上受到进入催化转换器的废气的热能的影响。催化转换器的工作温度还取决于发动机已经运行的时间量。
在发动机不工作的持续期之后，催化转换器的温度可能是低的。在随后的冷起动期间，可在催化剂起燃过程期间调节发动机的运行以在废气中产生足够的热能从而使转换器加热到目标温度运行范围内。
冷起动排放(CSED)诊断可监测实际的废气热能与希望的废气热能之间的差。CSED诊断可监测典型地被称为热能残留的所述差以评估催化转换器是否在希望的时间量内运行在目标温度运行范围内。CSED诊断可定期地比较热能残留和预定的能量范围以评估废气是否在如所希望地加热催化转换器。此外，CSED诊断可监测热能残留以评估排放物的浓度是否满足适用的州和联邦标准。
发明内容
本发明提供一种改进确定热能残留的示范性控制系统和方法，该热能残留用于评估催化转换器是否运行在目标温度运行范围内。在一个形式中，本发明提供一种用于包括催化转换器的发动机的控制系统，所述控制系统包括能量计算模块和能量残留模块，所述能量计算模块基于对应于希望的废气热能的请求的转矩和请求的火花正时计算所述发动机的进气的计算的质量空气流量(MAF)，并且所述能量计算模块基于所述计算的MAF确定发动机的废气的预期热能，所述能量残留模块基于所述废气的所述预期热能和估计的热能确定所述废气的热能残留，其中，所述估计的热能基于所述进气的测量的MAF。在相关特征中，能量计算模块基于请求的火花正时的平方计算计算的MAF。
在另一特征中，控制系统包括基于所述热能残留与预定热能范围的比较确定诊断结果的能量评估模块，其中所述诊断结果表明所述催化转换器是否运行在目标温度范围内。所述预定热能范围包括比第二阈值能量小的第一阈值能量，其中所述第一阈值能量表示所述催化转换器的欠热以及所述第二阈值能量表示所述催化转换器的过热。
在又一特征中，所述能量残留模块在诊断周期期间定期地确定多个热能残留，在所述能量评估模块确定出预定数目(R)的所述热能残留之后，所述能量评估模块确定所述诊断结果，R是大于1的整数，并且所述能量评估模块基于所述R个热能残留的平均值与所述预定能量范围的比较确定所述诊断结果。
在替代特征中，所述能量残留模块在预定诊断周期期间确定多个热能残留，并且所述能量评估模块基于所述多个热能残留的平均值与所述预定能量范围的比较在所述预定诊断周期之后确定所述诊断结果。
在另一形式中，本发明提供一种用于确定发动机的废气的热能残留的方法，所述方法包括测量所述发动机的进气的实际质量空气流量(MAF)、基于对应于希望的废气热能的请求的转矩和请求的火花正时计算所述进气的计算的MAF、以及基于所述废气的预期热能与所述废气的估计热能确定所述热能残留，其中，所述预期热能基于所述计算的MAF而所述估计的热能基于所述实际的MAF。在相关特征中，计算计算的MAF包括基于请求的火花正时的平方计算计算的MAF。
在又一形式中，本发明提供一种用于具有催化转换器的发动机的诊断方法，所述方法包括测量发动机的进气的实际质量空气流量(MAF)；基于与所述发动机的希望的废气热能对应的请求的转矩和请求的火花正时计算所述发动机的进气的计算的MAF；基于所述废气的预期热能与所述废气的估计热能确定废气的热能残留，其中，所述预期热能基于所述计算的MAF而所述估计的热能基于所述实际的MAF；以及通过比较所述热能残留与预定能量范围确定诊断结果。在诊断方法中，诊断结果表明所述催化转换器是否运行在目标温度范围内。所述预定热能范围包括比第二阈值能量小的第一阈值能量，其中所述第一阈值能量表示所述催化转换器欠热以及所述第二阈值能量表示所述催化转换器过热。
在一特征中，诊断方法还包括在诊断周期期间确定预定数目(R)的热能残留，R是大于1的整数，其中通过比较所述R个热能残留的平均值与所述预定热能范围在确定所述R个热能残留之后实施所述确定所述诊断结果。
在替代特征中，诊断方法还包括在预定诊断周期期间确定多个热能残留，其中通过比较所述多个热能残留的平均值与所述预定能量范围在所述诊断周期之后实施所述确定所述诊断结果。
本发明提供一种用于包括催化转换器的发动机的控制系统，所述控制系统包括：
能量计算模块，所述能量计算模块基于与所述发动机的希望的废气热能相对应的请求的转矩和请求的火花正时来计算所述发动机的进气的计算的质量空气流量，并且所述能量计算模块基于所述计算的质量空气流量确定所述废气的预期热能；以及
能量残留模块，所述能量残留模块基于所述废气的所述预期热能和估计的热能确定所述废气的热能残留，其中，所述估计的热能基于所述进气的测量的质量空气流量。
根据上述控制系统，其特征在于，所述能量计算模块基于所述请求的火花正时的平方计算所述计算的质量空气流量。
根据上述控制系统，其特征在于，所述计算的质量空气流量是每气缸空气值。
根据上述控制系统，其特征在于，还包括基于所述热能残留与预定热能范围的比较确定诊断结果的能量评估模块，其中所述诊断结果表明所述催化转换器是否运行在目标温度范围内。
根据上述控制系统，其特征在于，所述预定热能范围包括比第二阈值能量小的第一阈值能量，其中所述第一阈值能量表示所述催化转换器欠热而所述第二阈值能量表示所述催化转换器过热。
根据上述控制系统，其特征在于：
所述能量残留模块在诊断周期期间定期地确定多个热能残留，
在所述能量评估模块确定出预定数目R的所述热能残留之后，所述能量评估模块确定所述诊断结果，R是大于1的整数，以及
所述能量评估模块基于所述R个热能残留的平均值与所述预定能量范围的比较确定所述诊断结果。
根据上述控制系统，其特征在于：
所述能量残留模块在预定诊断周期期间确定多个热能残留，以及
所述能量评估模块基于所述多个热能残留的平均值与所述预定能量范围的比较在所述预定诊断周期之后确定所述诊断结果。
本发明还提供一种用于确定发动机的废气的热能残留的方法，所述方法包括：
测量所述发动机的进气的实际质量空气流量；
基于与所述废气的希望的热能相对应的请求的转矩和请求的火花正时计算所述进气的计算的质量空气流量；以及
基于所述废气的预期热能与所述废气的估计的热能确定所述热能残留，其中，所述预期热能基于所述计算的质量空气流量而所述估计的热能基于所述实际的质量空气流量。
