CN109322742A - 用于冷却剂温度传感器诊断的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于冷却剂温度传感器诊断的方法和系统。提供用于对排气热回收(EGHR)系统的部件进行车载诊断的方法和系统，所述EGHR系统包括耦接到系统的发动机冷却剂温度传感器。基于建模的冷却剂温度和测量的冷却剂温度之间的差，指示耦接到EGHR系统的热交换器上游的第一冷却剂温度传感器和耦接到热交换器下游的第二冷却剂温度传感器中的一个或多个的劣化，所述建模的冷却剂温度基于加热器芯和车厢之间的热传递和经由热交换器流动的排气与流过热交换器的冷却剂之间的热传递中的一个或多个。

Description

用于冷却剂温度传感器诊断的方法和系统
技术领域
本发明大体涉及用于耦接到排气热回收系统的发动机冷却剂温度传感器的车载诊断的方法和系统。
背景技术
发动机可以被配置为具有用于从排气回收热的排气热回收(EGHR)系统。在较低发动机温度期间和/或在车厢供热需求期间，排气可以经由EGHR系统传送，并且排气热可以通过流过EGHR系统的热交换器的冷却剂回收。具有回收的排气热的冷却剂可以经由发动机和/或车载供热、通风和空气调节(HVAC)系统的加热器芯循环，并且排气热可以用于向发动机提供热以及使车厢变暖，从而改善发动机和燃料效率。可能需要定期地或适时地进行诊断程序以监控EGHR系统的不同部件，该EGHR系统的不同部件包括容纳在流体地耦接到EGHR系统的热交换器的冷却剂管路中的冷却剂温度传感器。
对于发动机冷却剂温度传感器的诊断提供了各种方法。在一个示例中，如美国专利号6,848,434所示，Li等人公开了一种用于诊断耦接到发动机冷却剂系统的冷却剂温度传感器的方法。冷却剂温度可以基于发动机和冷却剂之间的能量流、冷却剂和空气之间的能量流以及从冷却剂到散热器的能量流中的每个进行建模。根据基于建模的冷却剂温度的发动机暖机的指示，可以基于经由冷却剂温度传感器估计的冷却剂温度和预定的调节温度的比较进行冷却剂传感器的诊断。
然而，本发明的发明者已认识到上述方法的潜在问题。作为一个示例，在具有EGHR系统的实施例中，多个冷却剂温度传感器可以容纳在耦接到EGHR系统的冷却剂管路中，并且需要独立地监控每个冷却剂温度传感器的合理性。在EGHR系统的每个位置处的冷却剂温度在EGHR系统的不同操作模式下可以为不同的，并且不可以将单个模型用于计算在每个操作模式中在EGHR系统的操作期间在EGHR系统中的每个位置处的冷却剂温度。进一步地，通过基于发动机、冷却剂、空气和散热器中的每个之间的能量流将冷却剂温度单独建模，不可以量化前述部件之间的热传递期间的能量损失，从而减小温度模型的精确度。
发明内容
本发明的发明者已经意识到一种方法，通过该方法上面描述的问题可以至少部分地解决。一个示例方法包括：在排气流从车辆发动机穿过/越过(across)具有经过其流动的冷却剂的热交换器期间，响应于测量的冷却剂温度和建模的冷却剂温度之间的高于阈值的差(该建模的冷却剂温度基于热损失源和车厢之间的热传递)，指示分别耦接到热交换器的上游和下游的第一冷却剂温度传感器和/或第二冷却剂温度传感器的劣化。以这种方式，通过将单独的温度模型用于计算EGHR系统中不同位置处的冷却剂温度并将测量的冷却剂温度与建模的冷却剂温度进行比较，可以独立地检测一个或多个冷却剂温度传感器的劣化。
在一个示例中，发动机系统可以被配置为具有包括热交换器的排气热回收(EGHR)系统。热交换器可以定位在被设置为平行于主排气通道的排气旁路通道中，并且耦接到主排气通道的分流阀(diverter valve)可以用于使排气能够被分流/转向到旁路通道中或者被导引通过主通道进入尾管中。基于发动机供热和/或车厢供热需求，可以通过调整分流阀的位置以多种模式操作EGHR系统。作为示例，在较高发动机和/或车厢供热需求期间，分流阀可以被致动到第一位置(EGHR系统的第一操作模式)以使排气经由热交换器流向尾管，并且一旦发动机温度已经提高到阈值之上并且不再期望车厢供热，分流阀就可以被致动到第二位置(EGHR系统的第二操作模式)以使排气绕过热交换器直接流向尾管。在排气经由热交换器流动期间，发动机冷却剂可以经由热交换器传送，其中来自排气的热可以被传递到冷却剂。然后，具有排气热的冷却剂可以经由发动机和车辆HVAC系统的加热器芯传送，其中排气热可用于提高发动机和/或车厢温度。第一冷却剂温度传感器可以耦接到进入热交换器(在热交换器上游)的第一冷却剂管路，并且第二冷却剂温度传感器可以耦接到离开热交换器(在热交换器下游)的第二冷却剂管路。在EGHR系统以第一模式操作期间，当排气经由热交换器传送时，热交换器上游的冷却剂温度可以使用两种不同的建模方法进行建模。用于计算热交换器上游的冷却剂温度的两种建模方法中的每种可以基于从加热器芯和冷却剂管路向车厢的热传递期间的热损失。热交换器上游的建模的冷却剂温度可以针对热交换器上游的多个HVAC系统操作状况进行校准和优化。热交换器下游的冷却剂温度也可以使用两种不同的建模方法进行建模。用于计算热交换器下游的冷却剂温度的两种建模方法中的每种可以基于从排气向热交换器的热传递期间的热损失和热交换器上游的建模的冷却剂温度。可以将热交换器上游的优化的建模的冷却剂温度与测量的冷却剂温度进行比较，并且响应于建模的温度和测量的温度之间的高于阈值的差，可以检测第一冷却剂温度传感器的劣化。类似地，可以将热交换器下游的建模的冷却剂温度与测量的冷却剂温度进行比较，并且响应于建模的温度和测量的温度之间的高于阈值的差，可以检测第二冷却剂温度传感器的劣化。除了诊断冷却剂温度传感器之外，在排气热中操作EGHR系统期间，还可以进行分流阀和热交换器的诊断。
以这种方式，通过使用不同的数学方法对EGHR系统的热交换器上游和下游的冷却剂温度进行建模，可以将热交换器上游的第一冷却剂温度传感器的劣化与热交换器下游的第二冷却剂温度传感器的劣化区别开，并且可以执行适当的缓解动作。通过在EGHR系统的特定操作模式期间对冷却剂温度传感器、分流阀和热交换器适时地进行诊断，可以减小误检EGHR系统的一个或多个部件的劣化的可能性。在计算建模的温度中包括一个或多个车辆部件(其包括加热器芯、冷却剂管路、车厢、排气和热交换器)之间的热损失的技术效果是可以改善热交换器上游和下游的建模的温度的精确度。通过使对冷却剂温度传感器的诊断能够可靠和精确地进行，可以减小冷却剂过热的倾向，并且可以改善HVAC系统的稳健性。
应该理解，提供上述发明内容是为以简化形式介绍所选概念，所选概念在具体实施方式中将进一步被描述。这并非意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围通过随附权利要求唯一限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1A示出了包括以第一模式操作的排气热回收(EGHR)系统的发动机系统的示例实施例。
图1B示出了包括以第二模式操作的EGHR系统的发动机系统的示例实施例。
图2示出了流体地耦接到图1A至图1B中的EGHR系统的示例车辆供热、通风和空气调节(HVAC)系统。
图3示出了在诊断耦接到EGHR系统热交换器上游的冷却剂温度传感器中使用的建模技术的示例示意图。
图4示出了在诊断耦接到EGHR系统热交换器下游的冷却剂温度传感器中使用的建模技术的示例示意图。
图5示出了流程图，其示出可实施用于诊断EGHR系统分流阀和热交换器的示例方法。
图6示出了流程图，其示出可实施用于诊断耦接到EGHR系统的热交换器上游的冷却剂温度传感器的示例方法。
图7示出了流程图，其示出可实施用于诊断耦接到EGHR系统的热交换器下游的冷却剂温度传感器的示例方法。
图8示出了根据本公开的对耦接到EGHR系统的冷却剂温度传感器进行的示例诊断。
具体实施方式
下列描述涉及用于耦接到排气热回收(EGHR)系统的多个发动机冷却剂温度传感器的车载诊断的系统和方法。EGHR系统可以包括用于排气热回收的热交换器(耦接到旁路通道)。图1A至图1B中示出了EGHR系统的不同操作模式。图2中示出了流体地耦接到EGHR系统的示例车辆HVAC系统。图3至图4中示出了在诊断耦接到EGHR系统热交换器上游和下游的冷却剂温度传感器中使用的建模技术的示例示意图。发动机控制器可以被配置为执行控制例程，诸如图5至图8的示例例程，以定期地或适时地诊断EGHR系统的部件，EGHR系统的部件包括分流阀、热交换器和耦接到EGHR系统上游和下游的冷却剂温度传感器。参考图8示出示例诊断程序。
图1A示出了具有包括发动机10的示例发动机系统100的车辆系统101的示意图110。在一个示例中，发动机系统100可以为柴油发动机系统。在一个示例中，发动机系统100可以为汽油发动机系统。在所描绘的实施例中，发动机10为耦接到包括由涡轮116驱动的压缩机114的涡轮增压器13的升压式发动机。具体地，新鲜空气经由空气净化器112沿进气通道42引入到发动机10中，并且流向压缩机114。压缩机可以为任何合适的进气压缩机，诸如马达驱动的或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。在发动机系统10中，压缩机为经由轴19机械耦接到涡轮116的涡轮增压器压缩机，涡轮116由膨胀的发动机排气驱动。
如图1A所示，压缩机114通过增压空气冷却器(CAC)118耦接到节流阀20。节流阀20耦接到发动机进气歧管22。压缩的空气充气从压缩机通过增压空气冷却器118和节流阀20流向进气歧管22。在图1A所示实施例中，进气歧管22内的空气充气的压力通过歧管空气压力(MAP)传感器124感测。
一个或多个传感器可以耦接到压缩机114的入口。例如，温度传感器55可以耦接到入口以用于估计压缩机入口温度，并且压力传感器56可以耦接到入口以用于估计压缩机入口压力。作为另一示例，湿度传感器57可以耦接到入口以用于估计进入压缩机的空气充气的湿度。例如，其他传感器可以包括空气燃料比传感器等等。在其他示例中，可以基于发动机工况推断压缩机入口状况(诸如湿度、温度、压力等等)中的一个或多个。此外，当排气再循环(EGR)被启用时，传感器可以估计包含新鲜空气、再循环的压缩空气和压缩机入口处接收的排气残余物的空气充气混合物的温度、压力、湿度和空气燃料比。
废气门致动器92可以被致动为打开以经由废气门91将至少一些排气压力从涡轮上游排放到涡轮下游的位置。通过减小涡轮上游的排气压力，可以减小涡轮速度，这继而有助于减小压缩机喘振。
进气歧管22通过一系列进气门(未示出)耦接到一系列燃烧室30。燃烧室经由一系列排气门(未示出)进一步耦接到排气歧管36。在所描绘的实施例中，单个排气歧管36被示出。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来自不同燃烧室的流出物能够被导引到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个可以被电子致动或控制。在另一实施例中，排气门和进气门中的每个可以被凸轮致动或控制。无论是被电子致动还是被凸轮致动，可以按期望的燃烧和排放控制性能所需要调整排气门和进气门打开和关闭的正时。
可以经由喷射器66向燃烧室30供应一种或多种燃料，诸如汽油、醇燃料共混物、柴油、生物柴油、压缩天然气等等。燃料可以经由直接喷射、进气道喷射、节流阀体喷射或它们的任何组合被供应到燃烧室。在燃烧室中，可以经由火花点火和/或压缩点火引发燃烧。
