CN111472880A - 用于废气门阀诊断的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“用于废气门阀诊断的系统和方法”。提供了用于经由电动涡轮增压器的电动增压辅助马达来诊断排气废气门阀的方法和系统。在扭矩瞬态上命令所述废气门阀到打开或关闭位置之后，基于所述马达的马达扭矩曲线来推断所述废气门阀的退化。使用所述马达扭矩曲线偏离预期的曲线来推断所述阀是发生常开故障还是常闭故障，并且相应地采取动作。

Description

用于废气门阀诊断的系统和方法
技术领域
本说明书通常涉及用于诊断具有电动辅助涡轮增压器的增压发动机系统中的废气门阀的方法和系统。
背景技术
发动机系统可以配置有增压装置(诸如涡轮增压器或机械增压器)，以用于提供增压的充气并改善峰值功率输出。使用压缩机允许较小排量的发动机提供与较大排量的发动机一样大的功率，但具有附加的燃料经济性益处。然而，涡轮增压器经受涡轮迟滞。由于压缩机转速取决于涡轮可以加速时的转速，因此在扭矩需求的瞬态增加期间，在需要增压压力时与在传递增压压力时之间可能存在迟滞。
可以通过控制流过涡轮增压器涡轮的排气流来改善增压发动机的瞬态响应。例如，在踩加速器踏板期间，当增压需求增加时，联接在排气旁路中的废气门阀可以移动到更加关闭的位置，以增加流过涡轮的排气流。涡轮的最终的旋转加快增加了涡轮转速，并且由此增加压缩机输出。作为另一个示例，在松加速器踏板期间，当增压需求降低时，废气门阀可以移动到更加打开的位置，以增加绕过涡轮的排气流。涡轮的最终的自旋减慢降低了涡轮转速，并且由此降低压缩机输出。还可以通过将涡轮增压器配置为具有电动辅助来改善瞬态响应。例如，电动马达/发电机可以联接到涡轮增压器轴以向其添加扭矩或移除扭矩。在踩加速器踏板期间，当扭矩需求增加时，电动马达可以向轴添加扭矩以使压缩机自旋并且满足增压需求。在松加速器踏板期间，马达可以充当发电机以从轴移除扭矩，以便对电池充电而同时防止涡轮超速。
可以定期地诊断废气门阀以确保其功能性。Luft等人在US 8,849,548中示出了一种示例性诊断。其中，联接到废气门阀的传感器用来识别废气门阀在被命令打开时是否发生常闭故障。
然而，发明人在此已经认识到这种方法的潜在问题。作为一个示例，对专门的废气门阀位置传感器的需要可能会增加发动机系统的成本和复杂性。另外，位置传感器本身也必须进行诊断，并且取决于其应用，可能容易出现保修问题。附加的传感器还使得动力传动系统的包装更困难，因为现代发动机中用于附加的硬件的空间很小。
发明内容
在一个示例中，以上问题可以通过一种用于联接到涡轮增压器的发动机的方法来解决，所述方法包括：在扭矩瞬态期间，命令排气废气门阀位置的变化；以及基于由联接到所述涡轮增压器的电动增压辅助马达输入或输出的电能的变化来指示所述废气门阀的退化。以此方式，可以有利地利用现有的硬件来诊断废气门阀。
作为示例，增压发动机系统可以包括电动辅助涡轮增压器。其中，进气压缩机可以经由轴联接到排气涡轮，马达/发电机联接到所述轴以用于向所述轴添加扭矩或从所述轴移除扭矩。响应于操作员扭矩需求的下降，诸如在松加速器踏板之后，控制器可以命令排气废气门阀打开以减小涡轮转速和增压压力。如果所述废气门阀在被命令打开时发生常闭故障，那么涡轮转速可能不像预期的那样下降。因此，为了提供增压压力的目标下降，所述马达/发电机可以从所述涡轮增压器轴汲取扭矩并且对系统电池充电。因此，在命令废气门打开之后，在松加速器踏板期间再生电能的增加(以及电池荷电状态的对应的上升)可以用来推断出所述废气门阀发生常闭故障。
作为另一个示例，响应于操作员扭矩需求的上升，诸如在踩加速器踏板之后，控制器可以命令排气废气门阀关闭以增加涡轮转速和增压压力。如果所述废气门阀在被命令关闭时发生常开故障，那么涡轮转速可能不像预期的那样上升。因此，为了提供增压压力的目标上升，所述马达/发电机可以从所述系统电池汲取电力并且向所述涡轮增压器轴添加扭矩。向所述轴添加的扭矩可能比原本需要的量高，并且比原本需要的持续时间长。因此，在命令废气门关闭之后，在踩加速器踏板期间汲取的电能的增加(以及电池荷电状态的对应的下降)可以用来推断出所述废气门阀发生常开故障。