根据上述方法，其特征在于，计算所述计算的质量空气流量包括基于所述请求的火花正时的平方计算所述计算的质量空气流量。
根据上述方法，其特征在于，所述计算的质量空气流量是每气缸空气值。
本发明还提供一种用于包括催化转换器的发动机的诊断方法，所述方法包括：
测量所述发动机的进气的实际质量空气流量；
基于与所述发动机的希望的废气热能相对应的请求的转矩和请求的火花正时来计算所述发动机的所述进气的计算的质量空气流量；
基于所述废气的预期热能与所述废气的估计的热能确定所述热能残留，其中，所述预期热能基于所述计算的质量空气流量而所述估计的热能基于所述实际的质量空气流量；以及
通过比较所述热能残留与预定能量范围确定诊断结果，其中所述诊断结果表明所述催化转换器是否运行在目标温度范围内。
根据上述诊断方法，其特征在于，所述预定热能范围包括比第二阈值能量小的第一阈值能量，其中所述第一阈值能量表示所述催化转换器欠热而所述第二阈值能量表示所述催化转换器过热。
根据上述诊断方法，其特征在于，还包括在诊断周期期间确定预定数目R的所述热能残留，R是大于1的整数，其中通过比较所述R个热能残留的平均值与所述预定热能范围在确定所述R个热能残留之后实施所述确定所述诊断结果。
根据上述诊断方法，其特征在于，在预定诊断周期期间确定多个热能残留，其中通过比较所述多个热能残留的平均值与所述预定能量范围在所述诊断周期之后实施所述确定所述诊断结果。
本发明进一步的适用范围将从在此提供的描述变得显而易见。应当理解详细描述和特定例子仅旨在图示目的，并且不旨在限制本发明的范围。
附图说明
从详细说明和附图中将更全面地理解本发明，其中：
图1是示出根据本发明原理的示范性发动机系统的功能框图；
图2是示出根据本发明原理的示范性发动机控制系统的功能框图；
图3是示出根据本发明原理的示范性催化剂诊断系统的功能框图；
图4是示出用于根据本发明原理的控制方法的示范性步骤的流程图；
图5是示出用于在图4中示出的控制方法的额外的示范性步骤的部分流程图；以及
图6是示出用于在图4中示出的控制方法的额外的示范性步骤的部分流程图。
具体实施方式
下面的描述本质上仅是示范性的并且绝不是要限制本发明及其应用或使用。清楚起见，在附图中使用相同的附图标记标识相似的元件。如这里所使用的，短语A、B和C中的至少一个应当被解释为使用非排他逻辑或的逻辑(A或B或C)。应当理解在不改变本发明的原则时，可以以不同顺序执行方法内的步骤。
如这里所使用的，术语模块指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件程序或者固件程序的处理器(共用的、专用的、或成组的)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述功能的其他适合部件。
废气中排放物的浓度取决于催化转换器的工作温度。因此，CSED诊断可计算并监测废气的热能残留以评估目标运行条件是否得到满足以及所估计的排放物是否不超过适用标准。例如，CSED诊断可在进行诊断评估时比较热能残留与阈值能量值。阈值能量值可以是与恰好运行在目标运行条件之外的系统(即，最优性能不可接受(BPU)系统)的热能残留相对应的预定值。
实现计算的热能残留与估计的排放物之间良好的关联性对于获得正确的诊断评估是重要的。特别是，因为经常在发动机处于怠速时进行CSED诊断评估，所以实现在例如8％到10％或更低的低节流率下的良好的关联性是重要的。
实现对于运行在目标运行条件内的系统所计算的热能残留与对应于BPU系统的阈值能量值之间良好的区分也是重要的。所述区分有助于在催化转换器如所希望的正在运行时避免使诊断评估失败。所述区分还有助于在催化转换器没有如所希望的运行时避免通过诊断评估。
因此，本发明提供改进确定基于转矩的发动机控制系统中的热能残留的示范性控制系统和方法。本发明的控制系统和方法基于与希望的排放热能对应的计算的发动机的质量空气流量和测量到的发动机空气流量计算热能残留。更具体地，控制系统和方法根据逆转矩模型基于所请求的发动机转矩计算计算的质量空气流量。控制系统和方法还可基于所请求的火花正时计算计算的质量空气流量。
在当催化剂起燃和/或冷起动排放物控制过程处于有效时的周期期间，所请求的发动机转矩大体对应于可产生希望的废气热能时的发动机转矩。相似地，所请求的火花正时大体对应于在所请求的发动机转矩下可产生希望的废气热能时的火花正时。计算的质量空气流量用于确定预期的废气热能。
本发明的控制系统和方法基于测量的发动机空气流量确定估计的实际废气热能。基于预期的热能和估计的实际热能来计算热能残留。
通过以前述方式确定预期的热能和估计的实际热能，本发明的控制系统和方法改进计算的热能残留与估计的排放物之间的关联性。通过改进关联性，本发明的控制系统和方法还增加对于如所希望的运行的系统所计算的热能残留与对应于BPU系统的阈值能量值之间的区分。
具体参考图1，示出根据本发明原理的示范性发动机系统100的功能框图。发动机系统100可包含在混合动力车辆例如串联型混合动力车辆或并联型混合动力车辆中。发动机系统100包括由发动机控制模块(ECM)104调节的发动机102。发动机系统100还包括根据本发明原理监测发动机系统100的运行的催化剂诊断模块106。催化剂诊断模块106可与显示发动机系统100的运行状态的信息显示器108通信。
响应于由ECM104生成的控制信号，发动机102燃烧空气/燃料混合物以产生驱动转矩，所述控制信号响应于从驾驶员输入模块110接收到的驾驶员信号由ECM104产生。空气通过节气门114被吸入到进气歧管116中。ECM104指令节气门致动器模块112调节节气门114的开启以控制吸入到进气歧管116中的空气量。
来自进气歧管116的空气被吸入到发动机102的气缸内。虽然发动机102可以包括多个气缸(即，两个或多个)，但为图示目的，示出单个代表性气缸118。来自进气歧管116的空气通过进气门122被吸入到气缸118内。ECM 104控制燃料致动器模块124，燃料致动器模块124调节由燃料喷射系统(未示出)喷射的燃料的量以获得希望的空气/燃料比。在各种实施方式中，可以在中心位置或在多个位置例如在靠近每个气缸118的进气门122处将燃料喷射到进气歧管116中。可替代地，可以将燃料直接喷射到气缸118中。ECM104可指示燃料致动器模块124停止提供燃料以停用某些气缸(例如，气缸118)。ECM104可在某些发动机运行条件下停用气缸并因此改进燃料经济性。