如图1A所示，来自一个或多个排气歧管部分的排气可以被导引到涡轮116以驱动涡轮。然后，来自涡轮和废气门的组合流流过排放控制装置170和171。在一个示例中，第一排放控制装置170可以为起燃催化器，并且第二排放控制装置171可以为底部催化器。一般来说，排气后处理装置170和171被配置为催化处理排气流，并且从而减少排气流中一种或多种物质的量。例如，排气后处理装置170和171可以被配置为在排气流贫乏时从排气流捕集NOx，并且在排气流富集时还原捕集的NOx。在其他示例中，排气后处理装置170和171可以被配置为歧化NOx，或者在还原剂的帮助下选择性地还原NOx。在其他示例中，排气后处理装置170和171可以被配置为将排气流中残留的碳氢化合物和/或一氧化碳氧化。具有任何此种功能的不同的排气后处理催化器可以在排气后处理阶段中被单独或一起布置在涂层中或别处。在一些实施例中，排气后处理阶段可以包括可再生烟尘过滤器，其被配置为捕集并氧化排气流中的烟尘颗粒。
排气再循环(EGR)递送通道181可以耦接到涡轮116下游的排气通道102以向压缩机114上游的发动机进气歧管提供低压EGR(LP-EGR)。EGR阀52可以在EGR通道181和进气通道42的接合处被耦接到EGR通道181。EGR阀52可以被打开以允许到压缩机入口的受控量的排气以用于期望的燃烧和排放控制性能。EGR阀52可以被配置为连续可变阀或开/关阀。在进一步的实施例中，发动机系统可以包括高压EGR流动路径，其中排气从涡轮116上游被抽吸并且被再循环到压缩机114下游的发动机进气歧管。在进一步的实施例中，发动机系统可以包括高压EGR流动路径，其中排气从涡轮116上游被抽吸并且被再循环到压缩机114下游的发动机进气歧管。
一个或多个传感器可以耦接到EGR通道181以用于提供有关EGR的成分和状况的细节。例如，可以提供温度传感器以用于确定EGR的温度，可以提供压力传感器以用于确定EGR的压力，可以提供湿度传感器以用于确定EGR的湿度或含水量，并且可以提供空气燃料比传感器以用于估计EGR的空气燃料比。替代地，可以通过耦接到压缩机入口的一个或多个温度传感器、压力传感器、湿度传感器和空气燃料比传感器55至57推断EGR状况。在一个示例中，空气燃料比传感器57为氧传感器。
多个传感器(包括排气温度传感器128、排气氧传感器、排气流量传感器和排气压力传感器129)可以耦接到主排气通道102。氧传感器可以为线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx传感器、HC传感器或CO传感器。
排气可以从第二排放控制装置171下游经由主排气通道102和旁路通道174中的一个或多个流向消音器172。例如，在经过消音器172之后，来自排气后处理装置170和171的经处理的排气的全部或部分可以经由主排气通道102被释放到大气中。替代地，来自排气后处理装置170和171的经处理的排气的全部或部分可以经由耦接到主排气通道的排气热回收(EGHR)系统150被释放到大气中。可以为排气热回收而操作EGHR系统150以用于发动机供热和车厢供热。
排气热交换系统150的旁路通道174可以在接合106处耦接到第二排放控制装置171下游的主排气通道102。旁路通道174可以从第二排放控制装置171下游向消音器172上游延伸。旁路通道174可以被布置为平行于主排气通道102。热交换器176可以耦接到旁路通道174以从经过旁路通道174的排气提取热。在一个示例中，热交换器176为水-空气交换器。
在热交换器176上游耦接主排气通道102和旁路通道174的入口的接合处的分流阀175可以用于调节通过旁路通道174的排气流。可以响应于从发动机控制器接收的信号调整分流阀的位置从而以所选操作模式操作EGHR。在一个示例中，可以将分流阀致动至第一完全打开位置以使排气流的整个体积经由排气旁路通道174从催化器(第二排放控制装置)171下游流向尾管35，从而使EGHR系统能够以提供排气热回收的第一模式操作。作为另一个示例，可以将分流阀致动到第二完全关闭位置以经由主排气通道将所有排气导引到尾管，同时禁用经由排气旁路通道174从催化器171下游到尾管35的排气流，从而使EGHR系统能够以不提供排气热回收的第二模式操作。因此，可以调整分流阀175的位置以保持期望的发动机冷却剂温度，期望的发动机冷却剂温度基于发动机供热需求和车厢供热中的每个。位置传感器32可以耦接到分流阀175以检测分流阀的位置。
车辆车载的供热、通风和空气调节(HVAC)系统155的冷却剂管路可以流体地耦接到排气热交换器176以用于排气热回收。HVAC系统的冷却剂可以经由冷却剂入口管路160流过热交换器，并且在通过热交换器循环之后，冷却剂可以经由冷却剂出口管路162回到发动机。辅助泵81可以耦接到冷却剂入口管路160以启用经由热交换器176的冷却剂流。第一冷却剂温度传感器180可以耦接到热交换器176上游的冷却剂入口管路160，以测量进入热交换器的冷却剂的温度。第二冷却剂温度传感器182可以耦接到热交换器176下游的冷却剂出口管路162，以测量离开热交换器的冷却剂的温度。可以适时地对冷却剂温度传感器180和182中的每个进行诊断以检测冷却剂传感器的任何劣化。用于诊断冷却剂温度传感器180和182的示例控制例程参照图6至图7进行描述。
在一个示例中，可以响应于如基于来自分流阀位置传感器32的输入进行估计的分流阀175的实际位置(其不同于分流阀的预期位置)指示分流阀175的劣化。分流阀175的预期位置可以包括：在高于阈值的发动机供热需求和/或高于阈值的车厢供热需求期间启用(enable)经由热交换器176的排气流的第一位置，以及在低于阈值的发动机供热需求和低于阈值的车厢供热需求期间禁用(diasble)经由热交换器176的排气流的第二位置中的一个。进一步地，可以响应于热交换器176上游和下游的冷却剂温度之间的预期温度差不同于热交换器上游和下游的冷却剂温度之间的实际温度差指示热交换器176的劣化，预期温度差基于分流阀175的实际位置、经由热交换器176的质量冷却剂流率和排气流率中的每个，并且实际差基于来自第一冷却剂温度传感器180和第二冷却剂温度传感器182的输入。诊断分流阀175和热交换器176的细节参考图5进行论述。
发动机系统100可以进一步包括控制系统14。所示控制系统14从多个传感器16(本文中描述了该传感器的各种示例)接收信息并且向多个致动器18(本文中描述了该致动器的各种示例)发送控制信号。作为一个示例，传感器16可以包括耦接到冷却剂入口管路160的第一冷却剂温度传感器180、耦接到冷却剂出口管路162的第二冷却剂温度传感器182、分流阀位置传感器32、位于涡轮116上游的排气传感器126、MAP传感器124、排气温度传感器128、排气压力传感器129、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和EGR传感器。其他传感器诸如额外的压力传感器、温度传感器、空气/燃料比传感器和成分传感器可以耦接到发动机系统100中的各种位置。例如，致动器18可以包括节流阀20、EGR阀52、分流阀175、废气门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，并且基于在其中编程的对应于一个或多个例程的指令或代码响应于处理的输入数据触发各种致动器。例如，基于发动机温度，控制器12可以向耦接到分流阀175的致动器发出信号命令以将排气经由热交换器176导引到尾管。而且，控制器可以基于来自多个HVAC系统传感器的输入定期地或适时地诊断冷却剂温度传感器180和182中的每个。
图1A示出了以第一操作模式操作EGHR系统150。因此，第一操作模式代表实现排气流控制的分流阀175的第一设置。在第一操作模式中，分流阀175可以处于第一(完全打开)位置。当处于第一操作模式时，由于分流阀175的第一位置，所以离开第二排放控制装置171的排气的整个体积可以经由打开的分流阀175被转向到旁路通道中。然后，排气可以流过热交换器176并且回到主排气通道。在重新进入主排气通道102之后，排气可以流过消音器172，并且然后经由尾管35被释放到大气中。当排气经过热交换器176时，来自排气的热可以被传递到循环经过热交换器176的冷却剂。当热从排气向冷却剂传递时，变暖的冷却剂可以被循环回到发动机并且在发动机周围循环(诸如当需要发动机供热时)和/或经由冷却剂出口管路162循环经过加热器芯以用于为车辆的乘客车厢供热(诸如当需要车厢供热时)。
在需要回收排气热以用于为发动机供热的条件期间，诸如在发动机冷起动状况期间，可以以第一操作模式(如上所述)操作排气热交换系统。通过在发动机冷起动期间使排气转向通过热交换器176，来自排气的热可以在热交换器处被回收并且被传递到循环通过热交换器176的冷却剂。然后，热冷却剂可以在发动机缸体周围循环使得从排气提取的热可以用于发动机暖机。在一个示例中，当冷却剂入口中的冷却剂的温度(如经由第一冷却剂温度传感器180估计的)低于第一阈值温度时，可以期望发动机供热。可以以第一模式继续操作EGHR系统直到冷却剂入口中的冷却剂的温度增加至第二阈值温度为止，其中第二阈值温度比第一阈值温度更高。一旦进入热交换器176的冷却剂的温度达到第二阈值温度，就可以推断发动机温度已经达到最佳操作温度，并且不再出于车厢供热目的从加热器芯提取热，并且可以将EGHR系统150的操作从第一模式转换为第二模式(如关于图1B所描述的)。
通过在冷起动期间加快发动机暖机，可以减少冷起动排气排放，并且可以改善发动机性能。此外，如果操作者诸如通过调整车厢温度设置来期望车辆供热，则热冷却剂可以在HVAC系统155的加热器芯周围循环以用于向车辆的乘客车厢提供热。
在以第一模式操作期间，可以使用来自排气温度传感器128和多个HVAC系统传感器的输入进行冷却剂温度传感器180和182中的每个的车载诊断。在一个示例中，如果第一冷却剂温度传感器180和第二冷却剂温度传感器182中的至少一个劣化，则不可以精确地估计进入热交换器176和/或离开热交换器176的冷却剂的温度，并且因此不可以量化传递到冷却剂的热的量。对冷却剂温度的错误估计可以导致过量热从排气传递到冷却剂，从而导致冷却剂过热。为了提供期望的缓解动作，单独诊断每个冷却剂温度传感器以确定哪个冷却剂温度传感器劣化。
当以第一模式操作EGHR系统时，可以在热交换器176上游经由第一冷却剂温度传感器180测量冷却剂温度，可以对热交换器176上游的冷却剂温度进行建模，并且可以响应于热交换器上游的建模的冷却剂温度和热交换器上游的测量的冷却剂温度之间的高于阈值的差，指示第一冷却剂温度传感器180的劣化。类似地，可以在热交换器176下游经由第二冷却剂温度传感器182测量冷却剂温度，可以对热交换器下游的冷却剂温度进行建模，并且可以响应于热交换器下游的建模的冷却剂温度和热交换器176下游的测量的冷却剂温度之间的高于阈值的差，指示第二冷却剂温度传感器182的劣化。热交换器176上游的建模的冷却剂温度可以基于加热器芯和车厢之间的空气流以及从发动机到加热器芯的冷却剂流中的一个或多个，并且其中热交换器176下游的建模的冷却剂温度基于热交换器176上游的建模的冷却剂温度、流过热交换器176的排气和流过热交换器176的冷却剂之间的空气流以及从加热器芯到热交换器的冷却剂流中的一个或多个。耦接到冷却剂入口160的第一冷却剂温度传感器180的诊断过程的细节参考图6进行论述，并且耦接到冷却剂出口162的第二冷却剂温度传感器182的诊断过程的细节参考图7进行论述。
图1B示出了以第二操作模式操作EGHR系统150的示意图120。先前在图1A中介绍的部件被类似地编号，并且不再重新介绍。