以此方式，通过将电动涡轮增压器的马达/发电机的实际电能曲线与预期的曲线进行比较，可以诊断排气废气门阀。监测在踩加速器踏板时由马达/发电机汲取的电能的量和持续时间的技术效果在于，过量的能量汲取和/或延长的能量汲取可能与涡轮转速因退化(常开故障)的废气门阀而比预期慢的上升相关。同样地，监测在松加速器踏板时由马达/发电机再生的电能的量和持续时间的技术效果在于，附加和延长的能量再生可能与涡轮转速因退化(常闭故障)的废气门阀而比预期慢的下降相关。因此，现有的硬件可以用于废气门诊断，从而降低与需要专用传感器相关联的成本和控制复杂性。
应当理解，上述发明内容的提供是为了以简化形式介绍对在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着标识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由随附于具体实施方式的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中所提及的任何缺点的实现方式。
附图说明
图1示出了具有配置有电辅助的增压发动机系统的车辆的示例性实施例。
图2描绘了用于操作图1的增压发动机系统的方法的高级流程图。
图3示出了用于基于电增压辅助马达/发电机的功率输出来诊断排气废气门阀的方法的高级流程图。
图4比较了在废气门阀常开故障的情况下，具有功能性废气门阀的增压发动机系统与发动机系统在踩加速器踏板期间被观察到的马达扭矩曲线。
图5比较了在废气门阀常闭故障的情况下，具有功能性废气门阀的增压发动机系统与发动机系统在松加速器踏板期间被观察到的马达扭矩曲线。
图6示出了示例性废气门阀控制回路。
具体实施方式
以下描述涉及用于诊断具有电动涡轮增压器的增压发动机系统(诸如图1的发动机系统)的排气废气门阀的系统和方法。增压发动机系统的废气门阀可以在反馈控制响应于增压压力的情况下操作，如图6所示。控制器可以被配置为执行控制例程，诸如图2至图3的示例性例程，以通过检测电动增压辅助马达/发电机的电功率响应来诊断废气门阀。图4至图5处示出了在不存在或存在废气门阀退化的情况下预期的曲线。
图1示意性地示出了示例性混合动力车辆系统100的各方面，该混合动力车辆系统包括发动机系统101，该发动机系统具有联接在车辆102中的发动机10。在所描绘的示例中，车辆102是混合动力电动车辆，具有可用于一个或多个车轮47的多个扭矩源。在所示的示例中，车辆102的动力传动系统包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器53接合时，发动机10和电机52经由变速器48连接到车轮47。在所描绘的示例中，(第一)离合器53设置在发动机10与电机52之间，并且(第二)离合器53设置在电机52与变速器48之间。控制器12可以向每个离合器53的致动器发送信号，以接合或脱离离合器，从而将发动机10与电机52和与其连接的部件连接或断开，和/或将电机52与变速器48和与其连接的部件连接或断开。例如，当离合器53接合时，来自发动机10的扭矩可以经由曲轴40、变速器48和动力传动系统轴84传递到车轮47。变速器48可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一类型的变速器。变速器48可以是定比变速器，其包括多个齿轮比以允许发动机10以与车轮47不同的转速旋转。通过改变第一离合器53的扭矩传递能力(例如，离合器滑移量)，可以调制经由动力传动系统轴84中继到车轮的发动机扭矩量。
电机52可以是联接在发动机与变速器之间的传动系中的HEV马达。在另外的其他示例中，电机52可以是曲轴集成式起动机/发电机(CISG)。CISG可以联接到发动机的输出轴，使得在混合动力车辆系统的起动期间，CISG可以提供扭矩来转动发动机以促进发动机的起动。在一些情况下，CISG可以供应扭矩输出，以补充或替代发动机扭矩。此外，CISG可以供应负扭矩输出(即，吸收传动系扭矩)，该负扭矩输出可以转换成电能，诸如用于对系统电池充电。