在气缸118中所喷射的燃料与进入发动机102的空气混合并且产生空气/燃料混合物。气缸118内的活塞(未示出)将空气/燃料混合物压缩。火花致动器模块126激发位于气缸118中的火花塞128，该火花塞128将空气/燃料混合物点燃。ECM104控制火花致动器模块126并且因此控制由火花塞128产生的火花的正时(即，火花正时)。可相对于活塞处于其最上部的位置(被称为上止点(TDC))时的时间和空气/燃料混合物被最大压缩时的点来规定火花正时。火花致动器模块126的操作因此可与曲轴旋转同步。在各种实施例中，火花致动器模块126可停止提供火花以停用某些气缸(例如，气缸118)。在停用气缸时ECM104可指示火花致动器模块126停止提供火花。
空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，从而驱动旋转的曲轴(未示出)。活塞然后开始再次向上移动且将燃烧的副产物通过排气门130排出。燃烧副产物经过排气系统134从车辆排出。排气系统134可包括降低废气中所包含的有害排放物的浓度的催化转换器136。
进气门122可以通过进气凸轮轴140控制，而排气门130可以通过排气凸轮轴142控制。在多种实施方式中，多个进气凸轮轴可以控制每个气缸的多个进气门，和/或可以控制多个气缸排的进气门。类似地，多个排气凸轮轴可以控制每个气缸的多个排气门，和/或可以控制多个气缸排的排气门。
可以由进气凸轮轴相位器148相对于活塞TDC改变开启进气门122的时间。可以由排气凸轮轴相位器150相对于活塞TDC改变开启排气门130的时间。相位器致动器模块158基于从ECM 104接收到的信号控制进气凸轮轴相位器148和排气凸轮轴相位器150。在被实施时，可变气门升程还可以由相位器致动器模块158来控制。
发动机系统100可包括将加压空气提供给进气歧管116的增压装置。例如，发动机系统100可包括如所示的涡轮增压器160。涡轮增压器160由流动通过排气系统134的废气供以动力，并且压缩空气进入发动机102。涡轮增压器160可提供压缩进气到进气歧管116。在各种实施例中，由曲轴驱动的增压机(未示出)可压缩来自节气门114的空气并且将压缩空气传送到进气歧管116。
废气旁通阀162可允许废气旁通经过涡轮增压器160，从而减少涡轮增压器的输出(即，压缩进气的压缩的量)。增压致动器模块164可通过控制废气旁通阀162的位置调节涡轮增压器160的增压。ECM104经增压致动器模块164控制涡轮增压器160(图2)。通过涡轮增压器160将压缩进气提供给进气歧管116。
发动机系统100可包括废气再循环(EGR)阀170，所述EGR阀170选择地将废气再引导回到进气歧管116。EGR阀170可位于涡轮增压器160的上游。ECM104可经EGR致动器模块172控制EGR阀170并从而调控所再引导的废气的量。
发动机系统100还可包括测量发动机102的运行条件的各种传感器。传感器输出可由ECM104使用的信号从而确定发动机102的运行条件。仅举例，发动机系统100可包括质量空气流量(MAF)传感器180、发动机输出速度(EOS)传感器182、歧管绝对压力(MAP)传感器184和进气空气温度(IAT)传感器186。发动机系统100可包括在图1中未示出的其他传感器，例如、但不限于节气门位置传感器、冷却剂温度传感器、油温度传感器和氧传感器。
MAF传感器180测量流入进气歧管116的空气质量(即质量流率)。虽然MAF传感器180被示出在节气门114的上游，但是MAF传感器180可位于任何适当位置处，包括位于也包括节气门114的共用壳体中。EOS传感器182通过测量曲轴(未示出)的旋转速度测量发动机102以每分钟转(RPM)形式的输出速度。MAP传感器184测量进气歧管116内的压力。在各种实施方式中，可测量发动机真空度，其中发动机真空度是环境空气压力和进气歧管116内的压力之间的差。IAT传感器186测量流入发动机102的空气的温度。虽然IAT传感器186被示出在节气门114的上游，但是IAT传感器186可位于任何合适的位置中，包括位于与节气门114的共用的封装件中。
改变发动机参数的每个系统可以被称为致动器，致动器接收致动器值。例如，节气门致动器模块112可被称为致动器并且节气门开启面积可被称为致动器值。在图1的例子中，通过调节节气门114的叶板的角度节气门致动器模块112实现节气门开启面积。
类似地，火花致动器模块126可以被称为致动器，而相应的致动器位置可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其他致动器可包括增压致动器模块164、EGR致动器模块172、相位器致动器模块158、和燃料致动器模块124。对于这些致动器，致动器值可对应于增压压力、EGR阀开启面积、进气凸轮轴的相位器角度和排气凸轮轴的相位器角度、和燃料供给率。
ECM104可使用来自各种传感器的信号以做出用于发动机系统100的控制决策。特别地，ECM104可控制致动器值以便产生来自发动机102的希望转矩。此外，如在这里讨论的，ECM104还可控制致动器值以产生希望的由发动机102所产生的废气的热能。ECM104可控制致动器值以调控希望的废气热能从而确保催化转换器136的适当运行。
ECM104还可与变速器控制模块194通信以协调变速器(未示出)中的换档。例如，ECM104可在档位变换期间减小转矩。此外，ECM104可与混合动力控制模块196通信以协调发动机102和电机器(EM)198的运行。EM198可用作马达和/或发电机。当用作马达时，EM198可产生驱动转矩。当用作发电机时，EM198可产生用于由发动机系统100使用的电能和/或用于存储在电池(未示出)中。在各种实施例中，ECM104、催化剂诊断模块106、变速器控制模块194和混合动力控制模块196可集成到一个或多个模块。