因此，第二操作模式代表实现排气流控制的分流阀175的第二设置。在第二操作模式中，分流阀175可以处于第二(完全关闭)位置以禁用从主排气通道102到旁路通道174的排气流。在第二模式中，排气可以绕过热交换器176从催化器171直接向消音器172流动。当排气不经由热交换器176流动时，不可以在热交换器处回收排气热。
在发动机暖机和车厢暖机已经完成之后和当不再出于发动机和/或车厢供热目的期望排气热时，可以以第二操作模式(如上所述)操作EGHR系统150。在以该模式操作期间，当未进行通过冷却剂的回收排气热时，热交换器上游的冷却剂温度可以等于热交换器下游的冷却剂温度，并且因此可以不进行对冷却剂温度传感器180和182中的每个的诊断。在一个示例中，在以第二模式操作EGHR系统150期间，控制器可以向辅助泵81的致动器发送信号以停止泵的操作，从而禁用经由冷却剂入口管路160、冷却剂出口管路162和热交换器中的每个的冷却剂流。
在一个示例中，在以第一模式操作EGHR系统150期间，分流阀175可以保持在完全打开位置中直到进入热交换器176的冷却剂的温度达到第三阈值温度为止。第三阈值温度可以比第一阈值温度更高，但是比第二阈值温度更低(第三阈值温度处于第一阈值温度和第二阈值温度之间)。响应于进入热交换器176的冷却剂的温度达到第三阈值温度，可以推断期望从排气到冷却剂的较低速率的热传递。为降低从排气到冷却剂的热传递的速率，可以将分流阀175的位置调整到第三部分打开位置，其中排气的第一部分可以进入旁路通道174并且经由热交换器176流动，而排气的第二剩余部分可以经由排气通道102从催化器171向消音器172直接流动。以这种方式，可以以第三模式操作EGHR系统150，其中分流阀处于第三部分打开位置。控制器可以基于进入热交换器176的冷却剂的温度和第二阈值温度之间的差确定分流阀的位置。例如，控制器可以查询查找表，该查找表使进入热交换器176的冷却剂的温度和第二阈值温度之间的差作为输入，并且使对应于分流阀175的位置的信号作为输出。作为示例，随着进入热交换器176的冷却剂的温度和第二阈值温度之间的差减小，可以减小分流阀的打开以减小经由旁路通道174和热交换器176的排气流。一旦进入热交换器176的冷却剂的温度达到第二阈值温度，则可以推断发动机温度已经达到最佳操作温度，并且不再出于车厢供热目的从加热器芯提取热，并且可以将EGHR系统150的操作从第三模式转换为第二模式。
图2示出了机动车辆6中的车载供热、通风和空气调节(HVAC)系统5(本文中也被称为冷却剂系统)的示例实施例200。冷却剂系统5使发动机冷却剂循环并且分配通过内燃发动机10和加热器芯90从排气热交换器54回收的热。在一个示例中，冷却剂系统5可以为HVAC系统155，并且排气热交换器54可以为图1A至图1B中的热交换器176。
图2示出了冷却剂系统5，其耦接到发动机10，并且将发动机冷却剂从发动机10通过排气热交换器54经由加热器芯90循环并且将其经由发动机驱动的(或电子的)水泵86循环到散热器80和/或散热器旁路管路87，以及循环回发动机10。热交换器54可以为排气热回收系统150的一部分，并且来自主排气通道102的排气可以经由旁路通道174传送到热交换器54。来自发动机的冷却剂可以经由冷却剂管路89流向加热器90，并且来自冷却剂的热可以被传递到加热器芯90。辅助泵75可以耦接到冷却剂管路89以启用经由加热器芯90和热交换器176的冷却剂流。在一个示例中，蒸发器可耦接到加热器芯上游的冷却剂管路89。在一个示例中，辅助泵75可以为如图1A至图1B所示的辅助泵81。可以经由冷却剂入口管路84将冷却剂从加热器芯循环到热交换器54。在一个示例中，当发动机冷却剂循环通过热交换器54时，来自排气的热可以被传递到发动机冷却剂，并且然后受热的冷却剂(用提取的排气热进行加热)可以被传送通过发动机10。来自热交换器的冷却剂可以经由冷却剂出口管路83离开并可返回发动机10。来自发动机冷却剂的热可以被传递到发动机10并且/或者然后被传递到加热器芯90，并且可以使用从发动机冷却剂汲取的热为发动机10(包括汽缸壁和活塞)和车厢4供热。第一冷却剂温度传感器180可以耦接到冷却剂入口管路84以估计进入热交换器的冷却剂的温度，并且第二冷却剂温度传感器182可以耦接到冷却剂出口管路83以估计离开热交换器的冷却剂的温度。
水泵86可以经由前端附件驱动(FEAD)37耦接到发动机，并且经由皮带、链条等等与发动机转速成比例地旋转。特别地，水泵86使冷却剂通过发动机缸体、发动机盖等等中的通道循环以吸收发动机热，然后该发动机热如恒温阀38所调节的经由散热器80被传递到环境空气。在泵86为离心泵的示例中，产生的压力(和所得的流量)可以与曲轴速度成比例，该曲轴速度可以与发动机转速成正比。可以通过恒温阀38调节冷却剂的温度，可以将该恒温阀38保持为关闭直到冷却剂达到阈值温度为止，从而在关闭时减少从散热器80向环境空气的热传递。
在流过发动机10之后，冷却剂可以经由冷却剂管路82离开发动机，并且可以如经由恒温阀38所调节的流过散热器80或者流过散热器旁路管路87，其中在发动机温度(冷却剂温度)低于阈值温度时的状况期间流动被导引通过散热器旁路管路87。
风扇93可以耦接到散热器80以便根据需要增加通过散热器80的空气流以将冷却剂温度保持为低于期望阈值。在一些示例中，可以通过发动机控制器直接控制风扇转速。替代地，风扇93可以耦接到发动机，并且从发动机直接驱动。
在一个示例中，气候控制系统94可以耦接到车厢4。气候控制系统94可以为加热器芯的一部分，并且来自加热器芯的热可以经由气候控制系统94用于车厢供热。操作者可以经由至耦接到气候控制系统94的仪表板开关的输入规定期望的车厢温度。气候控制系统94可以具有叶片和/或门以允许空气在加热器芯90和车厢4之间循环。基于如操作者所规定的温度设置和风扇设置，可以调整风扇(鼓风机)的转速和叶片和/或门的位置中的一个或多个。作为示例，响应于车厢4供热需求的增大，控制器可以增大气候控制系统94的风扇转速和叶片(诸如加热器芯的入口处的混合门)的打开中的每个以允许较高量的暖空气从加热器芯90流向车厢4。类似地，响应于车厢4供热需求的减小，控制器可以减小气候控制系统94的叶片的打开以减小从加热器芯90到车厢4的暖空气的流动。
以这种方式，图1A至图1B、图2的系统实现一种用于车辆的系统，其包括：发动机；车厢、发动机进气歧管、包括排气通道和旁路通道的发动机排气系统，该排气通道包括一个或多个排气催化器和消音器，该旁路通道从一个或多个排气催化器下游到消音器上游耦接到排气通道，该旁路通道包括热交换器、将旁路通道的入口耦接到排气通道的分流阀、耦接到分流阀的分流阀位置传感器、具有用于使冷却剂通过热交换器循环的进入的冷却剂管路和外出的冷却剂管路的冷却剂系统，该冷却剂系统进一步耦接到发动机缸体和供热、通风和空气调节(HVAC)系统的加热器芯中的每个，该进入的冷却剂管路包括用于估计热交换器上游的冷却剂温度的第一冷却剂温度传感器，该外出的冷却剂管路包括用于估计热交换器下游的冷却剂温度的第二冷却剂温度传感器。车辆系统进一步包括控制器，其具有存储在非临时性存储器上的计算机可读指令，该指令用于在以第一模式操作时执行以下操作：将分流阀移位到第一位置从而以第一模式操作排气系统，其中排气经由热交换器从排气催化器下游向消音器上游流动；以及经由第一温度传感器测量热交换器上游的冷却剂温度，响应于热交换器上游的建模的冷却剂温度和热交换器上游的测量的冷却剂温度之间的高于阈值的差指示第一冷却剂温度传感器的劣化，并且响应于该劣化指示，使用建模的温度估计热交换器上游的冷却剂温度。
图5示出了示例方法500，其示出可以为诊断排气热回收(EGHR)系统(诸如图1A至图1B的EGHR系统150)部件实施的示例方法，该部件包括耦接到主排气通道和容纳热交换器的排气旁路通道的接合处的分流阀(诸如图1A至图1B的分流阀175)，以及热交换器(诸如图1A至图1B的热交换器176)。可以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(诸如参考图1A至图1B所描述的传感器)接收的信号，通过控制器执行用于实行包括于本文中的方法500和其余方法的指令。控制器可以采用发动机系统的发动机致动器以根据下面所描述的方法调整发动机操作。
在502处，例程包括估计和/或测量发动机工况。例如，评估的状况可以包括发动机温度、发动机负荷、驾驶员扭矩需求、发动机转速、节流阀位置、排气压力、排气空气燃料比、环境状况(包括环境温度、压力和湿度)、MAP、MAF、升压等等。控制器还可以确定当前车厢供热需求诸如在较低环境温度状况期间操作者是否已经请求车厢供热。操作者可以经由对车辆气候控制系统的开关的输入请求车厢供热，该车辆气候控制系统耦接到车厢与供热、通风和空气调节(HVAC)系统的加热器芯。
在504处，控制器可以基于确定的发动机工况和车厢供热需求选择EGHR系统的操作模式。选择操作模式包括基于发动机温度、环境温度和/或排气催化器温度确定是否需要发动机供热以及/或者是否已经请求车厢供热。作为示例，在发动机温度为低(例如，低于排气催化器的激活温度)时的状况期间，诸如在发动机冷起动状况期间，期望发动机供热。可以通过调整分流阀的位置来以多种模式中的一种操作热交换系统，该分流阀耦接到主排气通道和容纳热交换器的旁路通道(诸如图1A至图1B中的旁路通道174)的接合处。可以调整分流阀的位置以获得期望的发动机冷却剂温度并且然后保持期望的冷却剂温度。在一个示例中，当离开热交换器的冷却剂的温度如经由耦接到热交换器下游的冷却剂出口的冷却剂温度传感器(诸如图1A至图1B的第二冷却剂温度传感器182)估计的比第一阈值温度更低时，可以期望用于发动机供热的排气热回收。第一阈值可以对应于发动机暖机温度，并且第一阈值可以在发动机操作期间基于排气催化器的激活温度进行校准。在另一个示例中，当进入热交换器的冷却剂的温度如经由耦接到热交换器上游的冷却剂入口的冷却剂温度传感器(诸如图1A至图1B的第一冷却剂温度传感器180)估计的比第二阈值冷却剂温度更低时，可以期望用于车厢供热的排气热回收。第二阈值冷却剂温度可以基于如经由车厢温度传感器估计的实际车厢温度和如操作者规定的期望的车厢温度中的每个进行校准。以这种方式，可以基于来自耦接到热交换器上游的第一冷却剂温度传感器和耦接到热交换器下游的第二冷却剂温度传感器中的至少一个的输入选择EGHR系统的操作模式。如本文所述，包括确定某种状况是否出现以及响应于该状况执行动作的此类方法可以包括在该状况下操作，并且确定该种状况是否出现并且响应于该状况执行动作，以及在未出现该状况的情况下操作，确定该状况未出现并且响应于该状况未出现执行不同的动作。
在506处，例程包括确定是否已经选择排气热回收模式(第一模式)。在期望用于发动机和车厢供热的排气热回收时的冷起动状况期间，可以以第一模式操作排气热交换系统。因此，可以期望用于发动机供热的排气热回收直到热交换器下游的冷却剂温度达到第一冷却剂温度为止，并且可以期望用于车厢供热的排气热回收直到热交换器上游的冷却剂温度达到第二冷却剂温度为止。为了以第一排气热回收模式(如关于图1A所论述的)操作EGHR系统，控制器可以向分流阀发送信号以将分流阀致动到第一打开位置，从而使排气的整个体积能够经由容纳热交换器的旁路通道从主排气通道向尾管流动。在排气热回收模式中，基于发动机供热和车厢供热需求，可以将分流阀部分地打开以允许排气的一部分进入旁路通道并且经由热交换器流动，而排气的剩余部分可以绕过热交换器从排气催化器向尾管直接传送。在一个示例中，如果第一阈值冷却剂温度和热交换器下游的冷却剂温度之间的差增大，则可以增大分流阀的打开以允许增加量的排气经由热交换器流动，从而增大用于发动机供热的排气热回收。在另一个示例中，如果第一阈值冷却剂温度和热交换器下游的冷却剂温度之间的差减小，则可以减小分流阀的打开以允许减少量的排气经由热交换器流动，从而减小用于发动机供热的排气热回收。类似地，如果第二阈值冷却剂温度和热交换器上游的冷却剂温度之间的差增大，则可以增大分流阀的打开以允许增加量的排气经由热交换器流动，从而增大用于车厢供热的排气热回收，并且如果第二阈值冷却剂温度和热交换器上游的冷却剂温度之间的差减小，则可以减小分流阀的打开以允许减少量的排气经由热交换器流动，从而减小用于车厢供热的排气热回收。
