CN110005512A - 用于电加热的排气催化剂诊断的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供“用于电加热的排气催化剂诊断的系统和方法”。提供用于诊断电加热器的方法和系统,所述电加热器被配置成增加定位在发动机的排气系统中的排气催化剂的温度。在一个示例中,一种方法包括通过以下操作来诊断所述电加热器:启动所述电加热器;将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的进气口;以及基于所述进气口中的测试温度低于阈值温度而指示所述电加热器已劣化。以此方式,可以在不需要在所述排气催化剂中包括昂贵的传感器的情况下诊断所述电加热器,并且其中周期性地执行的此类诊断可以减少将非期望的排放释放到大气。

Description

用于电加热的排气催化剂诊断的系统和方法
技术领域
本描述总体涉及用于控制车辆发动机以诊断被配置成加热排气催化剂的电加热器是否正在如预期或期望进行运作的方法和系统。
背景技术
在机动车中使用经过加热的催化剂以通过减少碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)排放来改善排放控制。此类催化剂仅在相当高的温度下起作用。举例来说,当第一次起动发动机时,催化剂可能在移除排气中的排放方面无效,直到所述催化剂达到通常称为其起燃温度的操作温度或者CO或HC的转换已经达到50%的效率的时刻为止。在需要变热至起燃温度的此类催化剂的情况下起动发动机或者冷起动可能包括重复动作,于在正常操作期间反复起动、停止并且重新起动发动机的混合动力车辆中尤其可以看到所述重复动作。
因此,发动机冷起动的一种解决方案是对催化剂进行预热以减少让催化剂达到其操作温度的时间量。此类解决方案可以采用电加热元件,借此,供应给加热元件的电能会快速地升高催化剂的温度,因此在发动机起动之后尽可能快地提高其效能。
于在混合动力车辆中包括此类加热元件的情况下,需要诊断加热元件以确保其正在如期望或预期进行运作。此类诊断可以减少或避免将非期望的排放物排放到大气。此类诊断的一个示例包括将热电偶嵌入催化剂内,并且在启动所述加热元件时监测温度增益。然而,此类解决方案引发对于热电偶自身的额外的成本、复杂性和额外的诊断。因此,期望利用存在于发动机系统中的现有的硬件的其他诊断。
发明内容
本文发明人已经认识到上文提及的问题,并且已经在本文研究出用于至少部分解决所述问题的系统和方法。在一个示例中,一种方法包括通过以下操作来诊断被配置成增加定位在车辆的发动机的排气系统中的排气催化剂的温度的电加热器:启动所述电加热器;将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的进气口;以及基于所述进气口中的测试温度低于阈值温度而指示所述电加热器已劣化。以此方式,可以在不将热电偶嵌入所述催化剂内的情况下诊断所述电加热器。
在一个示例中,所述方法还包括在启动所述电加热器之前在不启动所述电加热器的情况下将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的所述进气口,以获得所述发动机的所述进气口中的基线温度,并且其中所述阈值温度是大于所述基线温度的预定量。在此示例中,获得所述基线温度和所述测试温度是经由进气温度传感器。
在所述方法的另一示例中,所述方法还包括在其中所述发动机包括定位在所述发动机的所述进气口中的电动增压器的条件下,经由在反向定向上启动所述电动增压器以向所述排气系统施加相对于大气压力的负压力来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口。替代地,在其中所述发动机不包括所述电动增压器的条件下,或者在其中指示所述电动增压器已劣化的条件下,所述方法可以包括经由使所述发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转以向所述排气系统施加相对于大气压力的负压力来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口。在任一示例中,所述方法可以包括命令完全打开定位在所述进气口中的节气门以便将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的所述进气口。
在其中经由在反向上启动所述电动增压器来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口的示例中,所述方法可以还包括:命令打开定位在排气再循环通道中的排气再循环阀;命令打开定位在废气门通道中的废气门阀,所述废气门通道被配置成绕过定位在所述排气系统中的涡轮;以及命令关闭电动增压器旁通阀,所述电动增压器旁通阀被配置成与所述电动增压器并联并且进一步被配置成在命令打开电动旁通阀时使得空气流能够绕过所述电动增压器。在此示例中,所述方法可以还包括经由命令关闭联接到所述发动机的所有气缸的进气门和排气门来密封所述发动机的所有气缸。
在所述方法的一个示例中,所述车辆可以包括经由车辆操作者操作的车辆,或者可以包括自主车辆。在任一情况下,诊断所述电加热器可以包括其中所述车辆未被占用的条件,或者换句话说指示未被占用的条件。
此外,在所述方法的示例中,所述发动机可以配备有启动/停止特征,所述启动/停止特征响应于在所述发动机正在燃烧空气和燃料时满足一组预定条件而自动地停止所述发动机。在此示例中,在其中指示所述电加热器已劣化的条件下,所述方法可以包括在预测所述排气催化剂的温度将在启动/停止事件期间下降到阈值排气催化剂温度以下的情况下,更新所述启动/停止特征以防止所述发动机在所述启动/停止事件下停止。以此方式,可以有效地减少释放到环境的非期望的排放。
根据以下详细描述并单独地或结合附图来理解,本描述的以上优势和其他优势以及特征将容易显而易见。
应理解,提供以上概要来以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的一系列概念。这不意味着识别所要求保护的主题的关键或本质特征,所要求保护的主题的范围唯一地由在所述具体实施方式之后的权利要求书界定。此外,所要求保护的主题不限于解决上述或在本公开的任何部分中所述的任何缺点的实现方式。
附图说明
图1示意性地示出示例性车辆推进系统。
图2示意性地示出具有燃料系统和蒸发式排放系统的示例性发动机系统。
图3示意性地示出包括电动增压器的发动机系统的另一示例。
图4A至图4B描绘可以用于使车辆发动机或电动压缩机在正向方向或反向方向上旋转的示例性H桥电路。
图5说明用于经由使发动机在反向上旋转或者经由使电动压缩机在反向上旋转来确定是否对联接到排气催化剂的电加热器执行电加热器诊断的高级示例性方法。
图6描绘用于经由使发动机在反向上旋转来执行电加热器诊断的示例性方法。
图7描绘用于经由使电动增压器在反向上旋转来执行电加热器诊断的示例性方法。
图8描绘说明如何执行图5至图6的电加热器诊断的示例性时间线。
图9描绘说明如何执行图5和图7的电加热器诊断的示例性时间线。
图10示意性地说明用于自主车辆的示例性系统的框图。
具体实施方式
以下描述涉及用于诊断联接到排气催化剂的电加热器是否正在如期望或预期进行运作的系统和方法。此类方法可以尤其用于混合动力电动车辆,例如在图1处描绘的混合动力电动车辆推进系统。在其中此类车辆推进系统包括发动机而不是电动增压器(例如在图2处描绘的发动机系统)的示例中(或者在其中电动增压器已劣化的示例中),电加热器诊断可以包括在启动所述电加热器和停用所述电加热器的情况下使所述发动机在反向定向上旋转,并且监测所述发动机的进气口中的温度,以确定所述电加热器是否正在如期望进行运作。替代地,在其中车辆推进系统包括电动增压器(例如图3的发动机系统)的情况下,于是可以在启动所述电加热器和停用所述电加热器的情况下使所述电动增压器在反向上旋转,其中类似地监测所述进气口中的温度,以确定所述电加热器是否正在如期望进行运作。可以经由使用H桥电路,例如在图4A至图4B处描绘和描述的H桥电路,来实现使所述发动机和/或所述电动增压器在反向方向或定向上旋转。图5描绘用于确定是经由所述发动机还是经由所述电动增压器来执行电加热器诊断的高级示例性方法。图6描绘用于经由发动机来执行电加热器诊断的示例性方法,并且图7描绘用于经由电动增压器来执行电加热器诊断的示例性方法。图8描绘用于经由发动机来执行电加热器诊断的示例性时间线,而图9描绘用于经由电动增压器来执行电加热器诊断的示例性时间线。在一些示例中,本文论述的系统和方法可以应用于自主车辆,并且因此,在图10处提供用于自主地控制车辆的系统的描述。
图1说明示例性车辆推进系统100。车辆推进系统100包括燃料燃烧发动机110和马达120。作为非限制性示例,发动机110包括内燃机并且马达120包括电动马达。马达120可以被配置成利用或消耗不同于发动机110的能量源。举例来说,发动机110可以消耗液态燃料(例如,汽油)以产生发动机输出,而马达120可以消耗电能以产生马达输出。因此,可以称具有推进系统100的车辆是混合动力电动车辆(HEV)。
车辆推进系统100可以依据车辆推进系统所遇到的操作条件而利用多种不同的操作模式。这些模式中的一些模式可以使得发动机110能够维持在关闭状态(即,被设定为被停用状态)中,在所述关闭状态中,发动机处的燃料的燃烧被中止。举例来说,在选定的操作条件下,在发动机110被停用时,马达120可以经由驱动轮130来推进车辆,如箭头122所指示。
在其他操作条件期间,可以将发动机110设定为停用状态(如上文描述),而可以操作马达120以对能量存储装置150进行充电。举例来说,马达120可以从驱动轮130接收轮转矩,如箭头122所指示,其中马达可以将车辆的动能转换为电能以便存储在能量存储装置150处,如箭头124所指示。此操作可以称为对车辆的再生制动。因此,在一些示例中,马达120可以提供发电机功能。然而,在其他示例中,发电机160可以替代地从驱动轮130接收轮转矩,其中发电机可以将车辆的动能转换为电能以便存储在能量存储装置150处,如箭头162所指示。在一些示例中,马达120和发电机160可以包括相同的马达/发电机。
在其他操作条件期间,可以通过燃烧从燃料系统140接收的燃料来操作发动机110,如箭头142所指示。举例来说,在马达120被停用时,可以操作发动机110以经由驱动轮130来推进车辆,如箭头112所指示。在其他操作条件期间,可以各自操作发动机110和马达120以经由驱动轮130来推进车辆,如分别由箭头112和122指示。其中发动机和马达可以选择性地推进车辆的配置可以称为并联类型车辆推进系统。应注意,在一些示例中,马达120可以经由第一组驱动轮来推进车辆,并且发动机110可以经由第二组驱动轮来推进车辆。
在其他示例中,车辆推进系统100可以被配置成串联类型车辆推进系统,借此,发动机不直接推进驱动轮。而是,可以操作发动机110以向马达120供应动力,所述马达继而可以经由驱动轮130来推进车辆,如箭头122所指示。举例来说,在选定的操作条件期间,发动机110可以如箭头116所指示来驱动发电机160,这继而可以如箭头114所指示向马达120中的一者或多者供应电能或者如箭头162所指示向能量存储装置150供应电能。作为另一示例,可以操作发动机110以驱动马达120,所述马达继而可以提供发电机功能以将发动机输出转换为电能,其中所述电能可以存储在能量存储装置150处以供稍后由马达使用。
在将在下文详细论述的其他示例中,在一些示例中可以利用马达120来使发动机110在未加注燃料的配置中转动或旋转。更具体来说,马达120可以使用来自车载能量存储装置150的电力使发动机在未加注燃料的情况下旋转,所述车载能量存储装置可以包括(例如)电池、电容器、超级电容器等。在其中使用马达120使发动机在未加注燃料的情况下旋转的情况下,可以防止对发动机气缸的燃料喷射,并且可以不向发动机气缸中的每一者提供火花。如将在下文更详细地论述,在一些示例中可以使发动机在未加注燃料的情况下在正向或默认的方向上转动或旋转,而在其他示例中,可以使发动机在未加注燃料的情况下在反向方向上转动或旋转。举例来说,可以利用H桥电路(参见图4A至图4B)使发动机在正向方向或反向方向上转动。此外,虽然在图1处未说明(但参见图3),在一些示例中,车辆推进系统可以包括可以类似地经由马达进行控制以在正向定向或反向定向上旋转的电动增压器或电动压缩机。
在一些示例中,发动机110可以配置有通信地联接到控制系统190的启动/停止(S/S)特征183(在本文还被称为S/S系统),其中控制系统190可以在未接收到关闭发动机的操作输入的情况下在满足选定的怠速-停止条件或(换句话说)一组预定条件的情况下自动地使内燃机110关闭(怠速-停止)。这些可以包括(例如)扭矩需求小于阈值发动机转速、车辆速度低于阈值车辆速度(例如,5mph)、车载能量存储装置充满电、未接收到进行空气调节的请求等。同样地,可以响应于以下条件而自动地重新起动发动机:扭矩需求高于阈值;请求对电池(例如,车载能量存储装置)进行充电;请求操作空气调节压缩机等。在一个示例中,可以响应于在停止某一持续时间(例如,在交通信号处)之后操作者踩下加速踏板而重新起动发动机。可以经由联接到发动机的曲轴的马达(例如,120)或电机使发动机在未加注燃料的情况下转动起动,直到达到所要的发动机转速为止,其后,可以停用所述马达或电机并且可以重新开始发动机加注燃料。其后,发动机燃烧可以能够支持发动机转动。由于自动启动/停止,可以减少燃料消耗和排气排放。
燃料系统140可以包括用于在车辆上存储燃料的一个或多个燃料存储箱144。举例来说,燃料箱144可以存储一种或多种液态燃料,包括(但不限于):汽油、柴油和乙醇燃料。在一些示例中,可以在车辆上将燃料存储为两种或更多种不同燃料的混合物。举例来说,燃料箱144可以被配置成存储汽油和乙醇的混合物(例如,E10、E85等)或汽油和甲醇的混合物(例如,M10、M85等),借此,可以如箭头142所指示将这些燃料或燃料混合物输送到发动机110。可以将其他合适的燃料或燃料混合物供应给发动机110,其中它们可以在发动机处燃烧以产生发动机输出。可以利用所述发动机输出来推进车辆,如箭头112所指示,或者经由马达120或发电机160对能量存储装置150进行再充电。
在一些示例中,能量存储装置150可以被配置成存储电能,可以将所述电能供应给驻留在车辆上的其他电气负载(除了马达之外),包括车厢加热和空气调节、发动机起动、头灯、车厢音频和视频系统等。作为非限制性示例,能量存储装置150可以包括一个或多个蓄电池和/或电容器。
控制系统190可以与发动机110、马达120、燃料系统140、能量存储装置150和发电机160中的一者或多者通信。控制系统190可以从发动机110、马达120、燃料系统140、能量存储装置150和发电机160中的一者或多者接收传感反馈信息。此外,控制系统190可以响应于此传感反馈而将控制信号发送到发动机110、马达120、燃料系统140、能量存储装置150和发电机160中的一者或多者。控制系统190可以从车辆操作者102接收操作者所请求的车辆推进系统的输出的指示。举例来说,控制系统190可以从与踏板192通信的踏板位置传感器194接收传感反馈。踏板192可以示意性地是指制动踏板和/或加速踏板。此外,在一些示例中,控制系统190可以与远程发动机起动接收器195(或者收发器)通信,所述远程发动机起动接收器从具有远程起动按钮105的遥控钥匙104接收无线信号106。在其他示例(未示出)中,可以经由蜂窝电话或基于智能电话的系统起始远程发动机起动,其中用户的蜂窝电话将数据发送到服务器并且所述服务器与所述车辆通信以起动发动机。