现在参考图2，示出根据本发明原理的示范性发动机控制系统的功能框图。ECM104的示范性实施方式包括车轴转矩仲裁模块210。车轴转矩仲裁模块210在来自驾驶员输入模块110的驾驶员输入与其他车轴转矩请求之间仲裁。例如，驾驶员输入可基于加速器踏板的位置。驾驶员输入还可基于巡航控制，所述巡航控制可以是改变车辆速度以维持预定的跟随距离的自适应巡航控制系统。
转矩请求可包括目标转矩值和斜坡请求，该斜坡请求例如是使转矩下降到最小化发动机关闭转矩的请求或使转矩从最小化发动机关闭转矩上升的请求。车轴转矩请求可包括由牵引控制系统在车轮打滑期间所请求的转矩减小。车轴转矩请求还可包括转矩请求增加以抵御负车轮打滑，在负车轮打滑中，车辆的轮胎相对于道路表面打滑，因为车轴转矩是负的。
车轴转矩请求还可包括制动管理请求和车辆过速转矩请求。制动管理请求可减小发动机转矩以确保在车辆被停止时发动机转矩输出不超过制动器的控制车辆的能力。车辆过速转矩请求可减小发动机转矩输出以防止车辆超过预定速度。车轴转矩请求还可由车身稳定控制系统做出。车轴转矩请求可进一步包括例如可在检测到关键故障时产生的发动机关闭请求。
车轴转矩仲裁模块210基于在接收到的转矩请求之间仲裁的结果输出预测转矩和即时转矩。预测转矩是ECM104准备使发动机102产生的转矩的量，并且可通常基于驾驶员的转矩请求。即时转矩是当前希望的转矩的量，该转矩可小于预测转矩。
即时转矩可小于预测转矩以提供转矩储备，如在下面详细描述，并且以满足临时转矩减小。仅举例，可在车辆速度达到过速阈值时和/或在牵引控制系统感测到车轮打滑时请求临时转矩减小。
通过改变快速响应的发动机致动器可实现即时转矩，而较缓慢的发动机致动器可用于准备预测转矩。例如，在汽油机中，可迅速调节火花提前，而因为机械的迟滞时间空气流动和凸轮轴相位器位置可以较缓慢响应。此外，空气流动的变化受限于进气歧管中的空气传输延迟。此外，空气流动的变化随转矩变化不明显，直到空气被吸入气缸、压缩或燃烧。
可通过设置较缓慢的发动机致动器产生预测转矩、同时设定较快速的发动机致动器以产生比预测转矩更小的即时转矩产生转矩储备。例如，节气门114可被开启，从而增加空气流动并且准备产生预测转矩。同时，可减小火花提前(换句话说，可延迟火花正时)，从而减小到即时转矩的实际发动机转矩输出。
预测转矩与即时转矩之间的差可被称为转矩储备。当存在转矩储备时，可通过改变较快速的致动器使发动机转矩从即时转矩迅速地增加到预测转矩。因此可在不用等待因调节较缓慢的致动器而引起转矩的变化的情况下实现预测转矩。车轴转矩仲裁模块210可将预测转矩和即时转矩输出到推进转矩仲裁模块212。由推进转矩仲裁模块212接收到的预测转矩和即时转矩被从车轴转矩域(车轮处的转矩)转换到推进转矩域(曲轴处的转矩)。
推进转矩仲裁模块212在推进转矩请求之间仲裁，推进转矩请求包括转换后的预测转矩和即时转矩。推进转矩仲裁模块212可产生经仲裁的预测转矩和经仲裁的即时转矩。可通过从接收到的请求中选择胜出请求产生经仲裁的转矩。可替换地或额外地，可基于接收到的请求中的另外一个或多个通过修改接收到的请求中的其中一个产生经仲裁的转矩。
如在此讨论的，催化剂模块213可将转矩请求输出到推进转矩仲裁模块，所述转矩请求相应于可产生希望的废气热能时的发动机转矩和速度。催化剂模块213可调节转矩请求以减小可产生希望的废气热能时的所请求的RPM(RPMreq)与发动机102的实际RPM之间的差。在这种方式中，催化剂模块213可产生转矩请求以调节废气热能。催化剂模块可调节废气热能以确保发动机102运行在为实施催化剂起燃并使催化转换器运行在目标温度运行范围内所需的目标运行条件下。
催化剂模块213可输出所请求的RPM。催化剂模块213还可输出与在所请求的转矩下可产生希望的废气热能时的火花正时相应的火花请求。在前述方式中，催化剂模块213可实施催化剂起燃过程和/或冷起动排放物控制过程。
其他推进转矩请求可包括用于发动机过速保护的转矩减小、用于防止失速的转矩增大、和为适应档位变换由变速器控制模块194请求的转矩减小。推进转矩请求还可源于离合器燃料切断，其可在驾驶员压下手动变速器车辆的离合器踏板时减小发动机转矩输出。
推进转矩请求还可包括发动机关闭请求，其可在检测到关键故障时启动。仅例如，关键故障可包括检测到车辆失窃、起动机卡塞、电子节气门控制问题和未预料的转矩增大。仅举例，发动机关闭请求可以总是赢得仲裁，从而输出为经仲裁的转矩，或总之可绕过仲裁，简单地关闭发动机。推进转矩仲裁模块212仍可接收这些关闭请求使得例如合适的数据可被供给回其他转矩请求器。例如，可通知全部其他转矩请求器他们已经输掉仲裁。
储备/负荷模块214接收来自推进转矩仲裁模块212的经仲裁的预测和即时转矩。各种发动机运行条件可影响发动机转矩输出。响应于这些条件，储备/负荷模块214可通过增加预测的转矩请求产生转矩储备。
仅例如，催化剂起燃过程和冷起动排放物减少过程可直接地改变火花提前。作为响应，储备/负荷模块214可增加预测的转矩请求以解决该火花提前对发动机转矩输出的作用。在另一例子中，发动机的空气/燃料比和/或质量空气流量可直接地被改变，例如通过诊断入侵等效比测试过程和/或新的发动机清洗过程。可以做出相应的预测的转矩请求以补偿在这些过程期间发动机转矩请求的改变。
储备/负荷模块214还可产生预期未来负荷的转矩储备，例如接合空调压缩机离合器或动力转向泵运行。可在驾驶员首次请求空气调节时产生用于空调(A/C)离合器接合的储备。随后，在A/C离合器接合时，储备/负荷模块214可将预期的A/C离合器的负荷增加到即时转矩请求。
致动模块216接收来自储备/负荷模块214的预测的和即时的转矩请求。致动模块216确定将如何实现预测的和即时的转矩请求。致动模块216可以是发动机类型专用的，其具有用于汽油机和柴油机不同的控制方案。在各种实施方式中，致动模块216可限定致动模块216之前的独立于发动机的模块与发动机依赖的模块之间的界限。
例如，在汽油机中，致动模块216可改变节气门114的开度，其允许大的转矩控制范围。然而，开启和关闭节气门114导致相对缓慢的转矩变化。停用气缸也提供大的转矩控制范围，但相似地可能是缓慢的并且额外地涉及驾驶性和排放物问题。改变火花提前相对快，但不能提供同样大的转矩控制范围。此外，使用火花可能的转矩控制的量(被称为火花容量)随每气缸空气的量的变化而变化。