如果确认已经为EGHR系统的操作选择热回收模式，则在510处，例程包括确定分流阀是否处于命令的位置。由于为EGHR系统选择第一操作模式，所以命令的位置可以为第一打开位置。分流阀的实际位置可以基于来自分流阀位置传感器(诸如图1A至图1B中的位置传感器32)的输入确定。分流阀的实际位置可以与命令的位置(诸如第一位置)进行比较。在一个示例中，在以热回收模式操作期间，分流阀可以被命令至部分打开位置以允许排气的一部分进入旁路通道。在此种状况期间，控制器可以确定分流阀的实际位置是否与命令的部分打开位置相同。
如果确认分流阀未处于命令的位置，诸如在分流阀被卡在关闭位置或不同于命令的位置的部分打开位置的情况下，则在512处，可以设定指示分流阀已劣化的诊断代码。由于分流阀劣化，所以不可以调节分流阀的打开以使排气的至少一部分经由热交换器流动。响应于检测到分流阀的劣化，在508处，可以以旁路模式操作EGHR系统，其中分流阀被致动至第二完全关闭位置。在完全关闭位置中，排气不可以进入容纳热交换器的旁路通道，并且可以直接从排气催化器下游流向尾管。在一个示例中，在以第二旁路模式操作EGHR系统期间，由于排气不经由热交换器流动，所以不可以对冷却剂温度传感器进行诊断。在另一个示例中，即使在处于第二旁路模式的EGHR操作期间，可以对第一冷却剂温度传感器(位于热交换器上游)和第二冷却剂温度传感器(位于热交换器下游)中的每个进行诊断。第一冷却剂温度传感器的诊断细节关于图6进行论述，并且第二冷却剂温度传感器的诊断细节关于图7进行论述。
如果在506处确定没有为EGHR系统的操作选择热回收模式，则可以推断由于较低的发动机供热和/或车厢供热需求，所以不再期望热交换器处的排气热回收。在一个示例中，当离开热交换器的冷却剂的温度如经由耦接到热交换器下游的冷却剂出口的冷却剂温度传感器所估计的比第一阈值温度更高时，可以不再期望用于发动机供热的排气热回收。在另一示例中，当进入热交换器的冷却剂的温度如经由耦接到热交换器上游的冷却剂入口的冷却剂温度传感器所估计的比第二阈值冷却剂温度更高时，可以不再期望用于车厢供热的排气热回收。因此，例程可以前进至508以便以旁路模式操作EGHR系统。
如果确认系统没有以排气热回收模式进行操作，则在506处，可以推断EGHR系统以旁路模式(第二模式)进行操作。当不再需求发动机供热和/或车厢供热时，EGHR系统可以以旁路模式操作。在第二旁路模式中(如关于图1B所论述的)，在分流阀被命令至第二关闭位置的情况下操作排气热交换系统以使排气不能从主排气通道进入旁路通道。在旁路模式中，由于排气不经由热交换器流动，所以热不可以从排气被传递到流过热交换器的冷却剂。
在一个示例中，当以旁路模式操作EGHR系统时，可以基于来自分流阀位置传感器的输入对分流阀进行诊断。在旁路模式中，控制器可以命令分流阀被致动到完全关闭位置。如果确定分流阀的实际位置(基于来自分流阀位置传感器的输入确定)不同于命令的完全关闭位置，则可以推断分流阀被卡在部分打开位置或完全打开位置，并可以设定指示分流阀的劣化的诊断代码。
如果在510处，确认分流阀处于命令的第一打开位置，则在514处，可以确认分流阀未劣化，并且可以开始诊断热交换器。在516处，控制器可以估计热交换器上游和下游之间的冷却剂温度的预期差。当冷却剂流过热交换器时，排气热被传递至冷却剂，这引起冷却剂温度升高。热交换器的上游和下游之间的冷却剂温度的差可以为分流阀位置、冷却剂流率、排气流率和环境温度的函数。当分流阀从关闭位置(诸如在第一模式中)被致动到打开位置(诸如在热回收模式中)时，可以调节总排气量中经由热交换器流动的部分。因此，当总排气量和分流阀的打开增大时，可以存在经由热交换器的排气流率的对应的增大。在一个示例中，控制器可以基于使用查找表进行计算确定经由热交换器的排气流率，其中查找表的输入为总排气量(经由主排气通道的总排气流率)和分流阀的位置(打开程度)，并且查找表的输出为经由热交换器的排气流率。总排气量(经由主排气通道的总排气流率)可以基于来自耦接到主排气通道的排气压力传感器的输入确定，并且分流阀位置可以基于来自耦接到分流阀的分流阀位置传感器的输入确定。也可以从发动机转速、负荷、点火正时和EGR推断总排气量。冷却剂流率可以基于耦接到冷却剂入口管路的辅助泵(诸如图1A至图1B中的辅助泵81)或发动机驱动的冷却剂泵(诸如图2中的泵86)的输出确定。当经由热交换器的排气流率和冷却剂流率中的每个增大时，可以存在向冷却剂的排气热传递量的增大，从而增大热交换器上游和下游之间的冷却剂温度的差。在一个示例中，控制器可以基于使用查找表进行计算确定热交换器上游和下游之间的冷却剂温度的预期差，其中查找表的输入为环境温度、冷却剂流率、热交换器的入口处的排气温度和经由热交换器的排气流率，并且查找表的输出为热交换器上游和下游之间的冷却剂温度的差。
在518处，热交换器上游和下游之间的冷却剂温度的差可以基于来自耦接到热交换器上游的冷却剂入口管路的第一冷却剂温度传感器(诸如图1A至图1B的第一冷却剂温度传感器180)和耦接到热交换器下游的冷却剂出口管路的第二冷却剂温度传感器(诸如图1A至图1B的第二冷却剂温度传感器182)的输入进行估计。控制器可以从第一冷却剂温度传感器和第二冷却剂温度传感器中的每个重获温度估计，并且估计热交换器下游的冷却剂温度和热交换器上游的冷却剂温度之间的差。
在520处，例程包括确定热交换器上游和下游之间的冷却剂温度的预期差是否实质上等于热交换器上游和下游之间的冷却剂温度的估计差。控制器还可以确定冷却剂温度的预期差是否在冷却剂温度的估计差的特定误差范围内。在一个示例中，如果存在热交换器的劣化，诸如在热交换器被阻塞的情况下，可能不利地影响经由热交换器的排气流，导致从排气到冷却剂的低于预期的排气热传递。因此，由于热交换器的劣化，所以热交换器下游的冷却剂温度可能由于较低量的排气热回收而不按预期增大。
如果确定热交换器上游和下游之间的冷却剂温度的预期差实质上不同于热交换器上游和下游之间的冷却剂温度的测量差(超过误差范围)，则在524处，可以设定指示热交换器的劣化的诊断代码。如果确定热交换器劣化，可能不再有效地进行排气热回收，并且例程可以前进至步骤508从而以旁路模式操作EGHR系统。
如果确定热交换器上游和下游之间的冷却剂温度的预期差实质上等于热交换器上游和下游之间的冷却剂温度的测量差(或在特定误差范围内)，则在522处，可以确认热交换器未劣化，并且可以开始诊断热交换器上游的第一冷却剂温度传感器和热交换器下游的第二冷却剂温度传感器中的每个。第一冷却剂温度传感器的诊断细节关于图6进行论述，并且第二冷却剂温度传感器的诊断细节关于图7进行描述。
以这种方式，通过上游和下游的冷却剂温度传感器的温度差和将该温度差与分流阀位置相关联来指示热交换器的劣化，并且分流阀功能的劣化可以通过测量的阀位置和命令的阀位置的不同而被指示。
图6示出了可以为诊断与排气热回收(EGHR)系统的热交换器上游的冷却剂入口管路耦接的第一冷却剂温度传感器(诸如图1A至图1B的第一冷却剂温度传感器180)实施的示例方法600。方法600可以为如图5所述的方法500的一部分，并且可以在方法500的522处进行。
在602处，可以开始诊断热交换器上游的第一冷却剂温度传感器。当确认正在以排气热回收模式操作EGHR系统时，可以进行诊断，其中分流阀至少部分打开以允许排气的至少一部分经由热交换器流动。在一个示例中，当EGHR系统从以旁路模式操作转换为排气热回收模式时，可以响应于分流阀位置的大于阈值的(可校准的)变化触发诊断。而且，当确认发动机正在以稳定状态操作时可以开始诊断，其中稳定的发动机工况包括发动机转速和发动机负荷。在发动机操作的转换期间，可存在发动机工况的频繁变化，这可影响诊断程序。
在603处，诊断热交换器上游的第一冷却剂温度传感器包括使用第一计算方法(本文中被称为方法1)对热交换器上游的第一冷却剂温度(TU1)进行建模。如使用第一方法所计算的建模的第一冷却剂温度可以基于热损失源和车厢(诸如图2中的车厢4)之间的热传递。热损失源可包括单独的热损失源诸如车载供热、通风和空气调节(HVAC)系统的加热器芯(诸如图2中的加热器芯90)和冷却剂系统的冷却剂管路，该冷却剂管路将冷却剂从发动机输送到加热器芯并且然后输送到EGHR系统的热交换器。通过将单独的热损失源包括到单个热损失源中，每个单独的热损失源的交换特性可以被精简成代表整个系统的单个时间常数。
图3示出了诊断耦接到EGHR系统热交换器上游的冷却剂温度传感器所使用的建模技术的示例示意图300。热损失源302可以流体地耦接到车厢304以启用热损失源302和车厢304之间的空气流。在一个示例中，热损失源302可以流体地耦接到环境空气，并且热传递可以在热损失源302和环境空气之间发生。来自发动机10的冷却剂可以进入热损失源，并且在流过热损失源之后，冷却剂可以离开热损失源，并且朝向EGHR系统的热交换器流动。在第一方法中，热交换器上游的第一冷却剂温度可以使用方程1计算：
其中TU1为如通过第一方法计算的热交换器上游的第一冷却剂温度，为进入热交换器的空气(其可以是环境和/或环境与来自气候控制系统的再循环空气的混合物)的温度，为从发动机进入热损失源302的冷却剂的温度，mair_1为车厢304和热损失源302之间的空气流率，mcoolant_1为通过热损失源302的质量冷却剂流率，并且k_a为组合的热损失源302的可校准的时间常数。可以基于来自车厢温度传感器(当气候控制系统正在操作时)、环境温度传感器和蒸发器出口温度传感器(耦接到容纳于加热器芯上游的冷却剂管路中的蒸发器)中的一个或多个的输入进行估计，并月可以基于来自发动机冷却剂温度传感器的输入进行估计。mair_1可以根据气候控制系统的混合门的位置进行估计，该气候控制系统允许热损失源302和车厢之间的空气流，并且mcoolant_1可以基于经由冷却剂系统的冷却剂管路调节冷却剂流的发动机驱动的泵(诸如图2中的泵86)的操作速度进行估计。在一个示例中，控制器可以基于使用查找表进行计算来确定mair_1，其中查找表的输入为气候控制系统的混合门的位置和来自蒸发器的总质量空气流量，并且查找表的输出为mair_1。在另一个示例中，控制器可以基于使用查找表进行计算来确定mcoolant_1，其中查找表的输入为冷却剂泵的速度并且输出为mcoolant_1。
在604处，诊断热交换器上游的第一冷却剂温度传感器包括使用第二计算方法(本文中被称为方法2)对热交换器上游的第一冷却剂温度(TU2)进行建模。如使用第二方法所计算的建模的第一冷却剂温度可以基于热损失源和车厢之间的热传递。热损失源可以包括单独的热损失源诸如HVAC系统的加热器芯和冷却剂系统的冷却剂管路，该冷却剂管路将冷却剂从发动机输送到加热器芯并且然后输送到EGHR系统的热交换器。单独的热损失源可以通过校准热损失源302和车厢304之间的热传递的效率而被组合成一个热损失源中。