能量存储装置150可以周期性地从驻留在车辆外部的电源180(例如,不是所述车辆的部分)接收电能,如箭头184所指示。作为非限制性示例,车辆推进系统100可以被配置成插入式混合动力电动车辆(PHEV),借此,可以经由电能传输电缆182将电能从电源180供应给能量存储装置150。在从电源180对能量存储装置150进行再充电操作期间,电气传输电缆182可以将能量存储装置150和电源180电耦合。在操作车辆推进系统以推进车辆时,可以使电气传输电缆182在电源180与能量存储装置150之间断开连接。控制系统190可以识别和/或控制存储在能量存储装置处的电能的量,所述电能量可以称为充电状态(SOC)。
在其他示例中,可以省略电气传输电缆182,其中可以在能量存储装置150处从电源180无线地接收电能。举例来说,能量存储装置150可以经由电磁感应、无线电波和电磁谐振中的一者或多者从电源180接收电能。因此,应了解,可以使用任何合适的方法来用于从不构成车辆的部分的电源对能量存储装置150进行再充电。以此方式,马达120可以通过利用除了由发动机110利用的燃料之外的能量源来推进车辆。
燃料系统140可以周期性地从驻留在车辆外部的燃料源接收燃料。作为非限制性示例,可以通过经由燃料分发装置170接收燃料而给车辆推进系统100加燃料,如箭头172所指示。在一些示例中,燃料箱144可以被配置成存储从燃料分发装置170接收的燃料,直到将所述燃料供应给发动机110用于燃烧为止。在一些示例中,控制系统190可以经由燃料水平传感器来接收存储在燃料箱144处的燃料的水平的指示。可以(例如)经由车辆仪表板196中的燃料计或指示将存储在燃料箱144处的燃料的水平(例如,由燃料水平传感器识别)传达给车辆操作者。
车辆推进系统100还可以包括环境温度/湿度传感器198和滚动稳定性控制传感器(例如,侧向和/或纵向和/或横摆率传感器199)。车辆仪表板196可以包括指示灯和/或基于文本的显示器,其中向操作者显示消息。车辆仪表板196还可以包括用于接收操作者输入的各种输入部分,例如按钮、触摸屏、语音输入/辨识等。举例来说,车辆仪表板196可以包括加燃料按钮197,车辆操作者可以手动地致动或按压所述加燃料按钮以起始加燃料。举例来说,响应于车辆操作者致动加燃料按钮197,可以将车辆中的燃料箱减压以使得可以执行加燃料。
控制系统190可以使用在本领域中众所周知的适当的通信技术而通信地耦合到其他车辆或基础设施。举例来说,控制系统190可以经由无线网络131而耦合到其他车辆或基础设施,所述无线网络可以包括Wi-Fi、蓝牙、蜂窝服务类型、无线数据传递协议等。控制系统190可以经由车辆对车辆(V2V)、车辆对基础设施对车辆(V2I2V)和/或车辆对基础设施(V2I)技术来广播(和接收)关于车辆数据、车辆诊断、交通状况、车辆位置信息、车辆操作程序等的信息。在车辆之间交换的通信和信息可以是车辆之间直接的通信和信息或者可以是多跳的通信和信息。在一些示例中,可以使用较长范围的通信(例如,WiMax)来取代V2V或V2I2V或者与V2V或V2I2V联合以将覆盖区域扩展数英里。在其他示例中,车辆控制系统190可以经由在本领域中通常已知的无线网络131和互联网(例如,云)而通信地耦合到其他车辆或基础设施。
车辆系统100还可以包括车辆的操作者可以与其交互的车载导航系统132(例如,全球定位系统)。导航系统132可以包括用于辅助估计车辆速度、车辆海拔、车辆定位/位置等的一个或多个位置传感器。此信息可以用于推断出发动机操作参数,例如本地气压。如上文所论述,控制系统190可以进一步被配置成经由互联网或其他通信网络来接收信息。从GPS接收的信息可以与可以经由互联网得到的信息交叉参考以确定本地天气状况、本地车辆法规、交通信息等。在一个示例中,可以结合路线学习方法来利用从GPS接收的信息,使得车辆控制系统190可以学习车辆通常行驶的路线。在一些示例中,可以另外或替代地结合车载导航系统来利用其他传感器133,例如激光器、雷达、声纳、声学传感器等,以执行对车辆通常行驶的路线的路线学习。作为一个示例,路线-学习方法可以包括与沿着所学习的驾驶例程的所学习的停止持续时间相关的信息,其中可以由于S/S特征而停止发动机。在一些示例中,其中可以关闭发动机的此类所学习的停止持续时间可以包括经由控制系统(经由GPS和/或互联网、V2V、V2I2V等)无线地获取的信息,其中此类信息可以包括交通灯状态(例如,直到特定的交通灯变绿有多久)、与特定停止可以持续多久相关的交通条件等。如将在下文详细论述,可以使用此类信息以便在以下情况下调整或更新S/S系统以避免关闭发动机:在预测排气催化剂(参见图2至图3)温度将在特定S/S事件期间下降到阈值温度(例如,起燃温度)以下的情况下,以及在指示被配置成加热排气催化剂的电加热器(参见图2至图3)已劣化的情况下。通过避免在此类情形下关闭发动机,可以减少或避免对大气的非期望的排放释放。
在一些示例中,车辆系统100还可以包括专用于指示车辆的占用状态的传感器,例如,座椅测力传感器107、门感测技术108和车载摄像机109。
图2示出车辆系统206的示意性描绘。可以理解,车辆系统206可以包括与在图1处描绘的车辆系统100相同的车辆系统。车辆系统206包括联接到排放控制系统251和燃料系统218的发动机系统208。可以理解,燃料系统218可以包括与在图1处描绘的燃料系统140相同的燃料系统。排放控制系统251包括可以用于捕获和存储燃料蒸气的燃料蒸气容器或滤罐222。在一些示例中,车辆系统206可以是混合动力电动车辆系统。
发动机系统208可以包括具有多个气缸230的发动机110。虽然未明确示出,但可以理解,每个气缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。发动机110包括发动机进气口223和发动机排气系统225。发动机进气口223包括经由进气道242与发动机进气岐管244流体连通的节气门262。节气门262可以包括电子节气门,可以经由车辆控制器来控制所述电子节气门,所述车辆控制器发送信号以将所述节气门致动到所要的位置。在其中节气门是电子的此类示例中,用于控制节气门到达所要位置的电力可以来自车载能量存储装置(例如,150),例如电池。此外,发动机进气口223可以包括定位在节气门262上游的空气盒和过滤器215。发动机排气系统225包括通向排气道235的排气岐管248,所述排气道将排气运送到大气。发动机排气系统225可以包括可以被安装在排气口中的紧密联接位置的一个或多个排放控制装置或排气催化剂270。所述一个或多个排放控制装置可以包括三元催化剂、稀NOx捕集器、柴油微粒过滤器、氧化催化剂等。在一些示例中,所述一个或多个排放控制装置可以包括电加热器256,电加热器256被配置成将所述排放控制装置的温度升高到期望的操作温度(例如,起燃温度)。所述电加热器可以受到控制器212的控制,所述控制器可以将信号发送到电加热器致动器256a,从而致动电加热器开启或关闭。
将了解,可以在发动机中包括其他部件,例如多种阀和传感器。举例来说,可以在发动机进气口中包括气压传感器213。在一个示例中,气压传感器213可以是岐管空气压力(MAP)传感器并且可以在节气门262的下游耦合到发动机进气口。气压传感器213可能部分依赖于节气门或全开或大开的节气门条件,例如,在节气门262的打开量大于阈值时,以便准确地确定BP。替代地,可以从例如由联接到进气岐管的MAF传感器210测得的质量空气流量(MAF)等替代性发动机操作条件来推断出MAP。
发动机排气系统225可以还包括汽油微粒过滤器(GPF)217。GPF217可以包括微粒过滤器、碳氢化合物捕集器、催化涂覆层,或其组合。在一些示例中,在发动机110的操作期间,可以通过以下操作来周期性地再生GPF 217:在特定空燃比内操作发动机的至少一个气缸以增加GPF 217的温度,使得所保留的碳氢化合物和碳烟微粒可以被氧化。虽然在图2处说明GPF,但可以理解,在其他示例中,可以在车辆推进系统中替代地包括柴油微粒过滤器。
在一些示例中,温度传感器226可以定位在GPF 217的入口的上游并且温度传感器229可以定位在GPF 217的下游。可以使用温度传感器226和229来评估GPF 217的温度以(例如)用于再生的目的。此外,压力传感器263可以评估排气系统中的压力。举例来说,压力传感器263可以是定位在GPF 217的上游和下游的差压传感器。可以使用压力传感器263来确定GPF 217的入口处的压力,以便评估将要引入到GPF 217的入口以用于再生的空气的操作条件。此外,在一些示例中,碳烟传感器268可以定位在GPF 217的下游,以评估从GPF 217释放的碳烟的水平。可以使用碳烟传感器268来诊断GPF 217的操作以及其他功能。
燃料系统218可以包括联接到燃料泵系统221的燃料箱220。可以理解,燃料箱220可以包括与上文在图1处描绘的燃料箱144相同的燃料箱。燃料泵系统221可以包括用于对输送到发动机110的喷射器(例如,所示出的示例性喷射器266)的燃料进行增压的一个或多个泵。虽然仅示出单个喷射器266,但为每个气缸提供额外的喷射器。将了解,燃料系统218可以是无返回燃料系统、返回燃料系统或各种其他类型的燃料系统。燃料箱220可以保持多种燃料混合物,包括具有某一乙醇浓度范围的燃料,例如各种汽油-乙醇混合物,包括E10、E85、汽油等,和其组合。位于燃料箱220中的燃料水平传感器234可以向控制器212提供燃料水平的指示(“燃料水平输入”)。如所描绘,燃料水平传感器234可以包括连接到可变电阻器的浮子。替代地,可以使用其他类型的燃料水平传感器。
可以将在燃料系统218中产生的蒸气经由蒸气回收线231运送到包括燃料蒸气罐222的蒸发式排放控制系统251,之后将所述蒸气冲洗到发动机进气口223。蒸气回收管线231可以经由一根或多根导管而联接到燃料箱220,并且可以包括用于在特定条件期间隔离燃料箱的一个或多个阀。举例来说,蒸气回收管线231可以经由导管271、273和275中的一者或多者或组合而联接到燃料箱220。
此外,在一些示例中,一个或多个燃料箱通风阀可以定位在导管271、273或275中。燃料箱放气阀可以尤其允许在不增加来自排放控制系统的燃料蒸气滤罐的燃料蒸发速率(这原本在降低燃料箱压力的情况下会出现)的情况下将所述滤罐维持在低压或真空下。举例来说,导管271可以包括分级通风阀(GVV)287,导管273可以包括充填极限通风阀(FLVV)285,并且导管275可以包括分级通风阀(GVV)283。此外,在一些示例中,回收管线231可以联接到燃料填充系统219。在一些示例中,燃料填充系统可以包括用于相对于大气来密封燃料填充系统的燃料箱盖205。加燃料系统219经由燃料填充管或颈211而联接到燃料箱220。
此外,加燃料系统219可以包括加燃料锁245。在一些示例中,加燃料锁245可以是燃料箱盖锁定机构。燃料箱盖锁定机构可以被配置成将燃料箱盖自动地锁在关闭位置,使得无法打开燃料箱盖。举例来说,在燃料箱中的压力或真空大于阈值时,可以经由加燃料锁245使燃料箱盖205保持锁定。响应于加燃料请求(例如,车辆操作者起始的请求),可以将燃料箱减压,并且在燃料箱中的压力或真空下降到阈值以下之后将燃料箱盖解锁。燃料箱盖锁定机构可以是闩锁或离合器,所述闩锁或离合器在啮合时会防止移除燃料箱盖。可以(例如)通过螺线管将所述闩锁或离合器电锁定,或者可以(例如)通过压力膜将所述闩锁或离合器机械地锁定。
在一些示例中,加燃料锁245可以是位于燃料填充管211的嘴部处的填充管阀。在这些示例中,加燃料锁245可以不防止移除燃料箱盖205。而是,加燃料锁245可以防止将加燃料泵插入到燃料填充管中211。可以(例如)通过螺线管将所述填充管阀电锁定,或者(例如)通过压力膜将所述填充管阀机械地锁定。
在一些示例中,加燃料锁245可以是加燃料门锁,例如锁定位于车辆的车身板件中的加燃料门的闩锁或离合器。可以(例如)通过螺线管将所述加燃料门锁电锁定,或者(例如)通过压力膜将所述加燃料门锁机械地锁定。
在其中使用电气机构锁定加燃料锁245的示例中,例如,在燃料箱压力减小到压力阈值以下时,可以通过来自控制器212的命令将加燃料锁245解锁。在其中使用机械机构锁定加燃料锁245的示例中,例如,在燃料箱压力减小到大气压力时,可以经由压力梯度将加燃料锁245解锁。
排放控制系统251可以包括一个或多个排放控制装置,例如填充有适当的吸附剂286b的一个或多个燃料蒸气滤罐222,所述滤罐被配置成临时地捕集在燃料箱重新填充操作期间的燃料蒸气(包括气化的碳氢化合物)和“运行损耗”(即,在车辆操作期间气化的燃料(假如在此类条件下燃料箱联接到所述滤罐))。在一个示例中,所使用的吸附剂286b是活性炭。排放控制系统251可以还包括滤罐通风路径或通风管线227,所述滤罐通风路径或通风管线可以在存储或捕集来自燃料系统218的燃料蒸气时将离开滤罐222的气体运送到大气。
滤罐222可以包括缓冲器222a(或者缓冲区),所述滤罐和所述缓冲器中的每一者包括吸附剂。如所示,缓冲器222a的体积可以小于滤罐222的体积(例如,是滤罐的体积的分数)。缓冲器222a中的吸附剂286a可以与滤罐中的吸附剂相同或不同(例如,两者可以包括木炭)。缓冲器222a可以定位在滤罐222内,使得在滤罐加载期间,燃料箱蒸气首先被吸收在缓冲器内,并且随后在所述缓冲器饱和时,其他燃料箱蒸气被吸收于滤罐中。相比之下,在滤罐冲洗期间,燃料蒸气首先从滤罐解吸(例如,达到阈值量),之后从缓冲器解吸。换句话说,缓冲器的加载和卸载不与滤罐的加载和卸载一致。因此,滤罐缓冲器的效果是抑制任何燃料蒸气峰从燃料箱流动到滤罐,进而减小任何燃料蒸气峰去往发动机的可能性。一个或多个温度传感器232可以耦合到滤罐222和/或在所述滤罐内。在燃料蒸气被滤罐中的吸附剂吸收时,产生热(吸收热)。同样地,在燃料蒸气被滤罐中的吸附剂解吸时,消耗热。以此方式,可以基于滤罐内的温度变化来监测和估计滤罐对燃料蒸气的吸收和解吸。
当经由冲洗管线228和冲洗阀261将所存储的燃料蒸气从燃料系统218冲洗到发动机进气道223时,通风管线227还可以允许将新鲜空气抽吸到滤罐222中。举例来说,冲洗阀261可以常闭,但可以在某些条件期间打开,使得向燃料蒸气滤罐提供来自发动机进气岐管244的真空来用于冲洗。在一些示例中,通风管线227可以包括在滤罐222的上游设置在其中的空气过滤器259。
在一些示例中,可以通过在通风管线227内联接的滤罐通风阀297来调节在滤罐222与大气之间的空气和蒸气的流量。当包括滤罐通风阀297时,所述滤罐通风阀可以是常开阀,使得燃料箱隔离阀252(FTIV)可以控制燃料箱220与大气的通风。FTIV 252可以定位在燃料箱与导管278内的燃料蒸气滤罐222之间。FTIV 252可以是常闭阀,当打开所述常闭阀时允许来自燃料箱220的燃料蒸气排放到燃料蒸气滤罐222。随后可以将燃料蒸气排放到大气,或者经由滤罐冲洗阀261将燃料蒸气冲洗到发动机进气系统223。如将在下文详细论述,在一些示例中,可以不包括FTIV,而在其他示例中,可以包括FTIV。