在各种实施方式中，致动模块216可基于预测的转矩请求产生空气转矩请求。空气转矩请求可等于预测的转矩请求，从而使得空气流被设定成以便可通过改变到其他致动器实现预测的转矩请求。从前述，应当明白空气转矩可等于由催化剂模块213产生的转矩请求，从而使得空气流被设定成以便可实现希望的废气热能。
空气控制模块218可基于空气转矩请求确定缓慢致动器的希望致动器值。例如，空气控制模块218可控制希望的歧管绝对压力(MAP)、希望的节流面积、和/或希望的每气缸空气(APC)。希望的MAP可用于确定希望增压，而希望的APC可用于确定希望的凸轮轴相位器位置。在各种实施方式中，空气控制模块218还可确定EGR阀170的开启的量。
在汽油机系统中，致动模块216还可产生火花转矩请求和燃料质量转矩请求。火花转矩请求可基于由催化剂模块213产生的火花请求，从而使得火花正时被设定成以便可实现希望的废气热能。火花控制模块216可使用火花转矩请求以确定从标定的火花提前使火花延迟多少(这减小发动机转矩输出)。
燃料控制模块228可使用燃料质量转矩请求以改变提供给每个气缸的燃料量。仅举例，燃料控制模块228可确定燃料质量在与每气缸的当前空气的量结合时，产生化学当量燃烧。燃料控制模块228可指示燃料致动器模块124为每个激发的气缸喷射该燃料质量。在正常操作期间，燃料控制模块228可试图维持化学当量空气/燃料比。
燃料控制模块228可增大燃料质量高于化学当量值以增大发动机转矩输出并且可减小燃料质量以降低发动机转矩输出。在各种实施方式中，燃料控制模块228可接收与化学当量空气/燃料比不同的希望的空气/燃料比。然后燃料控制模块228可确定实现希望的空气/燃料比的每个气缸的燃料质量。在柴油机系统中，燃料质量可以是主要的致动器，以便控制发动机转矩输出。
可以通过模式设定确定为实现即时的转矩请求致动模块216采取的方法。可将模式设定提供给致动模块216，例如通过推进转矩仲裁模块212，并且模式设定可选择包括非有效模式、合意模式(pleasiblemode)、最大范围模式和自动致动模式的模式。
在非有效模式中，致动模块216可忽略即时的转矩请求并试图实现预测的转矩请求。致动模块216可因此使火花转矩请求和燃料质量转矩请求设定到预测的转矩请求，这使对于当前发动机空气流条件的转矩输出最大化。可替换地，致动模块216可设定这些请求到预定(例如高出范围)值以禁止从延迟火花或降低燃料/空气比减小转矩。
在合意模式中，致动模块216可通过仅调节火花提前试图实现即时的转矩请求。致动模块216可因此将预测的转矩请求作为空气转矩请求输出以及将即时的转矩请求作为火花转矩请求输出。火花控制模块226将尽可能地使火花延迟以试图实现火花转矩请求。如果希望的转矩减小大于火花储备容量(由火花延迟可实现的转矩减小的量)，那么可能不能实现转矩减小。
在最大范围模式中，致动模块216可将预测的转矩请求作为空气转矩请求输出以及将即时的转矩请求作为火花转矩请求输出。此外，致动模块216可产生气缸关闭转矩请求，该气缸关闭转矩请求足够小，以使得火花控制模块226能够实现即时的转矩请求。换句话说，致动模块216可在仅通过减少火花提前不能实现即时的转矩请求时减小气缸关闭转矩请求(从而停用气缸)。
在自动致动模式中，致动模块216可基于即时的转矩请求减小空气转矩请求。例如，可仅在使得火花控制模块226通过调节火花提前实现即时的转矩请求是必要时减小空气转矩请求。因此，在自动致动模式中，在允许发动机102尽可能快地返回到预测的转矩请求的情况下实现即时的转矩请求。换句话说，通过尽可能地减小快速响应的火花提前使相对地缓慢响应的节气门校正的使用最少化。
转矩估计模块224可估计发动机102的转矩输出。该估计出的转矩可以由空气控制模块218使用以进行对发动机空气流参数的控制，所述参数例如是节流面积、MAP和相位器位置。仅举例，可限定转矩关系例如(方程1)：
(1)T＝f(APC，S，I，E，AF，OT，#)
其中，转矩(T)是每气缸空气(APC)、火花提前(S)、进气凸轮轴相位器位置(I)、排气凸轮轴相位器位置(E)、空气/燃料比(AF)、油温度(OT)、和激活气缸的数目(#)的函数。额外的变量可以是例如废气再循环(EGR)阀的开启的程度。
该关系可由方程建模和/或可存储为查询表。转矩估计模块224可基于测量出的MAF和当前RPM确定APC，从而允许基于实际空气流的闭环空气控制。所使用的进气和排气凸轮轴相位器位置可基于实际位置，因为相位器可朝希望位置行进。
同时，实际的火花提前可用于估计转矩，当标定的火花提前值用于估计转矩时，估计出的转矩可被称为估计的空气转矩。估计的空气转矩是如果消除火花延迟(即，如果火花提前被设定到标定的火花提前值)则在当前空气流下发动机可产生多大转矩的估计。
空气控制模块218可产生希望的歧管绝对压力(MAP)信号，该歧管绝对压力(MAP)信号被输出到增压调度模块222。增压调度模块222使用希望的MAP信号以控制增压致动器模块164。增压致动器模块164然后控制一个或多个涡轮增压器(例如，涡轮增压器160)和/或增压机。
空气控制模块218可产生希望的面积信号，该面积信号被输出到节气门致动器模块112。节气门致动器模块112然后调控节气门114以产生希望的节流面积。空气控制模块218可基于逆转矩模型和空气转矩模型产生希望的面积信号。空气控制模块218可使用估计的空气转矩和/或MAF信号以实施闭环控制。例如，可控制希望的面积信号以使估计的空气转矩与空气转矩请求之间的差最小化。
空气控制模块218还可产生希望的每气缸空气(APC)信号，该信号被输出到相位器调度模块220。基于希望的APC信号和RPM信号，相位器调度模块220可经相位器致动器模块158控制进气凸轮轴相位器148和/或排气凸轮轴相位器150。
返回参考火花控制模块226，可在各种发动机运行条件下标定火花提前值。仅举例，可对转矩关系求逆以求出希望的火花提前。对于给定的转矩请求(Tdes)，可根据如下关系(方程2)确定希望的火花提前(Sdes)：