在第二方法中，热交换器上游的第一冷却剂温度可以使用方程2进行计算：
其中TU2为如通过第二方法所计算的热交换器上游的第一冷却剂温度，为离开车厢304并进入热损失源302的空气的温度，为从发动机进入热损失源302的冷却剂的温度，Cmin为空气比热容，C为流过热损失源的冷却剂的比热容，并且ε1为热损失源302和车厢304之间的热传递的效率。在一个示例中，如果冷却剂的比热容(C)比空气的比热容(Cmin)更低，则在方程2中，Cmin可以被C替换。冷却剂的比热容(C)可以为如基于冷却剂系统泵的速度所估计的通过热损失源的质量冷却剂流率的函数。热损失源302和车厢304之间的热传递的效率(ε1)可以由方程3给出：
ε1＝k1mcoolant_1mair_1+k2mcoolant_1 2+k3mair_1 2+k4mcoolant_1+k5mair_1+k6 方程3
其中ε1为热损失源和车厢之间的热传递的效率，k1、k2、k3、k4、k5和k6为代表包括热损失源和车厢的系统的组合效率的可校准系数，mair_1为车厢304和热损失源302之间的质量空气流率，并且mcoolant_1为通过热损失源302的质量冷却剂流率。
以这种方式，热损失源和车厢之间的热传递为热损失源和车厢之间的质量空气流率、从发动机进入热损失源的冷却剂的温度、从车厢进入热损失源的空气的温度、从热损失源进入车厢的空气的温度以及热损失源和车厢之间的热传递效率中的一个或多个的函数，热损失源和车厢之间的热传递效率基于热损失源和车厢之间的质量空气流率和经由热损失源的质量冷却剂流率中的每个。
一旦使用两种计算模型中的每种计算热交换器上游的第一冷却剂温度，在606处，就可以在多个HVAC系统操作状况下优化建模的冷却剂温度TU1和TU2以便获得热交换器上游的稳定状态冷却剂温度。可以针对多个HVAC系统操作状况诸如在车厢的不同温度设置下计算TU1和TU2。基于状况诸如环境温度，操作者可以请求车厢处的不同温度。基于请求的温度以及耦接到气候控制系统的风扇的设置，从热损失源(包括加热器芯)到车厢的热传递量可以发生变化。来自流过热损失源的冷却剂的热损失可以基于HVAC系统操作状况而改变。在一个示例中，在冷天气状况期间，操作者可以在增大风扇转速的情况下请求最大热供应以将增加量的暖空气供应到车厢，从而增大车厢和热损失源之间的质量空气流率。在另一个示例中，在车厢变暖之后，操作者可以减小风扇转速以保持到车厢的暖空气的较低的稳定供应，从而减小车厢和热损失源之间的质量空气流率。在又一个示例中，在暖天气状况期间，操作者可以不请求向车厢的任何热供应，从而进一步降低车厢和热损失源之间的质量空气流率。可以应用滚动平均时间滤波器(rolling average time filter)以获得热交换器上游的优化的稳定状态第一冷却剂温度，优化的第一冷却剂温度由方程4给出：
TU1(t)＝rolledaverage(T01ss(t)，T01ss(t-1)，tc) 方程4
其中TU1(t)为如在时刻t处使用第一方法所计算的建模的第一冷却剂温度，T01SS(t)为如在时刻t处使用第一方法所计算的稳定状态建模的第一冷却剂温度，T01SS(t-1)为如在时刻t-1处使用第一方法所计算的建模的第一冷却剂温度，并且tc为时刻t处的建模的第一冷却剂温度和时刻t-1处的建模的第一冷却剂温度中的每个的一阶低通滤波器的时间常数。方程4还可以用于获得如使用第二方法所计算的优化的第一冷却剂温度(TU2)。
在607处，热交换器上游的冷却剂温度可以经由耦接到冷却剂入口管路的第一冷却剂温度传感器进行测量。在608处，可以估计热交换器上游的测量的冷却剂温度(TU_M)和热交换器上游的建模的第一冷却剂温度之间的第一残差。在609处，估计残差包括使用方程5估计热交换器上游的测量的冷却剂温度(TU_M)和如使用第一方法所计算的建模的冷却剂温度(TU1)之间的误差(Error_TU1)：
Error_TU1＝TU_M-TU1 方程5
其中Error_TU1为热交换器上游的测量的冷却剂温度和如使用第一方法所计算的建模的冷却剂温度之间的第一误差，TU_M为热交换器上游的测量的冷却剂温度，并且TU1为如使用第一方法所计算的热交换器上游的建模的冷却剂温度。
在610处，估计残差进一步包括使用方程6估计热交换器上游的测量的冷却剂温度(TU_M)和如使用第二方法所计算的建模的冷却剂温度(TU2)之间的误差(Error_TU2)：
Error_TU2＝TU_M-TU2 方程6
其中Error_TU2为热交换器上游的测量的冷却剂温度和如使用第二方法所计算的建模的冷却剂温度之间的第二误差，TU_M为热交换器上游的测量的冷却剂温度，并且TU2为如使用第二方法所计算的热交换器上游的建模的冷却剂温度。
在612处，例程包括确定Error_TU1和/或Error_TU2是否比阈值更高。阈值可以包括具有上限和下限的公差带。在一个示例中，公差带可以具有±5°F的公差，诸如相对于零误差，公差带的上限可以为+5°F，并且公差带的下限可以为-5°F。
如果确定Error_TU1和/或Error_TU2超出超过公差带的上限或者低于公差带的下限，则在616处，可以指示耦接到冷却剂入口管路的第一冷却剂温度传感器的劣化。
在一个示例中，每当Error_TU1和/或Error_TU2超出超过公差带的上限或者低于公差带的下限，误差就相对于时间被积分。积分的误差可以与阈值误差相比较，并且响应于热交换器上游的冷却剂温度的积分的误差超过阈值误差，可以指示耦接到冷却剂入口管路的第一冷却剂温度传感器的劣化。在另一个示例中，热交换器上游的第一冷却剂温度传感器的输出和阈值时间段内第一建模的冷却剂温度之间的误差Error_TU1可以累积。累积的误差可以与阈值误差相比较，并且响应于热交换器上游的冷却剂温度的累积误差超过阈值误差，可以指示耦接到冷却剂入口管路的第一冷却剂温度传感器的劣化。在又一个示例中，每当Error_TU1和/或Error_TU2超出超过公差带的上限或者低于公差带的下限，可以将增加量添加到计时器。计时器可以与阈值时间比较，并且响应于计时器超过阈值时间，可以指示耦接到冷却剂入口管路的第一冷却剂温度传感器的劣化。
当指示耦接到热交换器上游的冷却剂入口管路的第一冷却剂温度传感器的劣化时，直到第一冷却剂温度传感器已经在618处进行维修为止，热交换器上游的建模温度(TU1或TU2)可以用于发动机操作，而不是依赖于热交换器上游的劣化的第一冷却剂温度传感器的输出以用于估计进入热交换器的冷却剂的温度。在一个示例中，基于进入热交换器的冷却剂的建模的温度，可以估计对发动机供热和/或车厢供热的需求，并且可以基于估计的发动机供热和/或车厢供热需求致动分流阀的位置。因此，如果进入热交换器的冷却剂的建模的温度比阈值更低，则可以推断期望发动机供热和/或车厢供热，并且可以将分流阀致动至完全打开(第一)位置以使排气的整个体积能够经由热交换器流动。
如果确定热交换器上游的建模的温度实质上等于测量的冷却剂温度，或者如果Error_TU1和/或Error_TU2位于在阈值公差带之内，则在614处，可以推断热交换器上游的第一冷却剂温度传感器未被劣化，并且可以继续将来自第一冷却剂温度传感器的输出用于估计进入热交换器的冷却剂的温度。
在一个示例中，可以将用于对热交换器上游的排气温度进行建模的两种方法进行比较以确定哪种方法以更高精确度提供热交换器上游的建模的冷却剂温度。为了将第一建模方法与第二建模方法进行比较，如在一定时间段内使用第一方法建模的热交换器上游的冷却剂温度(TU1)可以用于拟合同一时间段内热交换器上游的实际的(测量的)冷却剂温度(fit_U_1)。类似地，如在一定时间段内使用第二方法建模的热交换器上游的冷却剂温度(TU2)可以用于拟合同一时间段内热交换器上游的实际的(测量的)冷却剂温度(fit_U_2)。包括建模的温度(TU1)和测量的温度之间的残差的拟合(fit_U_1)的质量可以与包括建模的温度(TU2)和测量的温度之间的残差的fit_U_2的质量进行比较。如果推断出fit_U_1的残差比fit_U_2的残差更低，则可以推断如使用第一方法进行建模的热交换器上游的冷却剂温度(TU1)与如使用第二方法进行建模的热交换器上游的冷却剂温度(TU1)相比较可以为更精确的。类似地，如果推断出fit_U_2的残差比fit_U_1的残差更低，则可以推断如使用第二方法进行建模的热交换器上游的冷却剂温度(TU1)与如使用第一方法进行建模的热交换器上游的冷却剂温度(TU1)相比较可以为更精确的。
在620处，可以至少部分基于热交换器上游的第一建模的冷却剂温度开始诊断耦接到热交换器下游的冷却剂出口管路的第二冷却剂温度传感器。第二温度传感器的诊断细节可参考图7进行论述。
图7示出了示例方法700，其示出可为诊断耦接到排气热回收(EGHR)系统的热交换器下游的冷却剂出口管路的第二冷却剂温度传感器(诸如图1A至图1B的第二冷却剂温度传感器182)实施的示例方法。方法700可以为如图5所述的方法500的一部分，并且可以在方法500的522处进行。
在701处，可以重获热交换器上游的建模的冷却剂温度(TU)。在一个示例中，如参考图6中的方法600所描述的，基于使用第一方法和第二方法中的每个计算的热交换器上游的建模的冷却剂温度与热交换器上游的测量的冷却剂温度的比较，可以确定具有更高精确度的计算方法。如果确定使用第一方法计算的热交换器上游的建模的冷却剂温度的精确度比使用第二方法计算的热交换器上游的建模的冷却剂温度的精确度更高，则使用第一方法计算的热交换器上游的建模的冷却剂温度可以被重获并且用于诊断第二冷却剂温度传感器。如果确定使用第二方法计算的热交换器上游的建模的冷却剂温度的精确度比使用第一方法计算的热交换器上游的建模的冷却剂温度的精确度更高，则使用第二方法计算的热交换器上游的建模的冷却剂温度可以被重获并且用于诊断第二冷却剂温度传感器。
在702处，可以开始诊断热交换器下游的第二冷却剂温度传感器。当确认EGHR系统正在以排气热回收模式操作时，可以进行诊断，其中分流阀至少部分打开以允许排气的至少一部分经由热交换器流动。在一个示例中，当EGHR系统从以旁路模式操作转换为排气热回收模式时，响应于分流阀位置的高于阈值的(可校准的)变化，可以触发诊断。而且，当确认发动机正在以稳定状态操作时，可以开始诊断，其中稳定的发动机工况包括发动机转速和发动机负荷。
在703处，诊断热交换器上游的第二冷却剂温度传感器包括使用第一计算方法(本文中被称为第一方法)对热交换器下游的第二冷却剂温度(TD1)进行建模。如使用第一方法所计算的建模的第二冷却剂温度可以基于经由排气旁路通道(诸如图1A至图1B中的旁路通道174)流动的排气和热交换器(包括经由热交换器输送冷却剂的冷却剂系统的冷却剂管路)之间的热传递。通过包括经由热交换器输送冷却剂的冷却剂系统的冷却剂管路和热交换器作为单个热交换源，每个单独的热损失源的交换特性可以精简为代表整个系统的单个时间常数。
图4示出了诊断耦接到EGHR系统热交换器下游的冷却剂温度传感器所使用的建模技术的示例示意图400。热交换器402与经过热交换器的冷却剂管路可以流体地耦接到排气旁路通道404，该排气旁路通道404实现经由排气旁路通道404流动的排气和热交换器402之间的空气流动。来自HVAC系统的加热器芯(诸如图3中的热损失源302)的冷却剂可以经由冷却剂入口管路进入热交换器，并且在流过热交换器之后可以经由冷却剂出口管路离开并朝向发动机流动。在第一方法中，可以使用方程7计算热交换器下游的第二冷却剂温度：