可以由控制器212通过选择性地调整各种阀和螺线管而以多个模式操作燃料系统218。可以理解,控制系统214可以包括与上文在图1处描绘的控制系统190相同的控制系统。举例来说,可以在燃料蒸气存储模式中操作燃料系统(例如,在燃料箱加燃料操作期间并且在发动机不燃烧空气和燃料的情况下),其中控制器212可以在打开隔离阀252(当包括时)的同时关闭滤罐冲洗阀(CPV)261,以将加燃料蒸气引导到滤罐222中,同时防止将燃料蒸气引导到进气岐管中。
作为另一示例,可以在加燃料模式中操作燃料系统(例如,当车辆操作者请求燃料箱加燃料时),其中控制器212可以在打开隔离阀252(当包括时)时维持滤罐冲洗阀261关闭,以将燃料箱减压,之后允许使得能够在其中添加燃料。因此,可以在加燃料操作期间保持隔离阀252(当包括时)打开以允许将加燃料蒸气存储在滤罐中。在完成加注燃料之后,可以关闭隔离阀。
作为另一示例,可以在滤罐冲洗模式中操作燃料系统(例如,在已经获得排放控制装置点火温度之后并且在发动机燃烧空气和燃料的情况下),其中控制器212可以在打开滤罐冲洗阀261时关闭隔离阀252(当包括时)。在本文,可以使用由操作的发动机的进气岐管产生的真空通过通风管线227并通过燃料蒸气滤罐222来抽吸新鲜空气以将所存储的燃料蒸气冲洗到进气岐管中244。在此模式中,来自滤罐的所冲洗的燃料蒸气在发动机中燃烧。所述冲洗可以一直持续到滤罐中的所存储的燃料蒸气量低于阈值为止。
控制器212可以构成控制系统214的一部分。如所论述,在一些示例中,控制系统214可以与在图1中说明的控制系统190相同。控制系统214示出为从多个传感器216(在本文描述所述多个传感器的各种示例)接收信息并且将控制信号发送到多个致动器281(在本文描述所述多个致动器的各种示例)。作为一个示例,传感器216可以包括位于排放控制装置270的上游的排气传感器237、温度传感器233、压力传感器291、压力传感器282、滤罐温度传感器232、MAF传感器210、进气温度(IAT)传感器257和压力传感器263。其他传感器,例如压力传感器、温度传感器、空气/燃料比率传感器和成分传感器,可以耦合到车辆系统206中的各个位置。作为另一示例,致动器可以包括节气门262、燃料箱隔离阀252、滤罐冲洗阀261、滤罐通风阀297、电加热器致动器256a。控制器可以从各种传感器接收输入数据,处理所述输入数据,并且响应于经过处理的输入数据基于在其中编程的对应于一个或多个例程的指令或代码来触发致动器。在本文关于图5至图7描述示例性控制例程。
在一些示例中,可以将控制器置于功率减小模式或休眠模式中,其中控制器仅维持必要的功能,并且以比在对应的唤醒模式中更低的电池消耗进行操作。举例来说,在车辆熄火事件之后可以将控制器置于休眠模式中,以便在车辆熄火事件之后的一段持续时间执行诊断例程。控制器可以具有唤醒输入,所述唤醒输入允许控制器基于从一个或多个传感器接收的输入而返回到唤醒模式。举例来说,打开车辆的门可以触发返回到唤醒模式,或者远程起动事件可以触发返回到唤醒模式。在一些示例中,唤醒能力可以使得电路能够唤醒控制器以便对发动机系统执行诊断,如将在下文更详细地论述。
控制器212可以对燃料系统218和/或蒸发式排放系统251间歇地执行非期望的蒸发式排放检测例程以确认非期望的蒸发式排放不存在于所述燃料系统和/或蒸发式排放系统中。因此,可以在发动机关闭(发动机关闭测试)时使用发动机关闭自然真空(EONV)和/或从真空泵补充的真空来执行蒸发式排放检测例程,所述发动机关闭自然真空是由于在发动机关机之后在燃料箱处的温度和压力的变化而产生。替代地,可以在发动机运行时通过操作真空泵和/或使用发动机进气岐管真空来执行蒸发式排放检测例程。在一些配置中,滤罐通风阀(CVV)297可以在通风管线227内联接。CVV 297可以用于调整滤罐222与大气之间的空气和蒸气的流量。CVV还可以用于诊断例程。当包括所述CVV时,可以在燃料蒸气存储操作期间(例如,在燃料箱加燃料期间并且在发动机不在运行时)打开CVV,使得可以将在已经通过滤罐之后的被剥离了燃料蒸气的空气排出到大气。同样地,在冲洗操作期间(例如,在滤罐再生期间并且在发动机正在运行时),可以打开CVV以允许新鲜空气流除去存储在所述滤罐中的燃料蒸气。在一些示例中,CVV 297可以是电磁阀,其中经由致动滤罐通风螺线管来执行所述阀的打开或关闭。具体来说,滤罐通风阀可以是在致动滤罐通风螺线管时关闭的开口。在一些示例中,CVV 297可以被配置成可闩锁电磁阀。换句话说,当将阀置于关闭配置时,在不需要额外的电流或电压的情况下所述阀的闩锁关闭。举例来说,可以使用100ms脉冲关闭所述阀,并且随后在稍后的时间点使用另一100ms脉冲打开所述阀。以此方式,维持CVV关闭所需的电池电力的量得以减少。
进气岐管244通过一连串进气门253而联接到燃烧室或气缸230。所述燃烧室进一步经由一连串排气门254而联接到排气岐管248。虽然在图2处仅描绘一个进气门和一个排气门,但可以理解,每个燃烧室或气缸可以包括进气门和排气门。在所描绘的实施方案中,示出单个排气岐管248。然而,在其他实施方案中,排气岐管可以包括多个排气岐管区段。具有多个排气岐管区段的配置可以使得来自不同燃烧室的流出物能够被引导到发动机系统中的不同位置。
在一个实施方案中,可以电子地致动或控制排气门和进气门中的每一者。在另一实施方案中,可以凸轮致动或控制排气门和进气门中的每一者。无论电子致动还是凸轮致动,可以在需要时针对所要的燃烧和排放控制性能来调整排气门和进气门打开和关闭的正时。虽然在此示例性说明中未说明凸轮轴,但在车辆推进系统中可以包括一个或多个凸轮轴传感器(未示出)。此外,曲轴274可以包括曲轴传感器249。在一些示例中,可以利用曲轴传感器249和/或凸轮轴传感器(未示出)中的一者或两者来推断出联接到发动机气缸230的一个或多个活塞的位置。
在一些示例中,发动机110可以包括可变排量发动机(VDE),其中发动机110的每个气缸可以是可选择性地停用的,其中可停用是指控制器212命令关闭用于特定气缸的进气门和排气门从而密封所述特定气缸的能力。如果还停止燃料喷射,那么此类动作可以导致在发动机旋转的情况下所述特定气缸实质上是空气弹簧。因此,如本文描绘,在一个实施方案中,可以由第一VDE致动器276控制进气门253的停用,而由第二VDE致动器277控制排气门254的停用。在替代性实施方案中,单个VDE致动器可以控制可停用的气缸的进气门和排气门两者的停用。在其他实施方案中,单个气缸气门致动器可以停用多个气缸(进气门和排气门两者),例如被停用的排中的所有气缸,或者不同的致动器可以控制一排上的被停用的气缸的所有进气门的停用,而另一不同的致动器控制一排上的被停用的气缸的所有排气门的停用。将了解,如果气缸是VDE发动机的不可停用的气缸,那么所述气缸可以不具有任何气门停用致动器。可以进一步理解,虽然将发动机110描绘成VDE发动机,但在其他示例中,在不脱离本公开的范围的情况下,所述发动机可以不是VDE发动机。
在一些示例中,车辆系统206可以是具有可用于一个或多个车辆车轮236(例如,130)的多个转矩源的混合动力车辆。在所示出的示例中,车辆系统206包括发动机110和电机241。电机241可以是马达(例如,120)或马达/发电机。发动机110和电机241的曲轴274在接合一个或多个离合器246时经由传动装置243连接到车辆车轮236。在所描绘的示例中,在曲轴274与电机241之间提供第一离合器,并且在电机241与传动装置243之间提供第二离合器。控制器212可以将信号发送到每个离合器246的致动器(未示出)以接合或脱离所述离合器,以便使曲轴与电机241和与所述电机连接的部件连接或断开连接,且/或使电机241与传动装置243和与所述传动装置连接的部件连接或断开连接。传动装置243可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的传动装置。可以通过各种方式配置动力传动系统,包括配置为并联、串联或串联-并联混合动力车辆。
电机241从牵引电池247(例如,150)接收电力以将转矩提供给车辆车轮130。电机241还可以例如在制动操作期间操作为发电机以提供电力来对牵引电池247进行充电。
现在转向图3,示出另一示例性发动机系统308。在不脱离本公开的范围的情况下,在车辆推进系统206(例如,100)中可以包括发动机系统308。可以理解,在发动机系统206中还可以包括发动机系统308的部件中的许多部件。发动机310(例如,110)包括发动机进气系统362(例如,223)和发动机排气系统363(例如,225)。在一个示例中,发动机系统308可以是柴油发动机系统。在另一示例中,发动机系统308可以是汽油发动机系统。在所描绘的实施方案中,发动机310是联接到涡轮增压器315的增压发动机,所述涡轮增压器包括由涡轮316驱动的压缩机314。具体来说,新鲜空气经由空气净化器312(例如,215)沿着进气道342(例如,242)被引入到发动机310中并且流动到压缩机314。所述压缩机可以是任何合适的进气压缩机,例如马达驱动或传动轴驱动的机械增压器压缩机。在发动机系统310中,压缩机是经由轴杆319机械地联接到涡轮316的涡轮增压器压缩机,涡轮316由膨胀的发动机排气驱动。
如图3中所示,压缩机314通过增压空气冷却器(CAC)318而联接到节流阀320(例如,262)。节流阀320联接到发动机进气岐管322(例如,244)。压缩空气充气从压缩机流过增压空气冷却器318和节流阀320到达进气岐管322。在图3中示出的实施方案中,通过岐管空气压力(MAP)传感器324(例如,213)来感测进气岐管322内的空气充气的压力。在一些示例中,可以经由质量空气流量(MAF)传感器321(例如,210)来感测进气岐管中的空气流量。可以经由进气温度(IAT)传感器351(例如,257)来估计进入进气道342的环境空气的温度。
一个或多个传感器可以联接到压缩机314的入口。举例来说,温度传感器358可以联接到所述入口以估计压缩机入口温度,并且压力传感器356可以联接到所述入口以估计压缩机入口压力。作为另一示例,环境湿度传感器357可以联接到所述入口以估计进入所述进气岐管的充气的湿度。其他传感器可以包括(例如)空燃比传感器等。在其他示例中,可以基于发动机操作条件来推断出压缩机入口条件(例如,湿度、温度、压力等)中的一者或多者。另外,在启用排气再循环(EGR)时,传感器可以估计温度、压力、湿度以及充气混合物的空燃比,所述充气混合物包括新鲜空气、再循环的压缩空气以及在压缩机入口处接收的排气残余部分。
可以致动废气门致动器392以打开废气门391,以便将至少一些排气压力经由废气门391从涡轮的上游泵送到涡轮的下游的位置。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。废气门391可以定位在废气门通道390中。本文论述的方法利用可以致动打开和关闭的废气门,然而,本文认识到,在一些示例中,在车辆系统中可以包括弹簧加载的废气门。
为了辅助涡轮增压器315,可以将额外的电动进气压缩机,本文还称为电动压缩机或电动增压器355,并入到车辆推进系统中。可以经由车载能量存储装置(例如,150)向电动增压器355供电,所述车载能量存储装置可以包括电池、电容器、超级电容器等。所述电动增压器可以包括由电动马达驱动的压缩机。电动增压器的操作速度可以包括调整电动马达的操作速度,经由车载能量存储装置(例如,150)来操作所述电动马达。
在一个示例中,可以响应于对增加的车轮扭矩的需求来致动电动增压器355,以便在涡轮增压器涡轮加速时快速地向发动机提供期望的增压空气。因此,可以在不引发涡轮滞后的情况下满足所述增加的扭矩,原本如果没有来自电动增压器的辅助就可能出现所述涡轮滞后。在此示例中,响应于涡轮增压器加速到阈值转速(例如,70,000rpm),可以致动关闭或停用电动增压器355。更具体来说,可以基于从车辆控制器(例如,控制器212)接收的命令信号(例如,工作循环或脉冲宽度信号)来实现电动增压器355的操作控制。举例来说,控制器可以将信号发送到电动增压器致动器355b,所述电动增压器致动器可以致动开启电动增压器。在另一示例中,控制器可以将信号发送到电动增压器致动器355b,所述电动增压器致动器可以致动关闭电动增压器。在一个示例中,电动增压器致动器可以包括驱动空气的压缩的电动马达。在一些示例中,如将在下文详细论述,可以使电动压缩机在反向方向上旋转。可以至少部分经由H桥电路(参见图4A至图4B)来实现电动增压器355的反向操作。
电动增压器355可以定位在第一电动增压器管道359a与第二电动增压器管道359b之间。第一电动增压器管道359a可以在电动增压器旁通阀361的上游将进气道342流体地联接到电动增压器355。第二电动增压器管道159b可以在电动增压器旁通阀361的下游将电动增压器155流体地联接到进气道342。举例来说,可以经由第一电动增压器管道359a在电动增压器旁通阀361的上游将空气抽吸到电动增压器355中,并且压缩空气可以退出电动增压器355,并且在电动增压器旁通阀361的下游经由第二电动增压器管道被运送到进气道342。以此方式,可以将压缩空气运送到发动机进气岐管322。可以理解,以上描述涉及当使电动压缩机在正向方向上旋转时。在一些示例中,可以使电动压缩机在反向方向上旋转,这因此可以导致在相反的方向上运送压缩空气,换句话说,将压缩空气经由进气道342从进气岐管(和在一些示例中排气系统)运送到大气。
在其中启动电动增压器355以比在仅依赖涡轮增压器315的情况下更快速地提供增压的情形中,可以理解,当启动电动增压器355时可以命令关闭电动增压器旁通阀361。以此方式,进气可以流过涡轮增压器315和电动增压器355。一旦涡轮增压器达到阈值转速,便可以关闭电动增压器355,并且可以命令打开电动增压器旁通阀361。
进气岐管322通过一连串进气门353(例如,253)而联接到一连串燃烧室330(例如,230)。所述燃烧室进一步经由一连串排气门354(例如,254)而联接到排气岐管336(例如,248)。在所描绘的实施方案中,示出单个排气岐管336。然而,在其他实施方案中,排气岐管可以包括多个排气岐管区段。具有多个排气岐管区段的配置可以使得来自不同燃烧室的流出物能够被引导到发动机系统中的不同位置。
如上文所论述,在一个实施方案中,可以电子地致动或控制排气门和进气门中的每一者。在另一实施方案中,可以凸轮致动或控制排气门和进气门中的每一者。无论电子致动还是凸轮致动,可以在需要时针对所要的燃烧和排放控制性能来调整排气门和进气门打开和关闭的正时。虽然在此示例性说明中未说明凸轮轴,但在车辆推进系统中可以包括一个或多个凸轮轴传感器(未示出)。此外,可以理解,车辆系统308可以包括曲轴374(例如,274)并且可以包括曲轴传感器(例如,349)。在一些示例中,可以利用曲轴传感器和/或凸轮轴传感器中的一者或两者来推断出联接到发动机气缸330(例如,230)的一个或多个活塞的位置。
在一些示例中,发动机310可以包括可变排量发动机(VDE),其中发动机310的每个气缸可以是可选择性地停用的,其中可停用是指控制器212命令关闭用于特定气缸的进气门和排气门从而密封所述特定气缸的能力。如果还停止燃料喷射,那么此类动作可以导致在发动机旋转的情况下所述特定气缸实质上是空气弹簧。因此,如本文描绘,在一个实施方案中,可以由第一VDE致动器376(例如,276)控制进气门353的停用,而由第二VDE致动器377控制排气门354的停用。在替代性实施方案中,单个VDE致动器可以控制可停用的气缸的进气门和排气门两者的停用。在其他实施方案中,单个气缸气门致动器可以停用多个气缸(进气门和排气门两者),例如被停用的排中的所有气缸,或者不同的致动器可以控制一排上的被停用的气缸的所有进气门的停用,而另一不同的致动器控制一排上的被停用的气缸的所有排气门的停用。将了解,如果气缸是VDE发动机的不可停用的气缸,那么所述气缸可以不具有任何气门停用致动器。