动力传动系统可以通过各种方式进行配置，包括被配置为并联、串联或串并联式混合动力车辆。在电动车辆实施例中，系统电能装置(诸如系统电池45)可以联接到传动系。系统电池45a可以是牵引电池，其将电力递送到电机52以向车轮47提供扭矩。在一些实施例中，电机52还可以作为发电机操作，以例如在制动操作期间提供电力以对系统电池45充电。应当理解，在包括非电动车辆实施例的其他实施例中，系统电池45可以是联接到交流发电机46的典型的起动、照明、点火(SLI)电池。
应当理解，虽然系统电能储存装置45在本文中被描绘为电池，但是在其他示例中，电能储存装置45可以是电容器。
交流发电机46可以被配置为使用在发动机运行期间从曲轴汲取的发动机扭矩来对系统电池45充电。另外，交流发电机46可以基于发动机的一个或多个电气系统(诸如一个或多个辅助系统(包括暖通空调(HVAC)系统、车灯、车载娱乐系统)和其他辅助系统)的对应电气需求来对其供电。在一个示例中，在交流发电机上汲取的电流可以基于驾驶室冷却需求、电池充电要求、其他辅助车辆系统需求和马达扭矩中的每一者而不断改变。电压调节器可以联接到交流发电机46以便基于系统使用需要(包括辅助系统需求)来调整交流发电机的功率输出。如本文所述，在交流发电机退化的情况下，可以经由电机52和电动辅助马达108中的一个或多个来实现电池充电。
在所描绘的实施例中，发动机10是配置有涡轮增压器15的增压发动机。涡轮增压器15包括压缩机114，该压缩机经由轴19机械地联接到涡轮116并由该涡轮驱动，涡轮116则由膨胀的发动机排气驱动。在一个实施例中，涡轮增压器可以是双涡流装置。在另一个实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何形状根据发动机工况而主动地变化。
涡轮增压器15可以还被配置为电动涡轮增压器，该电动涡轮增压器具有电动马达108(在本文中也被称为电动辅助马达或电动增压辅助马达)，该电动马达被配置为向压缩机、涡轮或涡轮增压器轴提供电动辅助。在所描绘的示例中，电动马达108联接到轴19，但在其他示例中，电动马达可选择性地联接到压缩机114或涡轮116。电动马达108可以由车载能量储存装置(诸如系统电池45b)供电。在一些示例中，系统电池45a和45b是单个电池。电动马达108可以另外地或可选地由交流发电机46供电。
电动马达108可以被配置为马达-发电机。因此，在需要电动辅助以便累积增压的状况期间，电动马达可以提供正扭矩以驱动涡轮增压器轴的离心压缩机，以改善瞬态增压压力递送。然而，电动马达还能够通过“制动”马达轴来进行能量回收。其中，负扭矩可以施加到压缩机(或轴)，从而降低压缩机转速并且同时对联接到马达的系统电池(诸如电池45)充电。递送到电动马达108的电力的量可以改变，以便调整涡轮增压器的输出。在一个示例中，可以增加递送到电动马达108的电力的量来向轴19提供正扭矩，以增大压缩机114的转速。作为电动辅助的结果，涡轮增压器15的压缩机114可以快速地自旋加快，从而减小涡轮迟滞。在另一个示例中，可以由用作发电机的电动马达108产生一定量的电力来向轴19提供负扭矩以降低压缩机114的转速。作为再生作用的结果，涡轮机116可以快速地自旋减慢，从而减少过度增压。
新鲜空气沿着进气道42经由气箱112引入发动机10中并且流到压缩机114。空气然后在压缩机114处压缩并引入发动机10中。通过调整压缩机再循环阀(CRV)62的开度，被涡轮增压器15压缩的空气也可以通过压缩机再循环通道60从压缩机114的出口再循环到入口。CRV 62可以是连续可变阀或者可能是可变离散阀，并且增大CRV 62的开度可以包括致动(或激励)阀的螺线管(如果离散的话)或者诸如H桥的马达控制器(如果连续的话)。
压缩机114通过增压空气冷却器(CAC)18(在本文中也称为中间冷却器)联接到节气门阀20。空气从压缩机114通过CAC 18和节气门阀20流到进气歧管22。例如，CAC 18可以是空气-空气热交换器或水-空气热交换器。可以使用歧管绝对压力(MAP)传感器124来确定进气歧管压力(例如，进气歧管内的空气充气的压力)。