其中TD1为如通过第一方法所计算的热交换器下游的第二冷却剂温度，Tcoolantin_2为从加热器芯进入热交换器402的冷却剂的温度，为离开排气旁路通道404并且进入热交换器402的空气的温度，mair_2为排气旁路通道404和热交换器402之间的质量空气流率，mcoolant_2为通过热交换器402的质量冷却剂流率，并且k_b为热交换器和经过热交换器的冷却剂管路的可校准的时间常数。Tcoolantin_2可以为热交换器上游的建模的第一冷却剂温度(如步骤701中所重获的)。可以基于排气流模型或基于来自耦接到排气通道的排气流传感器的输入进行估计。在一个示例中，可以基于来自空气调节机(AC)蒸发器温度传感器的输入进行估计。mair_2可以根据分流阀位置和经由主排气通道的排气流的总量进行估计，并且mcoolant_2可以基于调节经由冷却剂系统的冷却剂管路的冷却剂流的发动机驱动的冷却剂泵(诸如图2中的泵86)的操作速度进行估计。在一个示例中，控制器可以基于使用查找表进行计算来确定mair_2，其中查找表的输入为分流阀的位置和经由主排气通道的排气流的总量中的每个，并且输出为mair_2。在另一个示例中，控制器可以基于使用查找表进行计算来确定mcoolant_2，其中查找表的输入为冷却剂泵的速度并且输出为mcoolant_2。在又一个示例中，mcoolant_2可以基于耦接到冷却剂入口管路的辅助泵(诸如图1A至图1B中的辅助泵81)的输出，mcoolant_2随着辅助泵的输出增大而增大，并且mcoolant_2随着辅助泵的输出减小而减小。
在704处，诊断热交换器下游的第二冷却剂温度传感器包括使用第二计算方法(本文中被称为第二方法)对热交换器下游的第二冷却剂温度(TD2)进行建模。如使用第二方法所计算的建模的第二冷却剂温度可以基于流过排气旁路通道的排气和流过热交换器的冷却剂之间的热传递。
在第二方法中，可以使用方程8计算热交换器下游的第二冷却剂温度：
其中TD2为如通过第二方法所计算的热交换器下游的第二冷却剂温度，为离开排气旁路通道404并且进入热交换器402的空气的温度，Tcoolantin_2可以为热交换器上游的建模的第一冷却剂温度(如步骤701中所重获的)，Cmin为排气的比热容，C为流过热交换器的冷却剂的比热容，并且ε2为排气旁路通道404和热交换器402之间的热传递的效率。在一个示例中，如果冷却剂的比热容(C)比排气的比热容(Cmin)更低，则在方程8中，Cmin可以被C替换。排气旁路通道和热交换器之间的热传递的效率(ε2)可以由方程9给出：
ε2＝c1mcoolant_2mair_2+c2mcoolant_2 2+c3mair_2 2+c4mcoolant_2+c5mair_2+c6
方程9
其中ε2为排气旁路通道和热交换器之间的热传递的效率，c1、c2、c3、c4、c5和c6为代表包括热交换器、通过热交换器的冷却剂管路和排气旁路通道的EGHR系统的组合效率的可校准系数，mair_2为通过热交换器402的质量排气流率，mcoolant_2为通过热交换器402的质量冷却剂流率。
以这种方式，热交换器中排气和冷却剂之间的热传递为通过热交换器的质量排气流率、进入热交换器的冷却剂的温度、从排气进入热交换器的空气的温度、从热交换器进入排气的空气的温度以及排气和流过热交换器的冷却剂之间的热传递效率中的一个或多个的函数，排气和流过热交换器的冷却剂之间的热传递效率基于排气之间的质量空气流率和经由热交换器的质量冷却剂流率中的每个。
在705处，热交换器下游的冷却剂温度(TD_M)可以经由耦接到冷却剂出口管路的第二冷却剂温度传感器测量。在706处，可以估计热交换器下游的测量的冷却剂温度(TD_M)和热交换器下游的建模的第二冷却剂温度之间的第一残差。在707处，估计残差包括使用方程10估计热交换器下游的测量的冷却剂温度(TD_M)和如使用第一方法所计算的建模的冷却剂温度(TD1)之间的误差(Error_TD1)。
Error_TD1＝TD_M-TD1 方程10
其中Error_TD1为热交换器下游的测量的冷却剂温度和如使用第一方法所计算的建模的冷却剂温度之间的第一误差，TD_M为热交换器下游的测量的冷却剂温度，并且TD1为如使用第一方法所计算的热交换器下游的建模的冷却剂温度。
在708处，估计残差进一步包括使用方程11估计热交换器下游的测量的冷却剂温度(TD_M)和如使用第二方法所计算的建模的冷却剂温度(TD2)之间的误差(Error_TD2)。
Error_TD2＝TD_M-TD2 方程11
其中为Error_TD2为热交换器下游的测量的冷却剂温度和如使用第二方法所计算的建模的冷却剂温度之间的第二误差，TD_M为热交换器下游的测量的冷却剂温度，并且TD2为如使用第二方法所计算的热交换器下游的建模的冷却剂温度。
在710处，例程包括确定Error_TD1和/或Error_TD2是否比阈值更高。阈值可以包括具有上限和下限的公差带。在一个示例中，公差带可以具有±5°F的公差，诸如相对于零误差，公差带的上限可以为+5°F，并且公差带的下限可以为-5°F。
如果确定Error_TD1和/或Error_TD2超过公差带的上限或者低于公差带的下限，则在714处，可以指示耦接到冷却剂出口管路的第二冷却剂温度传感器的劣化。
在一个示例中，每当Error_TD1和/或Error_TD2超出超过公差带的上限或者低于公差带的下限，误差就相对于时间积分。积分的误差可以与阈值误差相比较，并且响应于热交换器下游的冷却剂温度的积分的误差超过阈值误差，可以指示耦接到冷却剂出口管路的第二冷却剂温度传感器的劣化。在另一个示例中，热交换器下游的第二冷却剂温度传感器的输出和阈值时间段内第一建模的冷却剂温度之间的误差Error_TD1可以累积。累积的误差可以与阈值误差相比较，并且响应于热交换器下游的冷却剂温度的累积误差超过阈值误差，可以指示耦接到冷却剂出口管路的第二冷却剂温度传感器的劣化。在又一个示例中，每当Error_TD1和/或Error_TD2超出超过公差带的上限或公差带的下限，可以将增加量添加到计时器。计时器可以与阈值时间相比较，并且响应于计时器超过阈值时间，可以指示耦接到冷却剂出口管路的第二冷却剂温度传感器的劣化。
当指示耦接到热交换器上游的冷却剂入口管路的第二冷却剂温度传感器的劣化时，直到第二冷却剂温度传感器已经在716处进行维修为止，热交换器下游的建模温度(TD1或TD2)可以用于发动机操作，而不是依赖于热交换器下游的劣化的第二冷却剂温度传感器以用于估计离开热交换器的冷却剂的温度。因此，可以继续排气热回收直到热交换器下游的冷却剂温度达到期望的冷却剂温度(诸如对应于温暖的发动机的冷却剂温度)为止。可以基于热交换器下游的建模的温度(TD1或TD2)致动分流阀的位置。在一个示例中，如果期望的冷却剂温度和热交换器下游的冷却剂温度之间的差增大，则可以增大分流阀的打开以允许增加量的排气经由热交换器流动，从而增大排气热回收。在另一个示例中，如果期望的冷却剂温度和热交换器下游的冷却剂温度之间的差减小，则可以减小分流阀的打开以允许减少量的排气经由热交换器流动，从而减小排气热回收。
如果确定热交换器下游的建模的温度实质上等于热交换器下游的测量的冷却剂温度，或如果Error_TD1和/或Error_TD2处于阈值公差带之内，则在712处，可以推断热交换器下游的第二冷却剂温度传感器未劣化，并且可以将来自第二冷却剂温度传感器的输出继续用于估计离开热交换器的冷却剂的温度。
在一个示例中，可以将用于对热交换器下游的排气温度进行建模的两种方法进行比较以确定这两种方法中的哪种以更高精确度提供热交换器下游的建模的冷却剂温度。为了将第一建模方法与第二建模方法进行比较，如在一定时间段内使用第一方法进行建模的热交换器下游的冷却剂温度(TD1)可以用于拟合同一时间段内热交换器下游的实际的(测量的)冷却剂温度(fit_D_1)。类似地，如在一定时间段内使用第二方法进行建模的热交换器下游的冷却剂温度(TD2)可以用于拟合同一时间段内热交换器上游的实际的(测量的)冷却剂温度(fit_D_2)。包括建模的温度(TD1)和测量的温度之间的残差的fit_D_1的质量可以与包括建模的温度(TD2)和测量的温度之间的残差的fit_D_2的质量进行比较。如果推断出fit_D_1的残差比fit_D_2的残差更低，则可以推断如使用第一方法进行建模的热交换器下游的冷却剂温度(TD1)与如使用第二方法进行建模的热交换器下游的冷却剂温度(TD2)相比较可以为更精确的。类似地，如果推断出fit_D_2的残差比fit_U_1的残差更低，则可以推断如使用第二方法进行建模的热交换器下游的冷却剂温度(TD2)与如使用第一方法进行建模的热交换器下游的冷却剂温度(TD1)相比较可以为更精确的。
以这种方式，在排气经由具有通过其流动的冷却剂的热交换器从车辆发动机向尾管流动期间，响应于位于热交换器上游的第一冷却剂温度传感器的输出和部分基于热损失源与车厢之间的热传递的第一建模的冷却剂温度之间的高于阈值的差，并且响应于位于热交换器下游的第二冷却剂温度传感器的输出和部分基于第一建模的冷却剂温度的第二建模的冷却剂温度之间的高于阈值的差，可以指示第一冷却剂温度传感器和第二冷却剂温度传感器中的一个或多个的劣化。作为示例，可以移除热交换器上游的第一冷却剂温度传感器和热交换器下游的第二冷却剂温度传感器中的一个或多个，并且如基于图6至图7中所论述的方法进行建模的冷却剂温度可以用于发动机操作(而不是感测的温度)，从而减少发动机部件和相关联的成本。图8示出了示例操作序列800，其示出诊断耦接到排气热回收(EGHR)系统的冷却剂温度传感器。水平线(x轴)表示时间，并且竖直标记t1至t3标识出诊断EGHR系统的冷却剂温度传感器中的重要时刻。
第一曲线802示出了车厢温度随时间的变化。短划线803示出阈值车厢温度，操作者可以在低于该阈值车厢温度的情况下请求车厢供热。第二曲线804示出了耦接到主排气通道和排气旁路通道的接合处的分流阀的位置，该分流阀调节从主排气通道到容纳于排气旁路通道中的热交换器的排气流。第三曲线806示出了如使用方程1所计算的热交换器上游的第一建模的温度。点划线805示出了如基于来自耦接到热交换器上游的冷却剂入口管路的第一冷却剂温度传感器的输入所估计的热交换器上游的第一测量的冷却剂温度。第四曲线808示出了热交换器上游的测量的冷却剂温度(如短划线805所给出的)和热交换器上游的第一建模的温度(如线806所给出的)之间的差(error_TU1)。点划线807示出了阈值误差范围的上限，在高于该上限的情况下可以推断耦接到热交换器上游的第一温度传感器被劣化。点划线809示出了阈值误差范围的下限，在低于该下限的情况下可以推断耦接到热交换器上游的第一温度传感器被劣化。第五曲线810示出了如使用方程7所计算的热交换器下游的第二建模的温度。点划线811示出了如基于来自耦接到热交换器下游的冷却剂出口管路的第二冷却剂温度传感器的输入所估计的热交换器下游的第二测量的冷却剂温度。第六曲线812示出了热交换器下游的测量的冷却剂温度(如点划线811所给出的)和热交换器下游的第二建模的温度(如线812所给出的)之间的差(error_TD1)。点划线813示出了阈值误差范围的上限，在高于该上限的情况下可以推断耦接到热交换器下游的第二温度传感器被劣化。点划线814示出了阈值误差范围的下限，在低于该下限的情况下可以推断耦接到热交换器下游的第二温度传感器被劣化。第七曲线816示出了指示耦接到热交换器上游的第一冷却剂温度传感器的健康状况的诊断标记的位置，并且点划线818示出了指示耦接到热交换器下游的第二冷却剂温度传感器的健康状况的诊断标记的位置。