可以经由喷射器366(例如,266)向燃烧室330供应一种或多种燃料,例如汽油、乙醇燃料共混物、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、节流阀体喷射或其任何组合来向燃烧室供应燃料。在燃烧室中,可以经由火花点火和/或压缩点火来起始燃烧。
如图3中示出,可以将来自一个或多个排气岐管区段的排气引导到涡轮316以驱动所述涡轮。来自所述涡轮和所述废气门的组合流随后流过排放控制装置370(例如,270)。在一个示例中,所述排放控制装置370可以是起燃催化剂。一般来说,排气后处理装置370被配置成催化地处理排气流,并且进而减少排气流中的一种或多种物质的量。举例来说,排气后处理装置370可以被配置成在排气流是稀时从排气流捕集NOx并且在排气流是富时还原被捕集的NOx。在其他示例中,排气后处理装置370可以被配置成歧化NOx或者在还原剂的辅助下选择性地还原NOx。在其他示例中,排气后处理装置370可以被配置成氧化排气流中的残余的碳氢化合物和/或一氧化碳。具有任何此类功能性的不同的排气后处理催化剂可以单独地或一起设置在涂覆层中或排气后处理阶段中的其他地方。在一些实施方案中,所述排气后处理阶段可以包括被配置成捕集并氧化排气流中的碳烟微粒的可再生碳烟过滤器。在一些示例中,所述一个或多个排放控制装置可以包括电加热器327(例如,256),电加热器327被配置成将所述排放控制装置的温度升高到期望的操作温度(例如,起燃温度)。所述电加热器可以受到控制器212的控制,所述控制器可以将信号发送到电加热器致动器327a,从而致动电加热器开启或关闭。
发动机排气系统363可以还包括汽油微粒过滤器(GPF)364(例如,217)。GPF 364可以包括微粒过滤器、碳氢化合物捕集器、催化涂覆层,或其组合。在一些示例中,在发动机310的操作期间,可以通过以下操作来周期性地再生GPF 364:在特定空燃比内操作发动机的至少一个气缸以增加GPF 364的温度,使得所保留的碳氢化合物和碳烟微粒可以被氧化。
在一些示例中,温度传感器367a(例如,226)可以定位在GPF 364的入口的上游并且温度传感器367b(例如,229)可以定位在GPF 364的下游。可以使用温度传感器367a和367b来评估GPF 364的温度以(例如)用于再生的目的。此外,压力传感器365(例如,263)可以评估排气系统中的压力。举例来说,压力传感器365可以是定位在GPF 364的上游(更接近排气岐管)和下游(更远离排气岐管)的差压传感器。可以使用压力传感器365来确定GPF364的入口处的压力,以便评估将要引入到GPF 364的入口以用于再生的空气的操作条件。此外,在一些示例中,碳烟传感器可以定位在GPF 364的下游,以评估从GPF 364释放的碳烟的水平。
排气再循环(EGR)输送通道380可以在涡轮316的上游联接到排气道304(例如,235),以向位于压缩机314的下游的发动机进气岐管提供高压EGR(HP-EGR)。EGR阀352可以在EGR通道380和进气道342的接合点处联接到EGR通道380。可以打开EGR阀352以准许受控量的排气去往压缩机出口,以实现合意的燃烧和排放控制性能。EGR阀352可以被配置成连续可变阀或开/关阀。在其他实施方案中,发动机系统可以另外或替代地包括低压EGR(LP-EGR)流动路径,其中从涡轮316的下游抽吸排气并且将排气再循环到位于压缩机314的上游的发动机进气岐管。
一个或多个传感器可以联接到EGR通道380以便提供关于EGR的组成和条件的细节。举例来说,可以提供用于确定EGR的温度的温度传感器368,可以提供用于确定EGR的压力的压力传感器369,可以提供用于确定EGR的湿度或水分的湿度传感器(未示出),并且可以提供用于估计EGR的空燃比的空燃比传感器(未示出)。替代地,可以通过联接到压缩机入口的一个或多个温度传感器、压力传感器、湿度传感器和空燃比传感器来推断出EGR条件。
多个传感器,包括排气温度传感器328(例如,233)、排气传感器326(例如,237)和排气压力传感器329,可以联接到主排气道304。排气传感器可以是线性氧传感器或UEGO(通用或大范围排气氧气)、二态氧传感器或EGO、HEGO(经过加热的EGO)、NOx、HC或CO传感器。
发动机系统308可以还包括如上文所论述的控制系统214。控制系统214示出为从多个传感器216(在本文描述所述多个传感器的各种示例)接收信息并且将控制信号发送到多个致动器218(在本文描述所述多个致动器的各种示例)。作为一个示例,传感器216可以包括定位在涡轮316的上游的排气传感器326、MAP传感器324、排气温度传感器328、排气压力传感器329、压缩机入口温度传感器358、压缩机入口压力传感器356、环境湿度传感器357、IAT传感器351、发动机冷却剂温度传感器等。其他传感器,例如额外的压力传感器、温度传感器、空气/燃料比率传感器和成分传感器,可以联接到发动机系统308中的各个位置。
致动器281可以包括(例如)电动增压器旁通阀361、节气门320、电动增压器致动器355b、EGR阀352、废气门致动器392和燃料喷射器366。控制系统214可以包括控制器212。控制器212可以从各种传感器接收输入数据,处理所述输入数据,并且响应于经过处理的输入数据基于在其中编程的对应于一个或多个例程的指令或代码来触发各种致动器。
此外,类似于发动机系统208,发动机系统308可以是具有可用于一个或多个车辆车轮130的多个转矩源的混合动力车辆。举例来说,车辆系统308可以包括电机341,还称为马达或马达/发电机。曲轴374(例如,274)可以在接合一个或多个离合器346(例如,246)时经由传动装置343(例如,243)将发动机310和电机联接到车轮331(例如,130)。电机341(例如,241或120)可以从如上文所论述的牵引电池347(例如,247或150)接收电力。曲轴374可以包括曲轴传感器349(例如,249)。
此外,发动机系统308可以经由滤罐冲洗阀(CPV)394(例如,261)而联接到蒸发式排放系统(在图3处未示出,但参见图2的251)。虽然在图3处未说明蒸发式排放系统和燃料系统的细节,但可以理解,此类系统的部件与在上文在图2处描绘的部件相同。
图4A和图4B示出可以用于颠倒电动马达(例如,120)的转动定向的示例性电路400。可以使用此类电路使发动机(例如,110)在正向(例如,与在发动机操作以燃烧空气和燃料时相同的方向)方向或反向方向上转动,且/或可以使用此类电路使电动压缩机(例如,355)在正向方向(例如,其中将压缩空气运送到发动机和排气系统)或反向方向上转动。因此,电路400示意性地描绘可以用于在第一(正向)方向上以及替代地在第二(反向)方向上运行马达410(例如,120和/或241、341)的H桥电路。电路400包括第一(LO)侧420和第二(HI)侧430。侧420包括晶体管421和422,而侧430包括晶体管431和432。电路400还包括电源440。
在图4A中,激活(激励)晶体管421和432,同时断开晶体管422和431。在此配置中,马达410的左边引线451连接到电源440,并且马达410的右边引线452接地。以此方式,马达400可以在正向(或者默认)方向上运行。当经由马达在正向方向上操作发动机时,所述发动机可以处于最初燃烧开始的转动起动模式。另外和/或替代地,当经由马达在正向方向上操作发动机时,所述发动机(和马达或另一马达)可以处于用于驱动车辆的驱动模式。可以理解,在一些示例中,发动机可以在车辆静止的条件下在正向(例如,默认)方向上转动,并且仅希望发动机在不燃烧的情况下在正向方向上转动或旋转。
在图4B中,激活(激励)晶体管422和431,同时断开晶体管421和432。在此配置中,马达410的右边引线452连接到电源440,并且马达410的左边引线451接地。以此方式,马达410可以在反向方向上运行。
因此,对图1至图4B的描述可以实现一种用于混合动力车辆的系统,所述系统包括发动机,所述发动机包括进气口和排气系统,其中排气催化剂可以定位在所述排气系统中,其中电加热器可以被配置成加热所述排气催化剂,其中进气温度传感器可以定位在所述进气口中,并且其中节气门可以定位在所述进气口中。此类系统可以还包括将指令存储在非暂时性存储器中的控制器,所述指令在执行时致使所述控制器命令完全打开所述节气门,并且于在不启动所述电加热器的情况下将第一空气流从所述排气系统运送到所述进气口时经由进气温度传感器获得基线进气温度。所述控制器可以存储用于进行以下操作的其他指令:于在启动所述电加热器的情况下将第二空气流从所述排气系统运送到所述进气口时获得测试进气温度。所述控制器可以存储用于进行以下操作的其他指令:响应于所述测试进气温度低于阈值进气温度而指示所述电加热器已劣化,所述阈值进气温度设定成大于所述基线进气温度的预定量。
此类系统可以还包括马达,并且所述控制器可以存储用于进行以下操作的其他指令:通过经由所述马达使发动机在未加注燃料的情况下以预定发动机转速在反向上旋转而将所述第一空气流和所述第二空气流从所述排气系统运送到所述进气口。
在一些示例中,此类系统可以还包括定位在所述排气系统中的涡轮,所述涡轮机械地联接到定位在所述进气口中的压缩机。在一些示例中,电动增压器可以定位在位于所述压缩机的下游的所述进气口中。此外,在一些示例中,所述系统可以还包括用于将排气再循环到所述进气口的排气再循环通道,所述排气再循环通道包括排气再循环阀。在一些示例中,废气门通道可以与所述涡轮并联地定位,所述废气门通道包括废气门阀。在此示例中,所述控制器可以存储用于进行以下操作的其他指令:通过经由所述马达使所述电动增压器在反向上启动并且维持所述发动机停止旋转,并且通过命令打开所述废气门阀和所述排气再循环阀,而将所述第一空气流和所述第二空气流从所述排气系统运送到所述进气口。
现在转向图5,示出用于执行对被配置成加热排气催化剂的电加热器的诊断的示例性方法500的高级流程图。将参考在本文描述并且在图1至图4B中示出的系统来描述方法500,但将了解,可以在不脱离本公开的范围的情况下将类似方法应用于其他系统。用于实行方法500和本文包括的方法的其余部分的指令可以由控制器(例如,图2的控制器212)基于存储在非暂时性存储器中的指令并且结合从发动机系统的传感器接收到的信号来执行,所述传感器例如为在图1至图4B中描述的温度传感器、压力传感器和其他传感器。根据本文描述的方法,所述控制器可以采用致动器,例如马达/发电机(例如,241或341)、节气门(例如,262或320)、燃料喷射器(例如,266或366)、第一VDE致动器(例如,276或376)、第二VDE致动器(例如,277或377)、电动增压器(例如,355)、EGR阀(例如,352)、废气门致动器(例如,392)、电动增压器旁通阀(例如,361)、电加热器致动器(例如,256a或327a)等。
方法500开始于505并且可以包括评估操作条件。可以估计、测量和/或推断操作条件,并且所述操作条件可以包括:一个或多个车辆条件,例如车辆速度、电池荷电状态等;各种发动机条件,例如发动机状态(开或关)、发动机负荷、发动机温度、发动机转速、扭矩需求、排气空燃比等;各种燃料系统条件,例如燃料水平、燃料类型、燃料温度等;各种蒸发式排放系统条件,例如燃料蒸气滤罐负荷、燃料箱压力等;以及各种环境条件,例如环境温度、湿度、气压等。
前进到510,方法500可以包括指示是否满足用于执行电加热器诊断的条件,其中电加热器诊断提供关于电加热器(例如,256或327)是否正在如期望进行运作的信息。在510处满足条件可以包括发动机温度低于阈值发动机温度,使得电加热器诊断不会由于因为除了电加热器之外的来源而引起的发动机热而复杂化。在510处满足条件可以另外或替代地包括远程起动事件的指示,其中经由(例如)座椅测力传感器、门感测技术、车载摄像机等进一步指示车辆未被占用。在一些示例中,在510处满足条件可以包括控制器的唤醒事件,其中所述唤醒事件对应于已经进行特定安排以便执行电加热器诊断的唤醒事件。举例来说,可以在(例如)其中使控制器置于休眠的切断事件之后的预定持续时间内安排所述唤醒事件。例如,所述预定持续时间可以包括预测导致发动机的温度下降到阈值发动机温度以下的持续时间。此外,响应于唤醒事件而满足条件可以还包括车辆未被占用的指示。
在510处满足条件可以另外或替代地包括电加热器未如期望进行运作的指示。在一些示例中,满足条件可以另外或替代地包括自从已经执行先前的电加热器诊断以来已经经过预定时间量的指示。在510处满足条件可以另外或替代地包括进气温度(IAT)传感器(例如,257或351)正在如期望进行运作的指示,并且除了电加热器的潜在劣化之外不存在发动机劣化的指示。
如果在510处尚未指示满足用于执行电加热器诊断的条件,那么方法500可以前进到515。在515处,方法500可以包括维持当前的车辆操作参数。举例来说,如果在指示未满足用于执行电加热器诊断的条件时车辆不在操作中,那么可以使车辆维持在其停用状态。如果车辆在操作中,例如其中在具有或没有经由车载能量存储装置提供的补充能量的情况下发动机操作以燃烧空气和燃料,或者其中车辆仅经由电力被推进,那么可以维持此类条件。方法500随后可以结束。
替代地,在510处,如果指示满足用于执行电加热器诊断的条件,那么方法500可以前进到520。在520处,方法500可以包括指示车辆是否配备有定位在车辆的发动机的进气口中的电动增压器(例如,355)。如果车辆未配备有电动增压器,那么方法500可以前进到525。虽然未明确说明,但在一些示例中,如果车辆配备有电动增压器,但指示电动增压器已劣化,那么方法500可以类似地前进到525。在525处,方法500可以包括根据在图6处描绘的方法来执行电加热器诊断。替代地,如果车辆配备有电动增压器(其中指示电动增压器如期望或预期进行运作),那么方法500可以从步骤520前进到530,并且可以包括根据在图7处描绘的方法来执行电加热器诊断。简言之,根据图7的方法执行电加热器诊断可以比图6的方法更节能。因此,在可能的情况下,可以优先利用图7的方法来执行电加热器诊断。举例来说,如将在下文论述详细,图6的方法可以包括使发动机在反向定向上旋转以执行诊断,而图7的方法包括使电动增压器在反向定向上旋转以执行诊断。使电动增压器在反向上旋转可以比使整个发动机在反向上旋转更节能,并且因此在可能的情况下,可以根据图7的方法执行此类诊断。
在执行电加热器诊断(下文提供其细节)之后,方法500可以前进到535,并且可以包括依据所执行以确定电加热器是否正在如期望进行运作的诊断来更新车辆操作参数。方法500随后可以结束。
现在转向图6,示出用于通过使车辆的发动机在未加注燃料的情况下在反向上转动来执行电加热器诊断的方法600。更具体来说,可以在以下情形下执行方法600:其中指示满足用于执行电加热器诊断的条件,并且其中进一步指示车辆不包括定位在发动机的进气口中的电动增压器或者所述电动增压器已劣化,如上文在图5处所论述。