进气歧管22通过一系列进气门(未示出)联接到一系列燃烧室30。燃烧室进一步经由一系列排气门(未示出)联接到排气歧管36。在所描绘的实施例中，示出了单个排气歧管36。然而，在其他实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管段。具有多个排气歧管段的配置可以使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。同样地，具有多个进气歧管段的配置可以使源于不同位置的空气能够被引导到发动机系统的不同燃烧室(通常是气缸组)。此外，进气歧管可以具有多个进气节气门(诸如每组一个)。
在一个实施例中，排气门和进气门中的每一者都可以是电子致动或控制的。在另一个实施例中，排气门和进气门中的每一者可以是凸轮致动或控制的。无论是电子致动还是凸轮致动，都可以调整排气门和进气门打开和关闭的正时，以便实现期望的燃烧和排放控制性能。例如，可以经由可变凸轮正时系统来调整凸轮正时，以将进气凸轮和排气凸轮移动到针对给定工况提供最佳容积效率的位置。
在一些实施例中，发动机还可以被配置用于选择性的气缸停用，其中可以经由单独的气缸气门机构(包括进气门和排气门凸轮)来选择性地停用单独气缸气门操作，并且可以经由可停用的燃料喷射器来选择性地停用单独气缸燃料加注。
燃烧室30可以被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。可以经由直接喷射、进气道喷射、节气门阀体喷射或者它们的任何组合来将燃料供应到燃烧室。在所描绘的示例中，燃料经由燃料喷射器66的直接喷射被提供到每个燃烧室30(尽管图1中仅示出了一个燃料喷射器，但每个燃烧室都包括与其联接的燃料喷射器)。在其他示例中，燃料喷射器66可以联接到进气门上游的进气道，以经由进气道喷射提供燃料。此外，燃料可以经由包括多个直接喷射器、多个进气道喷射器或其组合的多个燃料喷射器提供到气缸。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)递送到燃料喷射器66。在燃烧室中，可以经由火花点火和/或压缩点火来引发燃烧。
如图1所示，来自排气歧管36的排气被引导至涡轮116以驱动涡轮。当期望减小的涡轮扭矩时，排气的一部分可以替代地被引导通过废气门90，从而绕过涡轮。废气门致动器(例如，废气门阀92)可以被致动打开，以经由废气门90将至少一些排气压力从涡轮116的上游释放到涡轮116下游的位置。通过降低涡轮116上游的排气压力，可以降低涡轮转速。
在一个示例中，可以在反馈回路中根据增压压力(或节气门入口压力，TIP)来控制废气门阀的位置。另外，对废气门阀的调整可以与对电动增压辅助马达108的输出的调整进行协调。图6中示出并描述了示例性废气门控制回路。
如参考图2详述，在选定的条件期间，电动马达108的功率曲线可以用来诊断废气门阀92。例如，在需要涡轮转速下降的状况期间，可以命令废气门阀92打开，使得排气可以绕过涡轮。如果电动马达108继续经由再生过程产生功率，从而通过使轴19减速以便降低涡轮转速，那么可以推断出废气门阀在被命令打开时发生常闭故障。作为另一个示例，在需要涡轮转速升高的状况期间，可以命令废气门阀92关闭，使得更多的排气可以流过涡轮。如果电动马达108继续递送功率来使轴19加速以便增加涡轮转速，那么可以推断出废气门阀在被命令关闭时发生常开故障。图3至图5中示出了示例性诊断例程和电动马达功率曲线。
来自涡轮116和废气门90的组合流流过排放控制装置170。通常，排放控制装置170可以包括一个或多个排气后处理部件，所述排气后处理部件被配置为减少排气流中的一种或多种物质的量。例如，一个排气后处理部件可以被配置为当排气流较稀时从排气流中捕集NOx，并且当排气流较富时减少所捕集的NOx。在其他示例中，排气后处理部件可以被配置为使NOx不成比例或者借助于还原剂选择性地还原NOx。在另外的其他示例中，排放控制装置170包括三元催化剂，该三元催化剂被配置为当还原排气流的NOx时氧化残余碳氢化合物和一氧化碳。具有任何这种功能的不同的排气后处理催化剂可以单独或一起布置在涂层中或排放控制装置170中的其他地方。在一些实施例中，排放控制装置170还可以包括可再生碳烟过滤器，该可再生碳烟过滤器被配置为捕集和氧化排气流中的碳烟微粒。