在时刻t1之前，车厢温度比阈值803更高，并且未请求车厢供热。分流阀被保持在第二关闭位置中以使排气流无法经由分流阀从主排气通道流向热交换器，从而以旁路模式操作EGHR系统。因为EGHR系统以旁路模式操作，所以排气热未被热交换器回收，并且热交换器上游和下游的冷却剂温度不存在可感知的差。因为在处于旁路模式的EGHR操作期间未进行排气热回收，所以在时刻t1之前不可以进行冷却剂温度传感器的诊断。
在时刻t1处，车厢温度由于车辆行驶经过具有较凉爽的环境温度的区域而降低至阈值之下。响应于车厢温度降低，请求排气热回收并且将EGHR系统从以旁路模式操作转换为以排气热回收模式操作。为了以排气热回收模式操作EGHR系统，将分流阀从完全关闭位置致动到完全打开的第一位置以使排气能够经由分流阀从主排气通道向热交换器流动。
随着排气流过热交换器，排气热被从排气传递到流过热交换器的冷却剂。然后，具有排气热的冷却剂经由发动机流过车载供热、通风和空气调节(HVAC)系统的加热器芯，并且在加热器芯处，来自排气的热被传递到车厢，从而增加车厢热。在流过加热器芯之后，冷却剂经由冷却剂入口管路回到EGHR系统的热交换器。在以排气热回收模式操作EGHR系统期间，在时刻t1处，开始诊断耦接到热交换器上游的冷却剂入口管路的第一冷却剂温度传感器和耦接到热交换器下游的冷却剂出口管路的第二冷却剂温度传感器中的每个。在t1和t2之间，基于加热器芯和车厢之间的热传递，计算热交换器上游的建模的冷却剂温度(TU1)。而且，在该时刻期间，基于来自流过排气旁路通道的排气和流过热交换器的冷却剂的热传递计算热交换器下游的建模的冷却剂温度(TD1)。
在时刻t1和时刻t2之间，分别经由第一冷却剂温度传感器和第二冷却剂温度传感器测量热交换器上游的温度和热交换器下游的温度中的每个。将热交换器上游的测量的冷却剂温度和TU1之间的差808(error_TU1)与阈值误差范围的上限807和下限809中的每个进行比较，以检测第一冷却剂温度传感器的任何劣化。在t1和t2之间，error_TU1保持在阈值误差范围内，并且指示第一冷却剂温度传感器的劣化的标记保持在关闭位置。将热交换器下游的测量的冷却剂温度和TU1之间的差812(error_TD1)与阈值误差范围的上限813和下限814中的每个进行比较，以检测第二冷却剂温度传感器的任何劣化。在t1和t2之间，error_TD1保持在阈值误差范围内，并且指示第二冷却剂温度传感器的劣化的标记被保持在关闭位置。一旦将排气热供应到车厢，就观察到车厢温度稳定提高。
在时刻t2处，基于error_TU1 808减小至阈值误差范围的下限809之下，推断热交换器上游的测量的冷却剂温度和热交换器上游的建模的冷却剂温度之间存在高于阈值的差。基于高于阈值的error_TU1，在时刻t2处，推断第一冷却剂温度传感器的劣化，并且设定指示第一冷却剂温度传感器的劣化的标记(诊断代码)816。响应于第一冷却剂温度传感器的劣化，在时刻t2之后，基于建模的冷却剂温度TU1推断热交换器上游的冷却剂温度，并且暂停基于来自第一冷却剂温度传感器的输入的冷却剂温度测量直到将第一冷却剂温度传感器进行维修为止。在t2和t3之间，error_TD1保持在阈值误差范围内，并且指示第二冷却剂温度传感器的劣化的标记被保持在关闭位置。
在时刻t3处，基于error_TD1 812增大到阈值误差范围的上限813之上，推断热交换器下游的测量的冷却剂温度和热交换器下游的建模的冷却剂温度之间存在高于阈值的差。基于高于阈值的error_TD1，在t3处，推断第二冷却剂温度传感器的劣化，并且设定指示第二冷却剂温度传感器的劣化的标记(诊断代码)818。响应于第二冷却剂温度传感器的劣化，在时刻t3之后，基于建模的冷却剂温度TD1推断热交换器下游的冷却剂温度，并且暂停基于来自第二冷却剂温度传感器的输入的冷却剂温度测量直到将第二冷却剂温度传感器进行维修为止。
以这种方式，通过在EGHR系统的不同操作模式期间适时地监控EGHR系统部件(包括冷却剂温度传感器、分流阀和热交换器)的健康状况，可以检测单独部件的劣化并且可以采取合适的缓解动作。使用不同的数学模型计算EGHR系统的热交换器上游和下游的冷却剂温度的技术效果是，热交换器上游的第一冷却剂温度传感器的劣化可以区别于热交换器下游的第二冷却剂温度传感器的劣化。通过在多种HVAC系统操作状况下优化热交换器上游的建模的冷却剂温度，可以获得精确稳定状态的冷却剂温度。
示例方法包括：在排气流从车辆发动机穿过具有经过其流动的冷却剂的热交换器期间，响应于测量的冷却剂温度和基于热损失源和车厢之间的热传递的建模的冷却剂温度之间的高于阈值的差，指示分别耦接到热交换器上游和下游的第一冷却剂温度传感器和第二冷却剂温度传感器中的一个或多个的劣化。在任何前述示例中，附加地或任选地，其中热损失源包括加热器芯和车载供热、通风和空气调节(HVAC)系统的多个冷却剂管路。在任何或全部前述示例中，附加地或任选地，测量的冷却剂温度包括基于来自耦接到进入热交换器的冷却剂管路的第一冷却剂温度传感器的输入的热交换器上游的第一测量的冷却剂温度，建模的冷却剂温度包括热交换器上游的第一建模的冷却剂温度，并且指示耦接到热交换器上游的第一冷却剂温度传感器的劣化基于热交换器上游的第一测量的冷却剂温度和热交换器上游的第一建模的冷却剂温度之间的高于阈值的差，第一建模的冷却剂温度针对多个车厢热设置进行校准。在任何或全部前述示例中，附加地或任选地，其中热损失源和车厢之间的热传递为热损失源和车厢之间的质量空气流率、从发动机进入热损失源的冷却剂的温度、从车厢进入热损失源的空气的温度、从热损失源进入车厢的空气的温度以及热损失源和车厢之间的热传递效率中的一个或多个的函数，热损失源和车厢之间的热传递效率基于热损失源和车厢之间的质量空气流率以及经由热损失源的质量冷却剂流率中的每个。在任何或全部前述示例中，附加地或任选地，其中加热器芯和车厢之间的质量空气流率为通风孔(airvent)的位置的函数，通风孔允许加热器芯和车厢之间的空气流。在任何或全部前述示例中，附加地或任选地，其中测量的冷却剂温度进一步包括基于来自耦接到离开热交换器的冷却剂管路的第二冷却剂温度传感器的输入的热交换器下游的第二测量的冷却剂温度，建模的冷却剂温度进一步包括热交换器下游的第二建模的冷却剂温度，并且指示耦接到热交换器下游的第二冷却剂温度传感器的劣化基于热交换器下游的第二测量的冷却剂温度和热交换器的第二建模的冷却剂温度之间的高于阈值的差，其中热交换器下游的第二建模的冷却剂温度基于热交换器上游的第一建模的冷却剂温度以及排气和热交换器之间的热传递中的每个。在任何或全部前述示例中，附加地或任选地，其中排气和流过热交换器的冷却剂之间的热传递为经由热交换器的排气流率、进入热交换器的冷却剂的温度、从排气进入热交换器的空气的温度、从热交换器进入排气的空气的温度以及排气和流过热交换器的冷却剂之间的热传递效率中的一个或多个的函数，排气和流过热交换器的冷却剂之间的热传递效率基于排气和流过热交换器的冷却剂之间的质量空气流率和经由热交换器的质量冷却剂流率中的每个。在任何或全部前述示例中，其中经由热交换器的质量排气流率附加地或任选地，是经由热交换器的质量排气流率为排气分流阀的位置和经由主排气通道的总排气流率中的每个的函数。附加地或任选地，任何或全部前述示例进一步包括响应于指示第一冷却剂温度传感器的劣化，使用第一建模的冷却剂温度用于发动机操作，并且响应于指示第二冷却剂温度传感器的劣化，使用第二建模的冷却剂温度用于发动机操作。在任何或全部前述示例中，附加地或任选地，其中热交换器耦接到排气旁路，所述方法进一步包括，调整耦接到排气旁路和主排气通道的接合处的排气分流阀的位置以调节经由热交换器的排气流，从而保持发动机冷却剂的期望的发动机冷却剂温度，该发动机冷却剂与来自热交换器的冷却剂热连通，期望的发动机冷却剂温度基于发动机供热需求和车厢供热中的每个。附加地或任选地，任何或全部前述示例进一步包括，响应于如基于来自分流阀位置传感器的输入所估计的分流阀的实际位置不同于分流阀的预期位置，指示分流阀的劣化，其中分流阀的预期位置包括在高于阈值的发动机供热需求和/或高于阈值的车厢供热需求期间启用经由热交换器的排气流的第一位置，以及在低于阈值的发动机供热需求和低于阈值的车厢供热需求期间禁用经由热交换器的排气流的第二位置中的一个。附加地或任选地，任何或全部前述示例进一步包括响应于热交换器上游和下游的冷却剂温度之间的预期温度差不同于热交换器上游和下游的冷却剂温度之间的实际温度差，指示热交换器的劣化，预期温度差基于分流阀的实际位置、经由热交换器的质量冷却剂流率和排气流率中的每个，并且实际差基于来自第一冷却剂温度传感器和第二冷却剂温度传感器的输入。
另一种示例方法包括：在排气经由具有经过其流动的冷却剂的热交换器从车辆发动机流向尾管期间，响应于位于热交换器上游的第一冷却剂温度传感器的输出与部分基于热损失源和车厢之间的热传递的第一建模的冷却剂温度之间的高于阈值的差，并且响应于位于热交换器下游的第二冷却剂温度传感器的输出与至少部分基于第一建模的冷却剂温度的第二建模的冷却剂温度之间的高于阈值的差，指示第一冷却剂温度传感器和第二冷却剂温度传感器中的一个或多个的劣化。在任何前述示例中，附加地或任选地，其中热损失源和车厢之间的热传递基于热损失源和环境空气和/或车厢之间的质量空气流的速率、从发动机进入热损失源的冷却剂的温度、从车厢进入热损失源的空气的温度和从热损失源进入车厢的空气的温度中的每个，热损失源包括从发动机接收冷却剂的车载供热、通风和空气调节(HVAC)系统的加热器芯。在任何前述示例中，附加地或任选地，其中第二建模的冷却剂温度进一步基于经由热交换器流动的排气和流过热交换器的冷却剂之间的热传递，排气和流过热交换器的冷却剂之间的热传递基于排气和热交换器之间的空气流的速率、进入热交换器的冷却剂的温度、从排气进入热交换器的空气的温度和从热交换器进入排气的空气的温度中的每个。附加地或任选地，任何前述示例进一步包括，在阈值时间段内累积第一冷却剂温度传感器的输出和第一建模的冷却剂温度之间的第一误差，在阈值时间段内累积第二冷却剂温度传感器的输出和第二建模的冷却剂温度之间的第二误差，响应于累积的第一误差超过阈值误差，指示第一传感器的劣化，并且响应于累积的第二误差超过阈值误差，指示第二传感器的劣化。在任何前述示例中，附加地或任选地，其中经由热交换器从车辆发动机向尾管的排气流包括从主排气通道经由与主排气通道和容纳热交换器的排气旁路的接合处耦接的分流阀向热交换器的排气流，并且通过热交换器的冷却剂流包括从车辆发动机经由加热器芯向热交换器流动的冷却剂。