方法600可以从在图5处描绘的方法500继续下去,并且因此,参考在本文描述并且在图1至图2和图4A至图4B中示出的系统来描述方法600。更具体来说,因为方法600依赖于没有电动增压器(或者已劣化的增压器)的车辆,所以将关于图2而不是关于图3来论述方法600。用于实行方法600的指令可以经由控制器(例如,212)并且结合从发动机系统的传感器接收到的信号来执行,所述传感器例如为在图1至图4B中描述的温度传感器、压力传感器和其他传感器。根据本文描述的方法,控制器可以采用致动器,例如马达/发电机(例如,241)、节气门(例如,262)、燃料喷射器(例如,266)、电加热器致动器(例如,256a)等。
方法600开始于605,并且可以包括将电加热器维持在关闭配置。更具体来说,控制器可以将信号发送到电加热器致动器(例如,256a),以致动所述电加热器致动器维持关闭。前进到608,方法600可以包括命令打开节气门。举例来说,命令打开所述节气门可以包括命令将所述节气门打开至完全打开或最大程度地打开的配置。此外,虽然未明确说明,但在608处,方法600可以包括经由命令或维持CPV关闭,并且在其中车辆包括EGR能力的情形下可以命令或维持EGR阀关闭,来密封发动机的进气岐管而免受蒸发式排放系统影响。
前进到610,方法600可以包括使发动机在反向上旋转第一预定持续时间。例如,可以由马达/发电机(例如,241或120)使用H桥电路以实现反向发动机旋转来执行使发动机在反向上旋转。虽然未明确说明,但可以理解,使发动机在反向上旋转可以还包括联接到发动机的每个气缸的进气门和排气门进行操作以打开和关闭。换句话说,即使发动机是能够密封个别发动机气缸的VDE发动机,但此类气缸可以在进气门和排气门在使发动机在反向上旋转期间用于打开和关闭的情况下保持未密封。更具体来说,通过使发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转并且进气门和排气门进行操作以在所述旋转期间打开和关闭,可以在排气口中建立真空(例如,相对于大气压力的负压力),而在进气口中建立正压力(例如,相对于大气压力的正压力)。因此,可以将空气流从排气口引导或运送到进气口。可以理解,在维持电加热器关闭时从排气口运送到进气口的空气流可以包括第一空气流。使发动机在反向上旋转的预定持续时间可以包括经过预先确定长到足以在使发动机在反向上旋转期间获得所述发动机的所述进气口中的可靠的基线温度数据的持续时间。此外,可以理解,使发动机在反向上旋转可以包括与当使发动机在燃烧空气和燃料时在正向方向上旋转时的方向相反的方向。此外,在610处使发动机在反向上旋转可以包括将发动机转速(例如,发动机RPM)控制至预定转速,命令马达/发电机达到预定功率电平等。
前进到615,在使发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转的情况下,并且在命令完全打开节气门的情况下,方法600可以包括监测IAT传感器(例如,257)。举例来说,在615处监测IAT传感器可以包括周期性地(例如,每秒、每5秒等)获得读数,以获得IAT传感器的第一基线响应。在一些示例中,可以对经由IAT传感器获得的所有测量结果进行平均或以其他方式进行处理,以获得平均的或以其他方式经过处理的第一基线IAT响应。
于在615处获得第一基线响应(在本文还被称为基线温度或基线进气温度)的情况下,方法600可以前进到620。在620处,方法600可以包括将第一基线响应存储在控制器处。在625处,方法600可以包括维持节气门打开(以及维持CPV和EGR阀(在包括的情况下)关闭)。此外,在625处,方法600可以包括使发动机维持在反向上旋转。可以使发动机维持以与用于获得第一基线响应的发动机转速相同的发动机转速在反向上旋转,且/或可以包括在与用于获得第一基线响应的功率电平相同的功率电平下操作马达/发电机。
于在625处维持节气门打开并且继续使发动机在反向上旋转的情况下,方法600可以前进到630。在630处,方法600可以包括启动联接到排气催化剂(例如,270)的电加热器(例如,256)。例如,可以将电加热器启动至预定功率电平。此类预定功率电平可以包括其中经由电加热器产生的热量足以使得能够在所预期的稳健结果下执行根据方法600的电加热器诊断的电平。换句话说,所述预定功率电平可以包括阈值热输出,其中如果启动电加热器以产生阈值热输出,假如电加热器正在如期望或预期进行运作,那么可以预期来自IAT传感器的期望的响应。在一些示例中,在启动所述电加热器的情况下从排气口运送到进气口的空气流在本文被称作第二空气流。
因此,前进到635,方法600可以包括指示IAT传感器的响应(在本文被称作测试温度,或测试进气温度,或测试响应)是否大于第一阈值IAT响应(在本文还被称为第一阈值,或阈值温度)。例如,可以依据第一基线响应来设定所述第一阈值IAT响应。更具体来说,所述第一阈值IAT响应可以被设定成高于所述第一基线响应的预定量,其中所述更高的预定量可以包括比在电加热器正在如期望进行运作的前提下可以预期或预测的所述第一基线响应高的量。因此,所述第一阈值IAT响应可以进一步随电加热器的预期输出而变。
因此,如果在635处IAT响应不大于第一阈值IAT响应,那么方法600可以前进到640。在640处,方法600可以包括指示第二预定持续时间是否已经流逝。在一些示例中,所述第二预定持续时间可以包括与所述第一预定持续时间相同的持续时间。然而,在其他示例中,所述第二预定持续时间可以包括长于或短于所述第一预定持续时间的持续时间。可以理解,所述第二预定持续时间可以包括其中在电加热器正在如期望进行运作的情况下可以预期大于所述第一阈值IAT响应的IAT响应的持续时间。
在640处,如果所述第二预定持续时间尚未流逝,那么方法600可以返回到635并且可以包括继续监测IAT传感器响应。替代地,如果在640处指示第二预定持续时间已经流逝,那么方法600可以前进到645。在645处,方法600可以包括指示电加热器未如期望进行运作,或者换句话说,电加热器已劣化至少某一程度。例如,可以将此类指示存储在控制器处。
返回到635,另一方面,如果指示IAT响应大于所述第一阈值IAT响应,那么方法600可以前进到660。在660处,方法600可以包括指示电加热器正在如期望进行运作。例如,可以将此类指示存储在控制器处。
无论指示电加热器是如期望进行运作(步骤660)还是指示电加热器已劣化(步骤645),方法600可以前进到650。在650处,方法600可以包括停止使发动机在反向上旋转,停用电加热器,并且可以还包括使节气门返回到默认位置,或者换句话说,使节气门返回到在被命令完全打开之前所述节气门所处的位置。方法600随后可以前进到655,其可以包括返回到方法500的步骤535。
因此,在方法500的535处,方法500可以包括依据电加热器诊断的结果来更新车辆操作参数。更具体来说,在指示加热器已劣化的情况下,随后在535处,方法500可以包括照亮车辆的仪表板处的故障指示灯(MIL),以向车辆操作者警告维修车辆的请求。此外,如果指示加热器已劣化,那么可以在535处采取减轻动作。举例来说,对于配备有启动/停止特征的车辆,可以调整所述启动/停止特征以使得仅在有可能或预测排气催化剂的温度将在所述启动/停止事件的持续时间内保持在预定催化剂温度以上的情况下才使发动机停止,使得在其中排气催化剂低于所述预定催化剂温度的条件下可以不请求发动机在此类事件下起动。此类指示可以基于在所学习的驾驶例程期间的所学习的S/S事件持续时间,并且可以进一步随与经由车辆的控制器无线检索的交通条件相关的信息而变。在一些示例中,此类减轻动作可以另外随环境温度而变。举例来说,较冷的条件可以使得排气催化剂温度在特定S/S事件期间更有可能减小到预定催化剂温度以下。替代地,在指示电加热器如期望进行运作的情况下,随后在535处更新车辆操作参数可以包括将车辆操作参数维持在它们的当前状态。方法500随后可以结束。
现在转向图7,其描绘用于在其中车辆系统包括电动增压器(例如,355)的条件下执行发动机加热诊断的方法700。方法700接图5继续,并且因此,将参考在本文描述并且在图1以及图3至图4B中示出的系统来描述方法700。更具体来说,因为方法700依赖于具有电动增压器的车辆,所以将关于图3而不是关于图2来描述方法700。用于实行方法700的指令可以经由控制器(例如,212)并且结合从发动机系统的传感器接收到的信号来执行,所述传感器例如为在图1至图4B中描述的温度传感器、压力传感器和其他传感器。根据本文描述的方法,所述控制器可以采用致动器,例如马达/发电机(例如,341)、节气门(例如,320)、燃料喷射器(例如,366)、第一VDE致动器(例如,376)、第二VDE致动器(例如,377)、电加热器致动器(例如,327a)、电动增压器致动器(例如,355b)、电动增压器旁通阀(例如,361)、EGR阀(例如,352)、废气门致动器(例如,392)等。
方法700开始于705,并且可以包括将电加热器维持在关闭配置。前进到710,方法700可以包括密封发动机气缸。更具体来说,对于配备有VDE发动机的车辆,在710处密封发动机气缸可以包括控制器将信号发送到第一VDE致动器和第二VDE致动器,从而将联接到每个气缸的进气门和排气门致动关闭。以此方式,可以密封所有发动机气缸。
可以理解,在一些示例中,在不脱离本公开的范围的情况下,可以在不密封发动机气缸的情况下执行图7的方法。更具体来说,如将在下文论述,图7的方法描绘将空气流运送到发动机周围的方法。通过密封发动机气缸,可以有效地防止此类空气流以任何方式行进穿过发动机。然而,如果不能密封发动机气缸,那么发动机仍然表示对空气流的较大约束,并且因此运送到发动机周围的空气流可以包括对此类流的最没有约束的路径,并且因此,即使发动机气缸不可以容易密封,也可以执行如将在下文更详细地论述的此类方法。
前进到715,方法700可以包括命令打开废气门(例如,391),命令打开EGR阀(例如,352),并且命令打开节气门(例如,320)。虽然未明确说明,但在715处,方法700可以还包括命令或维持电动增压器旁通阀(例如,361)关闭。此外,可以理解,命令打开节气门、废气门和EGR阀可以包括命令所述节气门、废气门和EGR阀达到完全打开的配置。另外,虽然未明确说明,但可以理解,在715处,方法700可以包括命令或维持CPV(例如,394)关闭。
在节气门、废气门和EGR阀各自被命令达到完全打开位置的情况下,可以理解,对于从进气口到排气口的空气流存在低约束路径。更具体来说,可以经由打开的废气门将空气流运送到约束性涡轮的周围,并且经由打开的EGR阀将空气流运送到约束性发动机的周围。
前进到720,方法700可以包括在反向定向上启动电动增压器。更具体来说,马达(例如,341或120)可以经由如上文关于图4A至图4B描述的H桥电路来控制电动增压器在反向定向上旋转。可以理解,当在正向方向或定向上启动时,可以在进气岐管和排气口中建立相对于大气压力的正压力,而可以于在电动增压器的上游的进气道中形成真空(相对于大气压力的负压力)。替代地,当在反向定向上启动电动增压器时,可以在进气岐管和排气系统中形成相对于大气压力的负压力,而可以在进气道中在电动增压器的上游形成相对于大气压力的正压力。以此方式,可以将大气空气带入排气道中并且运送到涡轮的周围(经由打开的废气门)和发动机的周围(经由打开的EGR阀),并且运送到进气口。
在720处在反向定向上启动电动增压器可以包括在预定功率电平下启动电动增压器,使电动增压器以预定转速(例如,预定RPM)旋转等。此外,在720处在反向定向上启动电动增压器可以包括在反向定向上启动电动增压器并持续第三预定持续时间。此外,如上文所论述,在其中电加热器是关闭的条件下从排气口到进气口的空气流可以包括第一空气流。
因此,前进到725,方法700可以包括监测IAT传感器(例如,351)以获得IAT传感器的第二基线响应(在本文还被称为基线温度或基线进气温度)。举例来说,在725处监测IAT传感器可以包括周期性地(例如,每秒、每5秒等)获得读数,以获得IAT传感器的第二基线响应。在一些示例中,可以对经由IAT传感器获得的所有测量结果进行平均或以其他方式进行处理,以获得平均的或以其他方式经过处理的第二基线IAT响应。
于在725处获得第二基线响应的情况下,方法700可以前进到730。在730处,方法700可以包括将第二基线(基线温度或基线进气温度)存储在控制器处。前进到735,方法700可以包括维持废气门、节气门和EGR阀打开。此外,在735处,方法700可以包括维持发动机气缸密封(在适用时)。此外,在735处,方法700可以包括维持电动增压器在预定功率电平或预定转速下启动。换句话说,可以理解,在735处,方法700可以包括维持电动增压器在与在获得第二基线响应时启动电动增压器所处的预定转速和/或功率电平相同的预定转速和/或功率电平下启动。
前进到740,方法700可以包括启动联接到排气催化剂的电加热器。类似于上文在图6处论述的内容,可以将电加热器启动至预定功率电平,所述预定功率电平包括其中经由电加热器产生的热量足以使得能够在所预期的稳健结果下执行根据方法700的电加热器诊断的功率电平。换句话说,所述预定功率电平可以包括阈值热输出,其中如果启动电加热器以产生阈值热输出,假如电加热器正在如期望或预期进行运作,那么可以预期来自IAT传感器的期望的响应。如上文所论述,在其中电加热器被启动的条件下从排气口到进气口的空气流可以包括第二空气流。
因此,前进到745,方法700可以包括指示IAT传感器的响应是否大于第二阈值IAT响应(在本文还被称为测试温度或测试进气温度)。例如,可以依据第二基线响应来设定所述第二阈值IAT响应。更具体来说,所述第二阈值IAT响应可以被设定成高于所述第二基线响应的预定量,其中所述更高的预定量可以包括比在电加热器如期望进行运作的前提下可以预期或预测的所述第二基线响应高的量。在一些示例中,可以另外依据电加热器的预测或预期的热输出来设定第二阈值IAT响应。
因此,如果在745处IAT响应不大于第二阈值IAT响应,那么方法700可以前进到750。在750处,方法700可以包括指示第四预定持续时间是否已经流逝。在一些示例中,所述第四预定持续时间可以包括与所述第三预定持续时间相同的持续时间。然而,在其他示例中,所述第四预定持续时间可以包括长于或短于所述第三预定持续时间的持续时间。可以理解,所述第四预定持续时间可以包括其中在电加热器正在如期望进行运作的情况下可以预期大于所述第二阈值IAT响应的IAT响应的持续时间。
在750处,如果所述第四预定持续时间尚未流逝,那么方法700可以返回到745并且可以包括继续监测IAT传感器响应。替代地,如果在750处指示第四预定持续时间已经流逝,那么方法700可以前进到755。在755处,方法700可以包括指示电加热器未如期望进行运作,或者换句话说,电加热器已劣化至少某一程度。例如,可以将此类指示存储在控制器处。
返回到745,另一方面,如果指示IAT响应大于所述第二阈值IAT响应,那么方法700可以前进到770。在770处,方法700可以包括指示电加热器正在如期望进行运作。例如,可以将此类指示存储在控制器处。
无论指示电加热器是如期望进行运作(步骤770)还是指示电加热器已劣化(步骤755),方法700可以前进到760。在760处,方法700可以包括停止使电动增压器在反向上操作,停用电加热器,并且可以还包括使节气门返回到默认位置,或者,使节气门返回到在被命令完全打开之前所述节气门所处的位置。此外,在760处,方法700可以包括命令关闭废气门并且命令关闭EGR阀。方法700随后可以前进到765,其可以包括返回到方法500的步骤535。