来自排放控制装置170的经处理排气的全部或一部分可以经由排气管道35释放到大气中。然而，取决于工况，一些排气可以替代地经由包括排气再循环(EGR)冷却器和EGR阀的EGR通道(未示出)而转向到进气道42。EGR可以再循环到压缩机114的入口。EGR可以标称地再循环到进气歧管，其中只有在进气歧管压力小于排气歧管压力时才启用EGR流动。在高负荷条件下，当发动机增压运行并在较高的歧管压力下时，EGR流动可能被禁用。因此，在高负荷条件下使EGR流动的效率不高。
一个或多个传感器可以联接到压缩机114的入口。例如，温度传感器55可以联接到压缩机114的入口，以用于估计压缩机入口温度。作为另一个示例，压力传感器56可以联接到压缩机114的入口，以用于估计进入压缩机的空气的压力。另外的其他传感器可以包括例如空燃比传感器、湿度传感器等。在其他示例中，可以基于发动机工况来推断压缩机入口状况(诸如湿度、温度等)中的一者或多者。传感器可以估计在压缩机入口处从进气道接收的进气以及从CAC 18的上游再循环的空气充气的状况。一个或多个传感器还可以联接到压缩机114上游的进气道42，以用于确定进入压缩机的空气充气的组成和状况。这些传感器可以包括例如大气压力传感器58。另外，节气门入口压力(TIP)传感器59可以联接在CAC 18的下游和节气门阀20的上游，以用于估计递送到发动机的增压压力，如由TIP传感器59测量到的。
在操作员踩加速器踏板事件期间，当响应于操作员扭矩需求的增加而从无增压的发动机操作进入有增压的发动机操作时，可能会出现涡轮迟滞。这是由于涡轮116自旋加快因涡轮增压器是较慢作用的压缩装置的延迟而造成的。当发动机在增压操作时也会发生同样的情况，并且由于车辆操作员增加加速踏板施加，增压需求瞬态增加。为了改善涡轮自旋加快，在那些选定的条件期间，废气门阀92可以被致动到更加关闭的位置(例如，到完全关闭位置)。另外，涡轮增压器15可以通过从电动马达108接收正扭矩来得到电动辅助。其中，电动马达可以通过从电池45b汲取电力来向将涡轮连接到压缩机的涡轮增压器轴添加扭矩。
在操作员松加速器踏板事件期间，当从有增压的发动机操作进入无增压(或增压降低)的发动机操作时，可能会出现压缩机喘振。这是由于当节气门阀20在松加速器踏板的情况下关闭时通过压缩机114的流量降低而造成的。通过压缩机的前向流量减少可能导致喘振，并且降低涡轮增压器的性能。另外，喘振可能导致噪声、振动和粗糙性(NVH)问题，诸如来自发动机进气系统的不期望的噪声。为了能够在车辆操作的默认模式期间响应于松加速器踏板而快速降低扭矩需求且不引起压缩机喘振，由压缩机114压缩的空气充气的至少一部分可以再循环到压缩机入口。这增加了压缩机流率，以使操作移动远离喘振区域。具体地，CRV 62可以被打开以将(温暖的)压缩空气从CAC 18上游的压缩机114出口再循环到压缩机114入口。在一些实施例中，压缩机再循环系统可以另外地或可选地包括再循环通道，以用于将冷却的压缩空气从CAC 18的下游再循环到压缩机114的入口。另外，废气门致动器92可以移动到更加打开(例如，完全打开)的位置，使得更多的排气流在绕过涡轮的同时行进到排气尾管，从而加快涡轮的自旋减慢。此外，涡轮增压器15可以通过从电动马达108接收负扭矩来得到电动辅助。其中，电动马达可以从将涡轮连接到压缩机的涡轮增压器轴移除扭矩，同时对电池45b充电。