在又一个示例中，车辆系统包括：车辆系统，其包括：发动机、车厢、发动机进气歧管、包括排气通道和旁路通道的发动机排气系统，该排气通道包括一个或多个排气催化器和消音器，该旁路通道从一个或多个排气催化器下游到消音器的上游耦接到排气通道，该旁路通道包括热交换器；将旁路通道的入口耦接到排气通道的分流阀、耦接到分流阀的分流阀位置传感器、具有用于使冷却剂循环通过热交换器的进入的冷却剂管路和外出的冷却剂管路的冷却剂系统，该冷却剂系统进一步耦接到发动机缸体和供热、通风和空气调节(HVAC)系统的加热器芯中的每个，该进入的冷却剂管路包括用于估计热交换器上游的冷却剂温度的第一冷却剂温度传感器，该外出的冷却剂管路包括用于估计热交换器下游的冷却剂温度的第二冷却剂温度传感器；以及具有存储在非临时性存储器上的计算机可读指令的控制器，该指令用于在以第一模式操作时执行以下操作：将分流阀移位到第一位置从而以第一模式操作排气系统，其中排气经由热交换器从排气催化器下游向消音器上游流动，并且经由第一冷却剂温度传感器测量热交换器上游的冷却剂温度，响应于热交换器上游的建模的冷却剂温度和热交换器上游的测量的冷却剂温度之间的高于阈值的差，指示第一冷却剂温度传感器的劣化，并且响应于该劣化指示，使用建模的温度估计热交换器上游的冷却剂温度。在任何前述示例中，附加地或任选地，其中控制器包含进一步的指令，当以第一模式操作时该指令用于：经由位置传感器测量分流阀的位置，经由第二冷却剂温度传感器测量热交换器下游的冷却剂温度，响应于热交换器下游的建模的冷却剂温度和热交换器下游的测量的冷却剂温度之间的高于阈值的差，指示第二冷却剂温度传感器的劣化，响应于分流阀的位置不同于第一位置指示分流阀的劣化，响应于指示第二冷却剂温度传感器的劣化使用建模的温度估计热交换器下游的冷却剂温度，以及响应于指示分流阀的劣化禁用排气系统以第一模式的操作。在任何或全部前述示例中，附加地或任选地，其中热交换器上游的建模的冷却剂温度基于加热器芯和车厢之间的空气流和从发动机到加热器芯的冷却剂流中的一个或多个，并且其中热交换器下游的建模的冷却剂温度基于热交换器上游的建模的冷却剂温度、流过热交换器的排气和流过热交换器的冷却剂之间的空气流以及从加热器芯到热交换器的冷却剂流中的一个或多个。
在进一步的表示中，车辆为混合动力车辆系统。
注意，本文包括的示例控制和估计例程可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统组合各种传感器、致动器以及其他发动机硬件来进行。本文所描述的特定例程可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序执行、并行执行或在一些情况下被省略。同样地，处理的次序不是实现本文所述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述提供。可以根据所使用的具体策略重复执行所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。进一步地，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过在包括各种发动机硬件部件的系统中组合电子控制器执行指令来进行。
应当理解，因为可以有许多变化，所以本文公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为具有限制意义。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求特别指出被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”要素或“第一”要素或其等同形式。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开的特征、功能、要素和/或性质的其他组合和子组合可以通过本申请权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。此类权利要求，无论是宽于、窄于、等于或不同于原始权利要求的范围，也都被视为包括在本公开的主题内。

Claims (15)

1.一种方法，其包括：
在排气流从车辆发动机穿过热交换器期间，所述热交换器具有通过其流动的冷却剂，
响应于测量的冷却剂温度与基于热损失源和车厢之间的热传递的建模的冷却剂温度之间的高于阈值的差，指示第一冷却剂温度传感器和/或第二冷却剂温度传感器的劣化，所述第一冷却剂温度传感器和所述第二冷却剂温度传感器分别耦接到所述热交换器的上游和下游。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述热损失源包括加热器芯和车载供热、通风和空气调节系统(HVAC)系统的多个冷却剂管路。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量的冷却剂温度包括基于来自所述第一冷却剂温度传感器的输入的所述热交换器上游的测量的冷却剂温度，所述第一冷却剂温度传感器耦接到进入所述热交换器的冷却剂管路，所述建模的冷却剂温度包括所述热交换器上游的第一建模的冷却剂温度，并且指示耦接到所述热交换器上游的所述第一冷却剂温度传感器的劣化基于所述热交换器上游的所述第一测量的冷却剂温度和所述热交换器上游的所述第一建模的冷却剂温度之间的高于阈值的差，所述第一建模的冷却剂温度针对多个车厢热设置进行校准。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述热损失源和所述车厢之间的所述热传递为所述热损失源和所述车厢之间的质量空气流率、从所述发动机进入所述热损失源的冷却剂的温度、从环境空气和/或所述车厢进入所述热损失源的空气的温度、从所述热损失源进入所述车厢的空气的温度以及所述热损失源和所述车厢之间的热传递效率中的一个或多个的函数，所述热损失源和所述车厢之间的所述热传递效率基于所述热损失源和所述车厢之间的所述质量空气流率和经由所述热损失源的质量冷却剂流率中的每个。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述加热器芯和所述车厢之间的所述质量空气流率为通风孔的位置的函数，所述通风孔允许所述加热器芯和所述车厢之间的空气流。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述测量的冷却剂温度进一步包括基于来自所述第二冷却剂温度传感器的输入的所述热交换器下游的第二测量的冷却剂温度，所述第二冷却剂温度传感器耦接到离开所述热交换器的冷却剂管路，所述建模的冷却剂温度进一步包括所述热交换器下游的第二建模的冷却剂温度，并且指示耦接到所述热交换器下游的所述第二冷却剂温度传感器的劣化基于所述热交换器下游的所述第二测量的冷却剂温度和所述热交换器的所述第二建模的冷却剂温度之间的高于阈值的差，其中所述热交换器下游的所述第二建模的冷却剂温度基于所述热交换器上游的所述第一建模的冷却剂温度以及排气和流过所述热交换器的所述冷却剂之间的热传递中的每个。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述排气和流过所述热交换器的所述冷却剂之间的所述热传递为经由所述热交换器的质量排气流率、进入所述热交换器的冷却剂的温度、从所述排气进入所述热交换器的空气的温度、从所述热交换器进入所述排气的空气的温度以及所述排气和流过所述热交换器的所述冷却剂之间的热传递效率中的一个或多个的函数，所述排气和流过所述热交换器的所述冷却剂之间的所述热传递效率基于经由所述热交换器的所述质量排气流率和经由所述热交换器的质量冷却剂流率中的每个。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述热交换器耦接到排气旁路，所述方法进一步包括：调整耦接到所述排气旁路和主排气通道的接合处的排气分流阀的位置，以调节经由所述热交换器的排气流从而保持期望的发动机冷却剂温度，所述期望的发动机冷却剂温度基于发动机供热需求和/或车厢供热需求中的每个。
9.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：响应于指示所述第一冷却剂温度传感器的劣化，使用所述第一建模的冷却剂温度用于发动机操作，并且响应于指示所述第二冷却剂温度传感器的劣化，使用所述第二建模的冷却剂温度用于发动机操作。
10.根据权利要求8所述的方法，其中经由所述热交换器的所述质量排气流率为排气分流阀的位置和经由所述主排气通道的总排气流率中的每个的函数。
11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：响应于基于来自分流阀位置传感器的输入估计的所述分流阀的实际位置不同于所述分流阀的预期位置，指示所述分流阀的劣化，其中所述分流阀的所述预期位置包括：在高于阈值的发动机供热需求和/或高于阈值的车厢供热需求期间启用经由所述热交换器的排气流的第一位置，和在低于阈值的发动机供热需求和低于阈值的车厢供热需求期间禁用经由所述热交换器的排气流的第二位置中的一个。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：响应于所述热交换器上游和下游的冷却剂温度之间的预期温度差不同于所述热交换器上游和下游的冷却剂温度之间的实际温度差，指示所述热交换器的劣化，所述预期温度差基于所述分流阀的所述实际位置、经由所述热交换器的所述质量冷却剂流率和所述排气流率中的每个，并且所述实际差基于来自所述第一冷却剂温度传感器和所述第二冷却剂温度传感器的输入。
13.一种车辆系统，其包括：
发动机；
车厢；
发动机进气歧管；
发动机排气系统，其包括排气通道和旁路通道，所述排气通道包括一个或多个排气催化器和消音器，所述旁路通道从所述一个或多个排气催化器下游到所述消音器上游耦接到所述排气通道，所述旁路通道包括热交换器；
分流阀，其将所述旁路通道的入口耦接到所述排气通道；
分流阀位置传感器，其耦接到所述分流阀；
冷却剂系统，其具有用于使冷却剂循环通过所述热交换器的进入的冷却剂管路和外出的冷却剂管路，所述冷却剂系统进一步耦接到发动机缸体和供热、通风和空气调节(HVAC)系统的加热器芯中的每个，所述进入的冷却剂管路包括用于估计所述热交换器上游的冷却剂温度的第一冷却剂温度传感器，所述外出的冷却剂管路包括用于估计所述热交换器下游的冷却剂温度的第二冷却剂温度传感器；以及
控制器，其具有存储于非临时性存储器上的计算机可读指令，用于：
使所述分流阀移位至第一位置从而以第一模式操作所述排气系统，其中排气经由所述热交换器从所述排气催化器下游向所述消音器上游流动；以及
当以所述第一模式操作时，
经由所述第一冷却剂温度传感器测量所述热交换器上游的冷却剂温度；
响应于所述热交换器上游的建模的冷却剂温度和所述热交换器上游的所述测量的冷却剂温度之间的高于阈值的差，指示所述第一冷却剂温度传感器的劣化；以及
响应于劣化的所述指示，使用所述建模的温度估计所述热交换器上游的冷却剂温度。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述控制器包含进一步的指令，用于：
当以所述第一模式操作时，
经由所述位置传感器测量所述分流阀的位置；
经由所述第二冷却剂温度传感器测量所述热交换器下游的冷却剂温度；
响应于所述热交换器下游的建模的冷却剂温度和所述热交换器下游的所述测量的冷却剂温度之间的高于阈值的差，指示所述第二冷却剂温度传感器的劣化；
响应于所述分流阀的所述位置不同于所述第一位置，指示所述分流阀的劣化；
响应于所述第二冷却剂温度传感器的劣化的所述指示，使用所述建模的温度估计所述热交换器下游的冷却剂温度；以及
响应于所述分流阀的劣化的所述指示，禁用所述排气系统以所述第一模式的操作。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述热交换器上游的所述建模的冷却剂温度基于所述加热器芯和所述车厢之间的空气流以及从所述发动机到所述加热器芯的冷却剂流中的一个或多个，并且其中所述热交换器下游的所述建模的冷却剂温度基于所述热交换器上游的所述建模的冷却剂温度、流过所述热交换器的排气和流过所述热交换器的冷却剂之间的空气流以及从所述加热器芯到所述热交换器的冷却剂流中的一个或多个。
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