(2)Sdes＝T-1(Tdes，APC，I，E，AF，OT，#)
该关系可具体化为方程和/或具体化为查询表。空气/燃料比可以是实际的比，如由燃料控制模块228所表示。
在火花提前被设定为标定的火花提前时，由此产生的直接可尽可能地接近于平均最优转矩(MBT)。如在此使用的，MBT指当使用具有比预定阈值更大的辛烷值时，在增加火花提前时对于给定空气流可产生的最大转矩。在该最大转矩发生时的火花提前可被称为MBT火花。标定的火花提前可区别于MBT火花，例如因为燃料质量(例如在使用较低的辛烷燃料时)和环境因素。标定的火花提前处的转矩可因此小于MBT。
催化剂诊断模块106从催化剂模块213接收转矩请求、火花请求和请求的RPM以及包括、但不限于RPM和MAF的一个或多个信号。基于请求的转矩、请求的火花正时、请求的RPM、MAF和其他接收大到的信号，催化剂诊断模块106产生诊断信号(“DIAGNOSTIC RESULT”)。
特别参考图3，示出根据本发明原理的示范性催化剂诊断系统250的功能框图。催化剂诊断系统250可执行示范性CSED诊断方法，如下进一步详细讨论。示范性催化剂诊断模块106包括期望的发动机发出的能量计算模块252和估计的发动机发出的能量模块254。催化剂诊断模块106还包括能量残留模块256和能量评估模块258。模块252-258一起工作以产生诊断信号DIAGNOSTIC RESULT。
期望的发动机发出的能量计算模块252定期地确定期望的发动机发出的废气热能(“ExpEnergy”)并把ExpEnergy输出给能量残留模块256。发动机发出的能量流可总体由下面的公式(方程3)来表示：
Figure GSA00000033212900172
其中f1(rpm)表示发动机速度的函数，n是气缸(例如，气缸118)的数目，f2(发动机转矩)表示发动机转矩的函数，以及f3(火花正时)表示发动机火花正时的函数。
发动机速度的函数和发动机转矩的函数可用于确定以每秒(s)克(g)为单位的发动机发出的质量空气流率。发动机发出的质量空气流率可以是每气缸空气流率(APC)值。点燃正时的函数可用于计算以每克(g)焦耳(J)为单位的热能势(TEP)。发动机废气的质量空气流率与发动机废气的热能势之积可用于确定以每秒(s)焦耳(J)为单位的能量流率。因此发动机发出的能量
Figure GSA00000033212900173
也可由下面的公式(方程4和5)来表示：
Figure GSA00000033212900174
Figure GSA00000033212900175
因此，期望的发动机发出的能量计算模块252可基于计算的APC(APCcalc)确定ExpEnergy。根据本发明原理，期望的发动机发出的能量计算模块252基于由催化剂模块213输出的转矩请求(Treq)、火花请求(Sreq)和请求的RPM(RPMreq)以及使用逆转矩模型的各种致动器位置计算APCcalc。如示出，期望的发动机发出的能量计算模块252可从催化剂模块213接收请求的转矩Treq、请求的火花正时Sreq和请求的RPM(RPMreq)。逆转矩模型可由下面的通式(方程6)来表示：
(6)APCcalc＝Tapc-1(Treq，Sreq，RPM，I，E，AF，OT，#)
期望的发动机发出的能量计算模块252可使用下面的二阶七项转矩模型(方程7)确定APCcalc：
(7)Tb＝KA2*A2+KA*A+KAS*A*Sb+KAs2*A*Sb 2+KS*Sb+KS2*Sb 2+KR
其中Tb是基于请求的转矩Treq的有界转矩值，A是APCcalc，以及Sb是基于请求的火花正时Sreq的有界火花值。KA、KAs、KAS2、KS、KS2和KR是APC转矩敏感常数(APC k值)。APC k值可以是预定值，该预定值可基于致动器位置(即，值)例如、但不限于发动机速度(RPM)、火花提前(S)、进气凸轮轴相位器角(I)和排气凸轮轴相位器角(E)、空气/燃料比(AF)、油温度(OT)和当前被供应燃料的气缸的数目(#)。对于火花提前(S)、发动机速度(RPM)，APC k值可分别基于请求的火花正时Sreq和请求的RPM(RPMreq)。可替换地，APC k值可基于实际的火花正时和/或实际的RPM。
可换算APC k值以便确保方程7中的单位平衡。可将APC k值存储在存储器232中的存储表中并且基于使用在前述逆转矩模型中的致动器位置查询APC k值。可在于2008年10月28日提交的题为“InverseTorque Model Solution and Bounding(逆转矩模型方法及限制)”的普通转让的美国专利申请No.12/259695中找到用于根据方程7的二阶转矩模型确定APC值的示范性控制系统和方法的进一步的讨论，所述公开的内容通过参考全部并入本文。
期望的发动机发出的能量计算模块252可从催化剂模块213接收请求的火花正时并且基于该请求的火花正时确定计算的TEP(TEPcalc)。例如，期望的发动机发出的能量计算模块252可基于请求的火花正时查询存储器232中的存储表中的TEPcalc。该表可包含由发动机102的经验测试或建模而得到的计算的TEP的预定值。
估计的发动机发出的能量模块254定期地确定估计的实际废气热能(“ActEnergy”)并把ActEnergy输出给能量残留模块256。更具体地，估计的发动机发出的能量模块254基于发动机102的测量的MAF(MAFmeas)、实际的火花正时和估计的TEP(TEPest)根据方程4确定ActEnergy。估计的发动机发出的能量模块254可基于由MAF传感器180表示的MAF确定MAFmeas。可替换地，估计的发动机发出的能量模块254可基于分别由IAT传感器186、MAP传感器184和EOS传感器182表示的IAT、MAP和RPM确定MAFmeas。估计的发动机发出的能量模块254可基于实际的火花正时查询存储在存储器232中的表中的TEPest。