控制器12可以被包括在控制系统14中。控制器12被示为从多个传感器16(其各种示例在本文描述)接收信息并将控制信号发送到多个致动器81(其各种示例在本文描述)。作为一个示例，传感器16可以包括位于涡轮116上游的排气传感器126(其可以是温度或压力传感器)、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(例如，用于测量P1)、质量空气流量(MAF)传感器57、大气压力传感器58和TIP传感器59。诸如附加的压力传感器、温度传感器、空燃比传感器和组成传感器的其他传感器可以联接到车辆系统100中的各个位置。致动器81可以包括例如节气门阀20、CRV 62、电动马达108、废气门阀92和燃料喷射器66。控制器12可以从各种传感器接收输入数据、处理输入数据，并且采用各种致动器来基于接收到的信号和储存在控制器的储存器上的指令来调整发动机操作。控制器可以响应于经处理的输入数据而基于在其中编程的指令或代码来采用致动器，所述指令或代码对应于一个或多个例程，诸如本文关于图2至图3描述的示例性控制例程。作为示例，响应于踩加速器踏板，控制器可以命令废气门阀92关闭，并且响应于松加速器踏板，控制器可以命令废气门阀92打开。
图6示出了用于命令废气门调整的示例性反馈控制回路600。基于包括从操作员踏板位置推断出的扭矩需求的工况来确定期望的增压压力(PB_des)。期望的增压压力是将经由废气门阀和电动马达调整实现的目标增压压力。经由诸如TIP传感器的传感器来确定实际增压压力。在控制器(诸如比较器Σ)处接收并比较实际增压压力值和期望的增压压力值，以确定增压压力误差。该误差对应于实际增压压力与期望的增压压力之间的差值。当实际增压压力下降至低于目标时(诸如当操作员踩加速器踏板时)或当实际增压压力上升至高于目标时(诸如当操作员松加速器踏板时)，差值增大。然后将误差输入到比例积分微分(PID)控制器，该PID控制器基于误差来施加校正。具体地，PID控制器生成针对废气门阀的输出命令(wg_cmnd)，该命令是根据误差和废气门阀的第一增益值(K1)确定的。该命令更改废气门阀的位置，从而改变被引导通过涡轮增压器的排气涡轮的排气量。PID控制器还生成针对电动增压辅助马达(EM)的输出命令(em_cmnd)，该命令是根据误差和电动马达的第二增益值(K2)确定的，该第二增益值不同于废气门阀的第一增益值K1。废气门阀命令更改废气门阀的位置，从而改变被引导通过涡轮增压器的排气涡轮的排气量。电动马达命令更改电动马达的输出速度，从而改变经由马达添加到涡轮增压器轴的扭矩量。
如本文详述，也可以基于废气门的状态相对于电动马达的状态(和/或联接到马达的电池的荷电状态)来调整增益值K1和K2。此外，可以调整增益值以考虑到电动马达(基本上即时响应)相对于废气门阀(较慢响应)的响应时间的差异。
特别地，当废气门阀没有退化，电池SOC高于阈值并且电动马达没有退化时，增益值K1和K2可以设定为使得电动马达可以提供增压辅助以减少误差，而同时废气门阀移动到可以维持目标增压压力的位置。例如，响应于操作员踩加速器踏板，期望的增压压力可以增加，从而产生引起废气门被命令到更加关闭的位置的误差，废气门的关闭程度(也就是，从当前位置朝向完全关闭位置移动多远)随着误差值增大而增加。在废气门移动到更加关闭的位置并且涡轮自旋加快以增加增压压力时，在此期间，电动马达输出可以增加以减小误差。
如果电池SOC低并且无法依赖电动马达来减小误差，那么可以增大废气门阀的增益值K1，使得更积极地使用废气门调整来减小增压误差。这可能会导致对于给定的误差值在踩加速器踏板期间与在电池SOC高时相比废气门阀移动得更接近完全关闭位置。
同样地，如果废气门阀退化，诸如在阀发生常开故障时，无法依赖废气门阀开减小误差。在这种情况下，可以增大电动马达的增益值K2，使得更积极地使用增压辅助马达调整来减小增压误差。这可能会导致对于给定的误差值在踩加速器踏板期间与在废气门阀没有退化时相比马达输出更高。
现在转到图2，示出了用于操作图1的增压发动机系统的示例性方法200。该方法使得能够通过利用现有的部件和传感器来执行废气门阀诊断。用于实施方法200和本文中包括的其余方法的指令可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1描述的传感器)接收的信号来执行。根据下面描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。