因此,在方法500的535处,方法500可以包括依据电加热器诊断的结果来更新车辆操作参数。更具体来说,在指示加热器已劣化的情况下,随后在535处,方法500可以包括照亮车辆的仪表板处的故障指示灯(MIL),以向车辆操作者警告维修车辆的请求。此外,如果指示加热器已劣化,那么可以在535处采取减轻动作。举例来说,如上文所论述,对于配备有启动/停止特征的车辆,可以调整所述启动/停止特征以使得仅在有可能排气催化剂的温度将在所述启动/停止事件的持续时间内保持在预定催化剂温度以上的情况下才使发动机停止,使得在其中排气催化剂低于所述预定催化剂温度的条件下可以不请求发动机在此类事件下起动。在指示电加热器如期望进行运作的情况下,随后在535处更新车辆操作参数可以包括将车辆操作参数维持在它们的当前状态。方法500随后可以结束。
因此,图5至图7的流程图可以实现一种方法,所述方法包括通过以下操作来诊断被配置成增加定位在车辆的发动机的排气系统中的排气催化剂的温度的电加热器:启动所述电加热器;将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的进气口;以及基于所述进气口中的测试温度低于阈值温度而指示所述电加热器已劣化。
在一个示例中,此类方法可以包括在启动所述电加热器之前在不启动所述电加热器的情况下将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的所述进气口,以获得所述发动机的所述进气口中的基线温度,并且其中所述阈值温度是大于所述基线温度的预定量。如所论述,获得所述基线温度和所述测试温度可以经由进气温度传感器。
在其中发动机包括定位在所述发动机的所述进气口中的电动增压器的示例中,此类方法可以包括经由在反向定向上启动所述电动增压器以向所述排气系统施加相对于大气压力的负压力来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口。
在其中所述发动机不包括所述电动增压器或者其中指示所述电动增压器已劣化的示例中,此类方法可以包括经由使所述发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转以向所述排气系统施加相对于大气压力的负压力来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口。
无论是经由使所述发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转还是经由在反向定向上启动所述电动增压器而将空气流从所述排气系统运送到所述进气口,此类方法可以还包括命令完全打开定位在所述进气口中的节气门,以便将空气流从所述排气系统运送到所述进气口。
在其中经由在反向上启动所述电动增压器来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口的情形下,此类方法可以还包括:命令打开定位在排气再循环通道中的排气再循环阀;命令打开定位在废气门通道中的废气门阀,所述废气门通道被配置成绕过定位在所述排气系统中的涡轮;以及命令关闭电动增压器旁通阀,所述电动增压器旁通阀被配置成与所述电动增压器并联并且进一步被配置成在命令打开电动旁通阀时使得空气流能够绕过所述电动增压器。在此类方法的一些示例中,所述方法可以还包括经由命令关闭联接到所述发动机的所有气缸的进气门和排气门来密封所述发动机的所有气缸。
在此类方法的一个示例中,诊断电加热器可以包括密封蒸发式排放系统而免受所述发动机的所述进气口影响,所述蒸发式排放系统被配置成从车辆的燃料系统捕集燃料蒸气并且存储所述燃料蒸气。
此外,在一些示例中,所述车辆可以包括经由车辆操作者操作的车辆,而在其他示例中,所述车辆可以包括自主车辆。无论是经由车辆操作者来操作所述车辆还是在所述车辆包括自主车辆的情况下,根据此类方法来诊断电加热器可以包括其中指示所述车辆未被占用的条件。举例来说,可以利用座椅测力传感器、门传感器、车载摄像机等来推断出车辆占用情况。
此外,在此类方法中,所述发动机可以配备有启动/停止特征,所述启动/停止特征响应于在所述发动机正在燃烧空气和燃料时满足一组预定条件而自动地停止所述发动机。此外,在其中指示所述电加热器已劣化的示例中,此类方法可以包括在预测所述排气催化剂的温度将在启动/停止事件期间下降到阈值排气催化剂温度以下的情况下,更新所述启动/停止特征以防止所述发动机在所述启动/停止事件下停止。
在另一示例中,图5至图7的流程图可以实现一种方法,所述方法包括经由以下方式来诊断联接到定位于车辆的发动机的排气系统中的排气催化剂的电加热器:在其中在不启动所述电加热器的情况下将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的进气口的条件下获得所述进气口中的基线温度,并且随后在其中在启动所述电加热器的情况下将所述空气流从所述排气系统运送到所述进气口的条件下获得所述发动机的所述进气口的测试温度,其中诊断所述电加热器包括响应于所述测试温度大于阈值温度而指示所述电加热器正在如期望进行运作。
在此类方法中,可以将所述阈值温度设定为大于所述基线温度的预定量,并且其中比所述基线温度大的所述预定量随着所述电加热器在被启动时的输出而变。
在此类方法中,所述方法可以包括,在第一条件下,以第一模式操作所述车辆,在所述第一模式中,将所述空气流从所述排气系统运送到所述进气口是经由定位在所述发动机的所述进气口中的电动增压器并且其中控制所述电动增压器以在反向定向上操作。替代地,第二条件可以包括以第二模式操作所述车辆,在所述第二模式中,将所述空气流从所述排气系统运送到所述进气口是经由使所述发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转。
在此类方法中,所述方法可以包括在其中所述车辆包括未指示已劣化的电动增压器的条件下或者在其中所述车辆包括电动增压器并且车载电池的荷电状态低于阈值的条件下以所述第一模式操作所述车辆,并且在其中所述车辆未配备有所述电动增压器的条件下或者在其中指示所述电动增压器已劣化的条件下以所述第二模式操作所述车辆。
在此类方法中,以所述第一模式和所述第二模式操作所述车辆可以包括在其中所述车辆包括电动增压器的条件下命令完全打开定位在所述发动机的所述进气口中的节气门,所述节气门定位在所述电动增压器的下游。
在此类方法中,以所述第一模式将所述空气流从所述排气系统运送到所述进气口可以包括:运送所述空气流以使得所述空气流绕过定位在所述排气系统中的涡轮并且另外绕过所述发动机。替代地,以所述第二模式将所述空气流从所述排气系统运送到所述进气口可以包括运送所述空气流穿过所述发动机。
现在转向图8,示出用于根据图5至图6的方法来执行电加热器诊断的示例性时间线800。更具体来说,示例性时间线800描绘其中经由使发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转来执行所述电加热器诊断的示例。因此,将关于图1至图2以及图4A至图4B的系统来论述时间线800。时间线800包括曲线图805,所述曲线图随时间指示是否满足用于执行电加热器(EH)测试诊断的条件。时间线800还包括曲线图810,所述曲线图随时间指示所述发动机是在正向(fwd)方向还是反向(rev)方向上旋转还是不在旋转(关闭)。时间线800还包括曲线图815,所述曲线图随时间指示IAT传感器(例如,257)的响应。线816表示第一基线响应,并且线817表示如上文关于图5至图6所论述的第一阈值IAT响应。时间线800还包括曲线图820,所述曲线图随时间指示节气门(例如,262)的位置。可以理解,所述节气门可以打开(例如,完全打开)或关闭(例如,完全关闭),或者可以在其间某处。时间线800还包括曲线图825,所述曲线图随时间指示电加热器的状态。电加热器可以随时间开启或关闭。时间线800还包括曲线图830,所述曲线图随时间指示电加热器是已劣化(是)还是未劣化(否)。
在时间t0处,未指示满足用于执行电加热器诊断的条件(曲线图805)。发动机关闭(曲线图810),节气门处于默认位置(曲线图820),或者恰在发动机关闭事件之前节气门所处的位置,电加热器关闭(曲线图825),并且尚未存在电加热器已劣化的指示(曲线图830)。因此,可以理解,车辆处于切断条件,并且可以进一步理解,维持车辆控制器处于休眠模式。因此,IAT传感器可能不在有效地取得进气温度的读数,然而,出于清楚起见,在时间t0处指示进气温度(曲线图815)。
在时间t1处,指示满足用于执行电加热器诊断的条件。更具体来说,可以理解,在时间t1处,将车辆的控制器触发至唤醒模式,以便执行电加热器诊断。换句话说,可以理解,在先前的切断事件下安排电加热器诊断,使得在控制器处设定定时器,从而在时间t1处触发所述控制器以从休眠模式苏醒。此外,在时间t1处,可以理解满足其他条件,例如关于方法500的步骤510详细描述的条件。
于在时间t1处满足用于执行电加热器诊断的条件的情况下,命令节气门到达完全打开位置。接下来,在时间t2处,命令发动机经由马达(例如,120或241)在反向上旋转。虽然未明确说明,但可以理解,可以控制发动机以预定转速或预定发动机RPM旋转,并且可以还包括命令所述马达达到预定功率电平等。此外,可以理解,使发动机在反向上旋转包括使发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转。
在发动机在反向上旋转的情况下并且在命令完全打开节气门的情况下,在时间t2和t3之间记录IAT传感器响应。记录时间t2和t3之间的IAT传感器响应导致获得经由线816表示的第一基线响应并且将所述第一基线响应存储在控制器处。
在已经在时间t3处获得第一基线响应的情况下,启动电加热器(曲线图825)。如所论述,可以将电加热器启动至预定功率电平,以便产生阈值热输出(假如电加热器正在如期望进行运作)。
于在时间t3处启动所述电加热器的情况下,并且在维持节气门完全打开的情况下并且在维持使发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转的情况下,再次在时间t3和t4之间监测IAT传感器。在时间t3和t4之间,IAT响应未达到或超过第一阈值IAT响应(由线817表示),其中依据第一基线响应(并且在一些示例中依据预期的电加热器输出)来设定所述第一阈值IAT响应,如上文所论述。在时间t4处,可以理解,第二预定阈值持续时间流逝(参见方法600的步骤640)。因为IAT响应未在所述第二预定阈值持续时间流逝之前达到或超过所述第一阈值IAT响应,所以在时间t4处指示电加热器已劣化(曲线图830)。因为在时间t4处指示电加热器已劣化,所以不再指示满足用于执行诊断的条件(曲线图805),停用或关闭发动机(曲线图810),节气门在执行所述诊断之前返回到其位置(曲线图820),并且停用电加热器(曲线图825)。在时间t4和t5之间,可以理解,使控制器返回到休眠操作模式。
现在转向图9,示出示例性时间线900,其描绘在其中车辆包括电动增压器的条件下用于执行电加热器诊断的时间线。此外,示例性时间线900描绘其中车辆发动机包括能够密封发动机气缸的可变排量发动机的示例。因为时间线900描绘其中所述车辆包括电动增压器的示例,所以将关于图1以及图3至图4B并且关于图5和图7的方法来论述时间线900。时间线900包括随时间指示是否满足用于执行电加热器测试诊断的条件的曲线图905,以及随时间指示发动机状态(例如,在正向(fwd)方向或反向(rev)方向上旋转,或关闭)的曲线图910。时间线900还包括随时间指示发动机的气缸是被密封还是未密封的曲线图915。可以理解,被密封的气缸包括气缸的进气门和排气门都处于完全关闭配置的气缸。
时间线900还包括曲线图920,所述曲线图随时间指示IAT传感器(例如,351)的响应。随着进气温度上升,IAT传感器响应可以增加(+),并且随着进气温度减小,IAT传感器响应可以减小(-)。线921表示第二基线响应(参见方法700的步骤725),并且线922表示第二阈值IAT响应(参见方法700的步骤745)。
时间线900还包括指示电加热器(例如,327)是开启还是关闭的曲线图925,指示废气门(例如,391)是完全打开还是完全关闭的曲线图930,指示节气门(例如,320)是完全打开还是完全关闭的曲线图935,指示EGR阀(例如,352)是完全打开还是完全关闭的曲线图940,以及随时间指示电动增压器的状态的曲线图945。可以随时间使电动增压器在正向方向(fwd)、反向方向(rev)上旋转,或者可以关闭。时间线900还包括曲线图950,所述曲线图随时间指示是否指示电加热器已劣化(是)还是未劣化(否)。
在时间t0处,尚未指示满足用于执行电加热器(EH)诊断的条件(曲线图905)。发动机关闭(曲线图910),并且未有效地密封发动机的气缸(曲线图915)。电加热器关闭(曲线图925),废气门关闭(曲线图930),EGR阀关闭(曲线图940),并且电动增压器关闭(曲线图945)。此外,可以理解,在时间t0处,车辆处于切断状态。因此,节气门处于默认位置,或者在切断事件下节气门所处的位置(曲线图935)。此外,在时间t0处,未指示电加热器已劣化(曲线图950)。于在时间t0处车辆处于切断状态的情况下,可以理解,IAT传感器(例如,351)可能未有效地监测发动机的进气口中的温度,然而,出于清楚起见,说明温度响应(如果曾将温度响应传送到控制器)(曲线图920)。换句话说,在车辆处于切断条件的情况下,可以理解控制器处于休眠操作模式。
在时间t0和t1之间,因为未指示满足用于执行电加热器诊断的条件,所以使控制器维持在休眠模式。然而,在时间t1处,指示满足条件。例如,在时间t1处满足条件可以包括满足上文在方法500的步骤510处论述的条件。在时间t1处满足条件可以还包括控制器从休眠模式转变为唤醒模式。换句话说,在此示例性时间线900中,可以理解,曾在先前的切断事件下安排了电加热器诊断,并且在时间t1处,曾设定的定时器流逝,因此触发控制器至唤醒模式以便执行诊断。
因此,于在时间t1处满足用于执行电加热器诊断的条件的情况下,在时间t2处,命令密封发动机气缸。更具体来说,控制器将信号发送到第一VDE致动器(例如,376)和第二VDE致动器(例如,377),从而将联接到每个发动机气缸的进气门和排气门致动到完全关闭配置。在发动机气缸被密封的情况下,在时间t3处,命令节气门到达完全打开配置,命令完全打开废气门,并且命令完全打开EGR阀。以此方式,可以产生从电动增压器到排气道和大气的低约束路径,因为空气流可以绕过约束性涡轮,并且可以进一步绕过约束性发动机。此外,虽然未明确说明,但在时间t3处,维持或命令电动增压器旁通阀(例如,361)关闭,并且命令或维持CPV(例如,394)关闭。
在时间t4处,启动电动增压器以在反向上转动,因此于在电动增压器的上游的进气口中产生相对于大气压力的正压力,而在进气岐管和排气系统中产生真空(例如,相对于大气压力的负压力)。例如,可以将电动增压器启动至预定功率电平,或者可以控制所述电动增压器以预定转速在反向上转动等。于在时间t4处启动电动增压器的情况下,在时间t4和t5之间监测IAT传感器响应,以获得由线921表示的第二基线响应。在时间t5处将第二基线响应存储在控制器处。