能量残留模块256接收ExpEnergy和ActEnergy并定期地基于ExpEnergy和ActEnergy确定热能残留(ResEnergy)。仅举例，能量残留模块256可通过计算ExpEnergy与ActEnergy之间的差确定ResEnergy。能量残留模块256将ResEnergy输出到能量评估模块258。
能量评估模块258接收ResEnergy并且定期地产生DIAGNOSTICRESULT(诊断结果)信号。能量评估模块258可产生DIAGNOSTIC RESULT(诊断结果)信号以更新与CSED诊断对应的DTC的诊断状态。每车辆行程(即，运转循环(Key cycle)：)可更新DTC的诊断状态一次。能量评估模块258可在诊断周期期间收集预定数目(R)的ResEnergy并且计算该诊断周期的平均能量残留(AVEResEnergy)。能量评估模块258可在完成诊断周期的基础上产生DIAGNOSTIC RESULT(诊断结果)信号。能量评估模块258可基于AVEResEnergy与由低能量阈值和高能量阈值限定出的预定的能量范围之间的比较产生DIAGNOSTIC RESULT(诊断结果)信号。
预定的能量范围可对应于在目标温度范围内运行催化转换器136。低能量阈值可小于高能量阈值并且可以是指示催化转换器136欠热的标定值。高能量阈值可以是指示催化转换器136过热的标定值。在AVEResEnergy大于或等于高能量阈值或者小于或等于低能量阈值时，能量评估模块258可产生DIAGNOSTIC RESULT(诊断结果)以表示存在问题。低能量阈值和高能量阈值可存储在存储器232中。
在前述方式中，催化剂诊断系统250产生基于转矩的发动机控制系统的CSED诊断结果。催化剂诊断系统250可基于废气的热能残留产生诊断结果。基于发动机102的计算的APC和实际MAF确定热能残留。催化剂诊断系统250实施逆转矩模型并且基于产生希望的废气热能所需的火花正时和发动机转矩根据逆转矩模型计算计算的APC。催化剂诊断系统250包括测量发动机102的实际MAF的MAF传感器。
具体参考图4，示出根据本发明原理的示范性CSED诊断控制方法300。方法300改进计算的废气热能残留与估计的排放物之间的关联性。可在跟随发动机(即，发动机102)的冷起动的周期期间运行方法300以确定发动机是否运行在使催化转换器加热到目标运行温度范围内所需的目标运行条件内。可使用在图1-3中示出发动机系统100的各种模块和本文中前述的各种模块。简单起见，将参考本文前述的控制参数描述控制方法。
方法300下的控制在步骤310中开始，在步骤310中控制确定是否满足启动条件。通常，在没有阻止方法300产生可信赖的诊断结果的主动故障时可满足启动条件。可能不利地影响诊断结果可靠性的主动故障包括、但不限于MAF传感器故障、EOS传感器故障、节气门故障、燃料喷射系统故障、点火线圈故障、发动机不发火故障和怠速控制故障。还可考虑其他故障。此外，在催化剂起燃过程和/或冷起动排放物控制过程处于有效时也还满足启动条件。在满足发动机怠速条件以及发动机运转时间少于标定值时也可满足启动条件。如果满足启动条件则控制在步骤320中继续，否则控制如所示的返回循环。
在步骤320中，控制基于请求的发动机速度、气缸数目、计算的APC(APCcalc)和计算的TEP(TEPcalc)定期地确定期望的热能(ExpEnergy)。控制可使用如本文前述的方程5基于APCcalc确定ExpEnergy。控制使用逆转矩模型例如方程6和7的逆转矩模型基于请求的转矩确定APCcalc。控制还可基于请求的火花正时确定APCcalc。请求的转矩可对应于可产生希望的废气热能时的发动机转矩和速度(即，请求的发动机速度)。请求的火花可对应于在请求的转矩时可产生的希望的废气热能时的火花正时。
例如，具体参考图5，示出用于确定ExpEnergy的示范性控制步骤。在步骤322中，控制使用如本文前述的方程6和7的逆转矩模型基于请求的转矩、请求的火花正时和请求的发动机速度确定APCcalc。在步骤324中，控制基于APCcalc、气缸数目(n)和请求的发动机速度(RPMreq)确定计算的发动机的质量空气流量(MAFcalc)。控制将MAFcalc确定为APCcalc、n和RPMreq的积。在步骤326中，控制基于请求的火花正时确定计算的废气的热能势(TEPcalc)。控制可基于请求的火花正时通过查询存储在存储器中的表中的TEPcalc确定TEPcalc。在步骤328中，控制将ExpEnergy计算为MAFcalc和TEPcalc的积，在步骤320中结束控制。
再次回到图4，控制在步骤330中继续，在步骤330中，控制基于进入发动机的空气的测量的MAF(MAFmeas)定期地确定估计的实际废气热能(ActEnergy)并且确定排出发动机的废气的估计的TEP(TEPest)。例如，具体参考图6，示出用于确定ActEnergy的示范性步骤。在步骤332中，控制通过测量发动机的实际MAF确定MAFmeas。在步骤334中，控制基于时间的火花正时确定TEPest。仅举例，控制可基于实际的火花正时通过查询存储在存储器中的表中的TEPest确定TEPest。在步骤336中，控制将ActEnergy确定为MAFmeas和TEPest的积，在步骤330中结束控制。仅举例，控制可根据如前述的方程4确定ActEnergy。
再次参考图4，控制在步骤340中继续，在步骤340中，控制基于ExpEnergy和ActEnergy定期地确定热能残留(ResEnergy)。仅举例，控制可在诊断期间定期地确定预定数目(R)的ResEnergy。控制可将每一ResEnergy确定为ExpEnergy与ActEnergy的当前值之间的差。
在步骤350中，控制收集诊断周期期间在步骤340中确定出的残留能量值(即，ResEnergy值)。控制可将残留能量值存储在存储器中以便随后控制步骤的检索。在步骤360中，控制确定平均能量残留(AVEResEnergy)。在步骤350中收集完预定数目的残留能量值后控制可确定AVEResEnergy。仅举例，当对能量残留值的数目计数的计数器到达预定数目(R)时，控制可确定AVEResEnergy。预定数目(R)可对应于对于AVEResEnergy的希望的统计置信度。计数器值还可考虑步骤340中能量残留值的连续计算之间的控制周期。可替换地，当确定自步骤310中满足启动条件的周期的定时器到达预定的定时器值时控制可确定AVEResEnergy。定时器值可对应于诊断周期。仅举例，定时器值可约为10到12秒。