于在时间t5处获得第二基线响应的情况下,启动电加热器(曲线图925)。如上文所论述,可以将电加热器启动至预定功率电平,所述预定功率电平包括其中经由电加热器产生的热量足以使得能够在所预期的稳健结果下执行根据方法700的电加热器诊断的功率电平。
于在时间t4和t5之间获得第二基线的情况下,设定由线922表示的第二阈值IAT响应,如上文所论述,依据所述第二基线响应来设定所述第二阈值IAT响应,并且进一步依据预期的电加热器输出来设定所述第二阈值IAT响应(假如电加热器未劣化)。
在获得了第二基线并且设定了所述第二阈值IAT响应的情况下,在时间t5处启动电加热器。如所论述,可以将电加热器启动至预定功率电平,以便产生阈值热输出(假如电加热器正在如期望进行运作)。
在启动所述电加热器的情况下,并且在维持发动机气缸密封,维持节气门完全打开,维持废气门完全打开,维持EGR阀完全启动,并且维持电动增压器在反向上旋转(以与在时间t4和t5之间相同的速度/功率电平)的情况下,在时间t5和t6之间监测IAT传感器。具体来说,针对IAT传感器响应是否增加到或超出由线922表示的第二阈值IAT响应来监测IAT传感器。在时间t5和t6之间,指示IAT传感器响应超过第二阈值IAT响应。因此,在时间t6处,指示电加热器未劣化(曲线图950),或者正在如期望或预期进行运作。在电加热器诊断的结果是指示电加热器如期望进行运作的情况下,在时间t6处,不再指示满足用于执行电加热器测试诊断的条件。因此,命令关闭电加热器,命令关闭废气门,节气门返回到其默认位置(例如,在先前的切断事件下节气门所处的位置),命令关闭EGR阀,并且命令关闭电动增压器。虽然未明确说明,但可以理解,在命令关闭废气门、节气门、EGR阀,并且命令关闭电加热器和电动增压器之后,车辆控制器可以返回到休眠模式,并且可以在时间t6和t7之间维持在此模式中。
此外,如本文论述,所述方法和系统可以适用于自主车辆。因此,现在转向图10,其为可以操作(例如)上文在图1处描述的车辆系统100的示例性自主驾驶系统1000的框图。在本文,将把车辆系统100简称为“车辆”。如所示,自主驾驶系统1000包括用户界面装置1010、导航系统1015、至少一个自主驱动传感器1020和自主模式控制器1025。
用户界面装置1010可以被配置成在其中可能存在车辆占用者的条件下向车辆占用者呈现信息。然而,可以理解,可以在某些条件下在不存在车辆占用者的情况下自主地操作车辆。所呈现的信息可以包括可听信息或视觉信息。另外,用户界面装置1010可以被配置成接收用户输入。因此,用户界面装置1010可以位于车辆的乘客舱(未示出)中。在一些可能的方法中,用户界面装置1010可以包括触敏显示屏幕。
导航系统1015可以被配置成使用(例如)全球定位系统(GPS)接收器来确定车辆的当前位置,所述全球定位系统接收器被配置成相对于卫星或地基发射器塔对车辆的位置进行三角测量。导航系统1015可以进一步被配置成形成从当前位置到选定目的地的路线,以及经由(例如)用户界面装置1010显示地图并且呈现去往所述选定目的地的驾驶方向。
自主驱动传感器1020可以包括被配置成产生有助于给车辆导航的信号的任何数目个装置。自主驱动传感器1020的示例可以包括雷达传感器、激光雷达传感器、视觉传感器(例如,摄像机)、车辆对车辆基础设施网络等。自主驱动传感器1020可以使得车辆能够“看到”道路和车辆周围环境,且/或在车辆100以自主模式操作时越过各种障碍物。自主驱动传感器1020可以被配置成将传感器信号输出到(例如)自主模式控制器1025。
自主模式控制器1025可以被配置成在车辆以自主模式操作时控制一个或多个子系统1030。可以由自主模式控制器1025控制的子系统1030的示例可以包括制动器子系统、悬架子系统、转向子系统和动力传动系统子系统。自主模式控制器1025可以通过将信号输出到与子系统1030相关联的控制单元来控制这些子系统1030中的任何一者或多者。在一个示例中,制动器子系统可以包括防抱死制动子系统,所述防抱死制动子系统被配置成将制动力施加到车轮(例如,135)中的一者或多者。如本文论述,将制动力施加到车辆车轮中的一者或多者可以称为启动制动器。为了自主地控制车辆,自主模式控制器1025可以将适当的命令输出到子系统1030。所述命令可以致使子系统根据与选定的驱动模式相关联的驾驶特性进行操作。举例来说,驾驶特性可以包括车辆加速和减速的攻击性、车辆离前面的车辆的空间的多少、自主车辆变道的频繁性等。
以此方式,可以对联接到排气催化剂的电加热器执行电加热器诊断,而不需要将昂贵的热电偶引入到排气催化剂中。此外,通过周期性地诊断电加热器是否正在如期望进行运作,可以减少或避免释放到大气的非期望的排放的量,并且可以改善发动机操作。此外,通过以如本文描述的此类方式来诊断电加热器,可以在车辆操作者或乘客不在车辆中的情况下执行所述诊断,这可以提高客户满意度。
技术效果是认识到,在混合动力车辆中,可以使发动机在未加注燃料的情况下在反向定向上旋转,并且在其中车辆包括电动增压器的示例中,可以类似地在反向上致动电动增压器。在每种情况下,此类动作可以导致将大气空气抽吸穿过排气系统,并且抽吸到进气系统,之后经由进气道排出到大气。因此,技术效果是认识到,此类空气流可以用于通过以下方式诊断联接到排气催化剂的电加热器:首先在不存在经由电加热器提供的热的情况下获得基线空气流量,并且随后在存在经由电加热器提供的热的情况下获得测试空气流。另一技术效果是认识到可能存在其中需要使用电动增压器的情形,在存在电动增压器的情况下,不是使整个发动机在反向上旋转以产生所述空气流。更具体来说,认识到对于混合动力车辆,车载能量存储装置荷电状态是燃料经济性的重要参数,并且因此需要尽可能地减少车载能量存储装置的使用。因为使发动机旋转可能比使电动增压器旋转利用更多的能量,所以技术效果是认识到,从能源使用的观点来说,尽可能地使用电动增压器来执行电加热器可能是合意的。因此,另一技术效果是认识到,在其中存在电动增压器并且另外存在可以用于将空气流运送到发动机周围的EGR通道以及可以用于将空气流运送到涡轮周围的废气门通道的条件下,此类动作可以极大地减少由电动增压器利用以将空气流从排气口运送到发动机的进气口的能量的量。另一技术效果是认识到,在其中利用EGR通道和废气门通道以经由电动增压器将空气流从排气口抽吸到进气口的条件下,可以在其中所述发动机包括可变排量发动机的条件下经由密封发动机气缸来避免穿过所述发动机的约束性空气流。
本文关于图1至图4B和图10描述的系统以及本文描绘并且关于图5至图7描述的方法可以实现一种或多种系统以及一种或多种方法。在一个示例中,一种方法包括通过以下操作来诊断被配置成增加定位在车辆的发动机的排气系统中的排气催化剂的温度的电加热器:启动所述电加热器;将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的进气口;以及基于所述进气口中的测试温度低于阈值温度而指示所述电加热器已劣化。在所述方法的第一示例中,所述方法还包括在启动所述电加热器之前在不启动所述电加热器的情况下将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的所述进气口,以获得所述发动机的所述进气口中的基线温度,并且其中所述阈值温度是大于所述基线温度的预定量。所述方法的第二示例任选地包括所述第一示例,并且还包括其中获得所述基线温度和所述测试温度是经由进气温度传感器。所述方法的第三示例任选地包括所述第一示例到所述第二示例中的任何一者或多者或每一者,并且还包括在其中所述发动机包括定位在所述发动机的所述进气口中的电动增压器的条件下,经由在反向定向上启动所述电动增压器以向所述排气系统施加相对于大气压力的负压力来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口。所述方法的第四示例任选地包括所述第一示例到所述第三示例中的任何一者或多者或每一者,并且还包括在其中所述发动机不包括所述电动增压器的条件下,或者在其中指示所述电动增压器已劣化的条件下,经由使所述发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转以向所述排气系统施加相对于大气压力的负压力来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口。所述方法的第五示例任选地包括所述第一示例到所述第四示例中的任何一者或多者或每一者,并且还包括在其中运送空气流是经由使所述发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转或者经由在所述反向定向上启动所述电动增压器的条件下,命令完全打开定位在所述进气口中的节气门,以便将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的所述进气口。所述方法的第六示例任选地包括所述第一示例到所述第五示例中的任何一者或多者或每一者,并且还包括其中经由在反向上启动所述电动增压器来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口还包括:命令打开定位在排气再循环通道中的排气再循环阀;命令打开定位在废气门通道中的废气门阀,所述废气门通道被配置成绕过定位在所述排气系统中的涡轮;以及命令关闭电动增压器旁通阀,所述电动增压器旁通阀被配置成与所述电动增压器并联并且进一步被配置成在命令打开电动旁通阀时使得空气流能够绕过所述电动增压器。所述方法的第七示例任选地包括所述第六示例,并且还包括其中经由在反向上启动所述电动增压器而将空气流从所述排气系统运送到所述进气口还包括:经由命令关闭联接到所述发动机的所有气缸的进气门和排气门来密封所述发动机的所有气缸。所述方法的第八示例任选地包括所述第一示例到所述第七示例中的任何一者或多者或每一者,并且还包括其中诊断所述电加热器包括密封蒸发式排放系统而免受所述发动机的所述进气口影响,所述蒸发式排放系统被配置成从车辆的燃料系统捕集燃料蒸气并且存储所述燃料蒸气。所述方法的第九示例任选地包括所述第一示例到所述第八示例中的任何一者或多者或每一者,并且还包括其中所述车辆包括经由车辆操作者操作的车辆,或者其中所述车辆包括自主车辆;并且其中诊断所述电加热器包括其中所述车辆未被占用的条件。所述方法的第十示例任选地包括所述第一示例到所述第九示例中的任何一者或多者或每一者,并且还包括其中所述发动机配备有启动/停止特征,所述启动/停止特征响应于在所述发动机正在燃烧空气和燃料时满足一组预定条件而自动地停止所述发动机;并且其中在其中指示所述电加热器已劣化的条件下,在预测所述排气催化剂的温度将在启动/停止事件期间下降到阈值排气催化剂温度以下的情况下,更新所述启动/停止特征以防止所述发动机在所述启动/停止事件下停止。
方法的另一示例包括经由以下方式来诊断联接到定位于车辆的发动机的排气系统中的排气催化剂的电加热器:在其中在不启动所述电加热器的情况下将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的进气口的条件下获得所述进气口中的基线温度,并且随后在其中在启动所述电加热器的情况下将所述空气流从所述排气系统运送到所述进气口的条件下获得所述发动机的所述进气口的测试温度,其中诊断所述电加热器包括响应于所述测试温度大于阈值温度而指示所述电加热器正在如期望进行运作。在所述方法的第一示例中,所述方法还包括其中将所述阈值温度设定为大于所述基线温度的预定量;并且其中比所述基线温度大的所述预定量随着所述电加热器在被启动时的输出而变。所述方法的第二示例任选地包括所述第一示例,并且还包括,在第一条件下,以第一模式操作所述车辆,在所述第一模式中,将所述空气流从所述排气系统运送到所述进气口是经由定位在所述发动机的所述进气口中的电动增压器并且其中控制所述电动增压器以在反向定向上操作;以及在第二条件下,以第二模式操作所述车辆,在所述第二模式中,将所述空气流从所述排气系统运送到所述进气口是经由使所述发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转。所述方法的第三示例任选地包括所述第一示例和所述第二示例中的任何一者或多者或每一者,并且还包括在其中所述车辆包括电动增压器的条件下或者在其中所述车辆包括电动增压器并且车载电池的荷电状态低于阈值的条件下以所述第一模式操作所述车辆,并且在其中所述车辆未配备有所述电动增压器的条件下或者在其中指示所述电动增压器已劣化的条件下以所述第二模式操作所述车辆。所述方法的第四示例任选地包括所述第一示例到所述第三示例中的任何一者或多者或每一者,并且还包括其中以所述第一模式和所述第二模式操作所述车辆包括在其中所述车辆包括电动增压器的条件下命令完全打开定位在所述发动机的所述进气口中的节气门,所述节气门定位在所述电动增压器的下游。所述方法的第五示例任选地包括所述方法的所述第一示例到所述第四示例中的任何一者或多者或每一者并且还包括其中以所述第一模式将所述空气流从所述排气系统运送到所述进气口包括运送所述空气流以使得所述空气流绕过定位在所述排气系统中的涡轮并且另外绕过所述发动机;并且其中以所述第二模式将所述空气流从所述排气系统运送到所述进气口包括运送所述空气流穿过所述发动机。
一种用于混合动力车辆的系统包括:发动机,所述发动机包括进气口和排气系统;排气催化剂,所述排气催化剂定位在所述排气系统中;电加热器,所述电加热器被配置成加热所述排气催化剂;进气温度传感器,所述进气温度传感器定位在所述进气口中;节气门,所述节气门定位在所述进气口中;以及控制器,所述控制器将指令存储在非暂时性存储器中,所述指令在被执行时致使所述控制器:命令完全打开所述节气门;当在不启动所述电加热器的情况下将第一空气流从所述排气系统运送到所述进气口时经由所述进气温度传感器来获得基线进气温度;当在启动所述电加热器的情况下将第二空气流从所述排气系统运送到所述进气口时获得测试进气温度;以及响应于所述测试进气温度低于阈值进气温度而指示所述电加热器已劣化,所述阈值进气温度被设定成大于所述基线进气温度的预定量。在所述系统的第一示例中,所述系统还包括马达,并且其中所述控制器存储用于进行以下操作的其他指令:通过经由所述马达使所述发动机在未加注燃料的情况下以预定发动机转速在反向上旋转而将所述第一空气流和所述第二空气流从所述排气系统运送到所述进气口。所述系统的第二示例任选地包括所述第一示例,并且还包括:涡轮,所述涡轮定位在所述排气系统中,所述涡轮机械地联接到定位在所述进气口中的压缩机;电动增压器,所述电动增压器定位于在所述压缩机的下游的所述进气口;排气再循环通道,所述排气再循环通道用于将排气再循环到所述进气口,所述排气再循环通道包括排气再循环阀;废气门通道,所述废气门通道与所述涡轮并联,所述废气门通道包括废气门阀;并且其中所述控制器存储用于进行以下操作的其他指令:通过经由所述马达在反向上启动所述电动增压器并且维持所述发动机停止旋转,并且通过命令打开所述废气门阀和所述排气再循环阀来将所述第一空气流和所述第二空气流从所述排气系统运送到所述进气口。