在步骤370中，控制基于AVEResEnergy与由低能量阈值和高能量阈值限定出的预定的能量范围之间的比较产生诊断周期的诊断测试结果。仅举例，当AVEResEnergy小于或等于低能量阈值或者大于或等于高能量阈值时控制可做出诊断测试故障。替代地，当AVEResEnergy处于预定的能量范围内时控制可通过诊断测试。方法300下的控制在步骤370中结束。
在前面的方式中，方法300基于废气的热能残留产生基于转矩的发动机控制系统的CSED诊断结果。方法300基于计算的APC和测量到的MAF确定热能残留。方法300基于产生希望的废气热能所需的火花正时和发动机转矩根据逆转矩模型计算计算的APC。测量的MAF基于发动机的测量的、实际的MAF。
方法300通过改进根据本方法所计算的热能残留与估计的排放物之间的关联性改进CSED诊断结果的可靠性。方法300还通过改进用于正常系统所计算的热能残留与对应于最优性能不可接受系统的高能量阈值和低能量阈值之间的区分改进CSED诊断结果的可靠性。
现在本领域技术人员可从前面的描述中明白本发明的教导可以各种形式来实施。因此，虽然本发明包括具体的例子，但是，本发明的真正范围不应受到如此限制，因为在研究附图、详细说明和所附权利要求书的基础上其他修改对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

Claims (14)

1.一种用于包括催化转换器的发动机的控制系统，所述控制系统包括：
能量计算模块，所述能量计算模块基于与所述发动机的希望的废气热能相对应的请求的转矩和请求的火花正时来计算所述发动机的进气的计算的质量空气流量，并且所述能量计算模块基于所述计算的质量空气流量确定所述废气的预期热能；以及
能量残留模块，所述能量残留模块基于所述废气的所述预期热能和估计的热能确定所述废气的热能残留，其中，所述估计的热能基于所述进气的测量的质量空气流量。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述能量计算模块基于所述请求的火花正时的平方计算所述计算的质量空气流量。
3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述计算的质量空气流量是每气缸空气值。
4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括基于所述热能残留与预定热能范围的比较确定诊断结果的能量评估模块，其中所述诊断结果表明所述催化转换器是否运行在目标温度范围内。
5.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述预定热能范围包括比第二阈值能量小的第一阈值能量，其中所述第一阈值能量表示所述催化转换器欠热而所述第二阈值能量表示所述催化转换器过热。
6.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于：
所述能量残留模块在诊断周期期间定期地确定多个热能残留，
在所述能量评估模块确定出预定数目R的所述热能残留之后，所述能量评估模块确定所述诊断结果，R是大于1的整数，以及
所述能量评估模块基于所述R个热能残留的平均值与所述预定热能范围的比较确定所述诊断结果。
7.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于：
所述能量残留模块在预定诊断周期期间确定多个热能残留，以及
所述能量评估模块基于所述多个热能残留的平均值与所述预定热能范围的比较在所述预定诊断周期之后确定所述诊断结果。
8.一种用于确定发动机的废气的热能残留的方法，所述方法包括：
测量所述发动机的进气的实际质量空气流量；
基于与所述废气的希望的热能相对应的请求的转矩和请求的火花正时计算所述进气的计算的质量空气流量；以及
基于所述废气的预期热能与所述废气的估计的热能确定所述热能残留，其中，所述预期热能基于所述计算的质量空气流量而所述估计的热能基于所述实际的质量空气流量。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，计算所述计算的质量空气流量包括基于所述请求的火花正时的平方计算所述计算的质量空气流量。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述计算的质量空气流量是每气缸空气值。
11.一种用于包括催化转换器的发动机的诊断方法，所述方法包括：
测量所述发动机的进气的实际质量空气流量；
基于与所述发动机的希望的废气热能相对应的请求的转矩和请求的火花正时来计算所述发动机的所述进气的计算的质量空气流量；
基于所述废气的预期热能与所述废气的估计的热能确定热能残留，其中，所述预期热能基于所述计算的质量空气流量而所述估计的热能基于所述实际的质量空气流量；以及
通过比较所述热能残留与预定热能范围确定诊断结果，其中所述诊断结果表明所述催化转换器是否运行在目标温度范围内。
12.如权利要求11所述的诊断方法，其特征在于，所述预定热能范围包括比第二阈值能量小的第一阈值能量，其中所述第一阈值能量表示所述催化转换器欠热而所述第二阈值能量表示所述催化转换器过热。
13.如权利要求11所述的诊断方法，其特征在于，还包括在诊断周期期间确定预定数目R的所述热能残留，R是大于1的整数，其中通过比较所述R个热能残留的平均值与所述预定热能范围在确定所述R个热能残留之后实施所述确定所述诊断结果。
14.如权利要求11所述的诊断方法，其特征在于，在预定诊断周期期间确定多个热能残留，其中通过比较所述多个热能残留的平均值与所述预定热能范围在所述诊断周期之后实施所述确定所述诊断结果。
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