应注意,本文包括的示例性控制和估计例程可以用于各种发动机和/或车辆系统配置。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暂时性存储器中,并且可以由包括控制器与各种传感器、致动器和其他发动机硬件的组合的控制系统执行。本文描述的特定例程可以表示任何数目的处理策略中的一者或多者,所述处理策略例如为事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此,可以按照所说明的序列、并行地或者在一些情况下省略所说明的各种动作、操作和/或功能。同样地,不一定需要所述处理次序来实现本文描述的示例性实施方案的特征和优势,而是出于说明和描述的简易性而提供。可以依据所使用的特定策略来反复地执行所说明的动作、操作和/或功能中的一者或多者。此外,所描述的动作、操作和/或功能可以清晰地表示将要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,其中通过在包括各种发动机硬件部件与电子控制器的组合的系统中执行指令来实施所描述的动作。
将了解,本文公开的配置和例程在本质上是示例性的,并且不应在限制意义上看待这些特定实施方案,因为众多变化是可能的。举例来说,以上技术可以应用于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与其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非明显的组合和子组合。
所附权利要求特别指出被视为新颖和非明显的特定组合和子组合。这些权利要求可能提及“一”元件或“第一”元件或其等效物。应将此类权利要求理解为包括并入一个或多个此类元件,既不要求也不排除两个或更多个此类元件。通过修正本权利要求书或者通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求书来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合。此类权利要求书,无论与原始权利要求书相比在范围上更广、更窄、相等或不同,也都被视为包括在本公开的主题内。
根据本发明,提供方法,所述方法具有通过以下操作来诊断被配置成增加定位在车辆的发动机的排气系统中的排气催化剂的温度的电加热器:启动所述电加热器;将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的进气口;以及基于所述进气口中的测试温度低于阈值温度而指示所述电加热器已劣化。
根据实施方案,本发明的特征还在于,在启动所述电加热器之前在不启动所述电加热器的情况下将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的所述进气口,以获得所述发动机的所述进气口中的基线温度,并且其中所述阈值温度是大于所述基线温度的预定量。
根据实施方案,获得所述基线温度和所述测试温度是经由进气温度传感器。
根据实施方案,本发明的特征还在于:在其中所述发动机包括定位在所述发动机的所述进气口中的电动增压器的条件下,经由在反向定向上启动所述电动增压器以向所述排气系统施加相对于大气压力的负压力来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口。
根据实施方案,本发明的特征还在于,在其中所述发动机不包括所述电动增压器的条件下,或者在其中指示所述电动增压器已劣化的条件下,经由使所述发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转以向所述排气系统施加相对于大气压力的负压力来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口。
根据实施方案,本发明的特征还在于,在其中运送空气流是经由使所述发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转或者经由在所述反向定向上启动所述电动增压器的条件下,命令完全打开定位在所述进气口中的节气门,以便将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的所述进气口。
根据实施方案,经由在反向上启动所述电动增压器来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口还包括:命令打开定位在排气再循环通道中的排气再循环阀;命令打开定位在废气门通道中的废气门阀,所述废气门通道被配置成绕过定位在所述排气系统中的涡轮;以及命令关闭电动增压器旁通阀,所述电动增压器旁通阀被配置成与所述电动增压器并联并且进一步被配置成在命令打开电动旁通阀时使得空气流能够绕过所述电动增压器。
根据实施方案,经由在反向上启动所述电动增压器而将空气流从所述排气系统运送到所述进气口还包括:经由命令关闭联接到所述发动机的所有气缸的进气门和排气门来密封所述发动机的所有气缸。
根据实施方案,诊断电加热器包括密封蒸发式排放系统而免受所述发动机的所述进气口影响,所述蒸发式排放系统被配置成从车辆的燃料系统捕集燃料蒸气并且存储所述燃料蒸气。
根据实施方案,所述车辆包括经由车辆操作者操作的车辆,或者其中所述车辆包括自主车辆;并且其中诊断所述电加热器包括其中所述车辆未被占用的条件。
根据实施方案,所述发动机配备有启动/停止特征,所述启动/停止特征响应于在所述发动机正在燃烧空气和燃料时满足一组预定条件而自动地停止所述发动机;并且其中在其中指示所述电加热器已劣化的条件下,在预测所述排气催化剂的温度将在启动/停止事件期间下降到阈值排气催化剂温度以下的情况下,更新所述启动/停止特征以防止所述发动机在所述启动/停止事件下停止。
根据本发明,提供一种方法,所述方法具有:经由以下方式来诊断联接到定位于车辆的发动机的排气系统中的排气催化剂的电加热器:在其中在不启动所述电加热器的情况下将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的进气口的条件下获得所述进气口中的基线温度,并且随后在其中在启动所述电加热器的情况下将所述空气流从所述排气系统运送到所述进气口的条件下获得所述发动机的所述进气口的测试温度,其中诊断所述电加热器包括响应于所述测试温度大于阈值温度而指示所述电加热器正在如期望进行运作。
根据实施方案,将所述阈值温度设定成大于所述基线温度的预定量;以及其中比所述基线温度大的所述预定量随着所述电加热器在被启动时的输出而变。
根据实施方案,本发明的特征还在于:在第一条件下,以第一模式操作所述车辆,在所述第一模式中,将所述空气流从所述排气系统运送到所述进气口是经由定位在所述发动机的所述进气口中的电动增压器并且其中控制所述电动增压器以在反向定向上操作;以及在第二条件下,以第二模式操作所述车辆,在所述第二模式中,将所述空气流从所述排气系统运送到所述进气口是经由使所述发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转。
根据实施方案,本发明的特征还在于,在其中所述车辆包括电动增压器的条件下或者在其中所述车辆包括电动增压器并且车载电池的荷电状态低于阈值的条件下以所述第一模式操作所述车辆,并且在其中所述车辆未配备有所述电动增压器的条件下或者在其中指示所述电动增压器已劣化的条件下以所述第二模式操作所述车辆。
根据实施方案,以所述第一模式和所述第二模式操作所述车辆包括在其中所述车辆包括电动增压器的条件下命令完全打开定位在所述发动机的所述进气口中的节气门,所述节气门定位在所述电动增压器的下游。
根据实施方案,以所述第一模式将所述空气流从所述排气系统运送到所述进气口包括运送所述空气流以使得所述空气流绕过定位在所述排气系统中的涡轮并且另外绕过所述发动机;并且其中以所述第二模式将所述空气流从所述排气系统运送到所述进气口包括运送所述空气流穿过所述发动机。
根据本发明,提供一种用于混合动力车辆的系统,所述系统具有:发动机,所述发动机包括进气口和排气系统;排气催化剂,所述排气催化剂定位在所述排气系统中;电加热器,所述电加热器被配置成加热所述排气催化剂;进气温度传感器,所述进气温度传感器定位在所述进气口中;节气门,所述节气门定位在所述进气口中;以及控制器,所述控制器将指令存储在非暂时性存储器中,所述指令在被执行时致使所述控制器:命令完全打开所述节气门;当在不启动所述电加热器的情况下将第一空气流从所述排气系统运送到所述进气口时经由所述进气温度传感器来获得基线进气温度;当在启动所述电加热器的情况下将第二空气流从所述排气系统运送到所述进气口时获得测试进气温度;以及响应于所述测试进气温度低于阈值进气温度而指示所述电加热器已劣化,所述阈值进气温度被设定成大于所述基线进气温度的预定量。
根据实施方案,本发明的特征还在于马达;并且其中所述控制器存储用于进行以下操作的其他指令:通过经由所述马达使所述发动机在未加注燃料的情况下以预定发动机转速在反向上旋转而将所述第一空气流和所述第二空气流从所述排气系统运送到所述进气口。
根据实施方案,本发明的特征还在于:涡轮,所述涡轮定位在所述排气系统中,所述涡轮机械地联接到定位在所述进气口中的压缩机;电动增压器,所述电动增压器定位于在所述压缩机的下游的所述进气口;排气再循环通道,所述排气再循环通道用于将排气再循环到所述进气口,所述排气再循环通道包括排气再循环阀;废气门通道,所述废气门通道与所述涡轮并联,所述废气门通道包括废气门阀;并且其中所述控制器存储用于进行以下操作的其他指令:通过经由所述马达在反向上启动所述电动增压器并且维持所述发动机停止旋转,并且通过命令打开所述废气门阀和所述排气再循环阀来将所述第一空气流和所述第二空气流从所述排气系统运送到所述进气口。

Claims (15)

1.一种方法,所述方法包括:
通过以下操作来诊断被配置成增加定位在车辆的发动机的排气系统中的排气催化剂的温度的电加热器:启动所述电加热器;将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的进气口;以及基于所述进气口中的测试温度低于阈值温度而指示所述电加热器已劣化。
2.如权利要求1所述的方法,所述方法还包括在启动所述电加热器之前在不启动所述电加热器的情况下将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的所述进气口,以获得所述发动机的所述进气口中的基线温度,并且其中所述阈值温度是大于所述基线温度的预定量。
3.如权利要求2所述的方法,其中获得所述基线温度和所述测试温度是经由进气温度传感器。
4.如权利要求2所述的方法,所述方法还包括:
在其中所述发动机包括定位在所述发动机的所述进气口中的电动增压器的条件下,经由在反向定向上启动所述电动增压器以向所述排气系统施加相对于大气压力的负压力来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口。
5.如权利要求4所述的方法,所述方法还包括,在其中所述发动机不包括所述电动增压器的条件下,或者在其中指示所述电动增压器已劣化的条件下,经由使所述发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转以向所述排气系统施加相对于大气压力的负压力来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口。
6.如权利要求5所述的方法,所述方法还包括在其中经由使所述发动机在未加注燃料的情况下在反向上旋转或者经由在所述反向定向上启动所述电动增压器来运送空气流的条件下,命令完全打开定位在所述进气口中的节气门,以便将空气流从所述排气系统运送到所述发动机的所述进气口。
7.如权利要求4所述的方法,其中经由在反向上启动所述电动增压器来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口还包括:命令打开定位在排气再循环通道中的排气再循环阀;
命令打开定位在废气门通道中的废气门阀,所述废气门通道被配置成绕过定位在所述排气系统中的涡轮;以及
命令关闭电动增压器旁通阀,所述电动增压器旁通阀被配置成与所述电动增压器并联,并且进一步被配置成在命令打开所述电动旁通阀时使得空气流能够绕过所述电动增压器。
8.如权利要求7所述的方法,其中经由在反向上启动所述电动增压器来将空气流从所述排气系统运送到所述进气口还包括:
经由命令关闭联接到所述发动机的所有气缸的进气门和排气门来密封所述发动机的所有气缸。
9.如权利要求2所述的方法,其中诊断所述电加热器包括密封蒸发式排放系统而免受所述发动机的所述进气口影响,所述蒸发式排放系统被配置成从所述车辆的燃料系统捕集燃料蒸气并且存储所述燃料蒸气。
10.如权利要求2所述的方法,其中所述车辆包括经由车辆操作者操作的车辆,或者其中所述车辆包括自主车辆;并且
其中诊断所述电加热器包括其中所述车辆未被占用的条件。
11.如权利要求2所述的方法,其中所述发动机配备有启动/停止特征,所述启动/停止特征响应于在所述发动机正在燃烧空气和燃料时满足一组预定条件而自动地停止所述发动机;并且
其中在其中指示所述电加热器已劣化的条件下,在预测所述排气催化剂的所述温度将在启动/停止事件期间下降到阈值排气催化剂温度以下的情况下,更新所述启动/停止特征以防止所述发动机在所述启动/停止事件下停止。
12.一种用于混合动力车辆的系统,所述系统包括:
发动机,所述发动机包括进气口和排气系统;
排气催化剂,所述排气催化剂定位在所述排气系统中;
电加热器,所述电加热器被配置成加热所述排气催化剂;
进气温度传感器,所述进气温度传感器定位在所述进气口中;
节气门,所述节气门定位在所述进气口中;以及
控制器,所述控制器将指令存储在非暂时性存储器中,所述指令在被执行时致使所述控制器:
命令完全打开所述节气门;
当在不启动所述电加热器的情况下将第一空气流从所述排气系统运送到所述进气口时经由所述进气温度传感器来获得基线进气温度;
当在启动所述电加热器的情况下将第二空气流从所述排气系统运送到所述进气口时获得测试进气温度;以及
响应于所述测试进气温度低于阈值进气温度而指示所述电加热器已劣化,所述阈值进气温度被设定成大于所述基线进气温度的预定量。
13.如权利要求12所述的系统,所述系统还包括马达;并且
其中所述控制器存储用于进行以下操作的其他指令:通过经由所述马达使所述发动机在未加注燃料的情况下以预定发动机转速在反向上旋转而将所述第一空气流和所述第二空气流从所述排气系统运送到所述进气口。
14.如权利要求13所述的系统,所述系统还包括:
涡轮,所述涡轮定位在所述排气系统中,所述涡轮机械地联接到定位在所述进气口中的压缩机;
电动增压器,所述电动增压器定位于在所述压缩机的下游的所述进气口中;
排气再循环通道,所述排气再循环通道用于将排气再循环到所述进气口,所述排气再循环通道包括排气再循环阀;
废气门通道,所述废气门通道与所述涡轮并联,所述废气门通道包括废气门阀;并且
其中所述控制器存储用于进行以下操作的其他指令:通过经由所述马达在反向上启动所述电动增压器并且维持所述发动机停止旋转并且通过命令打开所述废气门阀和所述排气再循环阀,来将所述第一空气流和所述第二空气流从所述排气系统运送到所述进气口。
15.如权利要求12所述的系统,所述系统还包括:
座椅测力传感器、门感测技术和/或车载摄像机中的一者或多者;并且
其中所述控制器存储用于进行以下操作的其他指令:经由座椅测力传感器、门感测技术和/或车载摄像机中的所述一者或多者来指示所述混合动力车辆是否被占用;并且
其中命令完全打开所述节气门、获得所述基线进气温度、获得所述测试进气温度并且指示所述电加热器是否已劣化包括所述混合动力车辆未被占用的指示。
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