在202处，该方法包括估计和/或测量发动机工况。这些包括例如操作员扭矩需求、发动机转速、电池荷电状态(SOC)、环境状况(诸如环境温度、压力和湿度)、MAF、MAP等。
在204处，该方法包括确定以下每一者的初始位置：联接到跨排气涡轮的废气门通道的废气门阀，以及联接到跨进气压缩机的进气道的压缩机再循环阀(诸如连续可变压缩机再循环阀CCRV)。另外，可以确定将由联接到涡轮增压器(例如，联接到涡轮增压器轴)的电动辅助马达输出的功率。这些确定可以是基于估计的当前工况。作为一个示例，随着操作员扭矩需求增加，期望的增压压力可以增加。因此，控制器可以发送信号以将废气门阀移动到更加关闭的位置，使得排气的较大部分可以流过涡轮，从而使涡轮自旋加快。另外，控制器可以发送信号以将CCRV移动到更加关闭的位置，使得减少流量再循环并且增加增压压力。另外，废气门和CCRV调整可以与电动马达输出调整相协调，以提供期望的增压压力。由于电动马达可以独立于涡轮和压缩机向轴提供功率，因此来自电动马达和涡轮增压器轴上的涡轮的协调扭矩可以使压缩机以提供所请求的增压压力所需的速度自旋。例如，如果满足扭矩需求所需的增压压力低于阈值，则控制器可以仅仅经由调整废气门和CCRV来提供期望的增压压力，而不从联接到涡轮增压器轴的电动马达提供电动辅助。在另一个示例中，如果满足扭矩需求所需的增压压力高于阈值，则控制器可以经由调整废气门和CCRV来提供期望的增压压力并且同时还从联接到涡轮增压器轴的电动马达提供电动辅助。阈值可以是非零正阈值。从电动马达提供电动辅助可以包括控制器向电动马达发送控制信号(诸如占空比信号)，以使马达以提供与对涡轮增压器轴的所请求的电动辅助相对应的电力的速度自旋。这个动作随后可以降低为电动马达供电的电池的荷电状态。控制器可以参考使用期望的增压压力作为输入和提供对应的废气门阀位置、CCRV位置和电动马达功率作为输出的查找表、算法或模型。然后，控制器可以基于所确定的阀位置和马达功率来向对应的致动器命令信号。
接下来，在206处，可以确定是否存在操作员扭矩需求的变化。这可以包括因踩加速器踏板事件而引起的扭矩需求的增加，或者因松加速器踏板事件而引起的扭矩需求的降低。在一个示例中，如果操作员扭矩需求的增加超过阈值量、以超过阈值速率的速率增加、响应于加速踏板踩下和/或制动踏板释放而增加，则可以确认踩加速器踏板事件。同样地，如果操作员扭矩需求的降低超过阈值量、以超过阈值速率的速率降低、响应于加速踏板释放和/或制动踏板踩下而降低，则可以确认松加速器踏板事件。在每一种情况下，阈值为非零阈值。如果没有确认扭矩需求的变化，则在208处，该方法包括维持废气门阀、CCRV和电动马达的设定。
如果确认扭矩需求的变化，则在210处，该方法包括调整废气门阀位置和电动增压辅助马达扭矩(也就是说，来自联接到涡轮增压器压缩机或轴的电动马达的扭矩)中的至少一者或多者以提供目标增压压力。例如，响应于扭矩需求的增加，控制器可以命令废气门阀到更加关闭的位置，诸如完全关闭位置。例如，如参考图6的控制回路所讨论，可以在反馈回路中基于实际增压压力与目标增压压力之间的误差并且进一步基于增益值来调整废气门阀的位置。归因于废气门阀动力学所涉及的较慢响应时间和延迟，关闭废气门阀可能无法在期望的时间范围内提供涡轮转速的期望的增加。因此，为了允许比仅经由涡轮更快的压缩机响应，控制器可以另外地操作联接到涡轮增压器轴或压缩机的电动马达，以向涡轮增压器轴提供正扭矩来满足增压需求。也可以在反馈回路中基于增压误差并且进一步基于另一个增益值来调整电动马达的输出，如参考图6的控制回路所描述。在一个示例中，诸如当增压误差高于阈值量时，控制器可以完全关闭废气门阀，并且在涡轮自旋加快到与目标增压压力相对应的目标速度时，从电动马达提供增压辅助。一旦涡轮转速增加到期望的速度，控制器然后就可以从电动马达移除增压辅助。
作为另一个示例，响应于扭矩需求的降低，控制器可以命令废气门阀到更加打开的位置，诸如完全打开位置。打开废气门阀可能无法在期望的时间范围内提供涡轮转速的期望减低，这将导致增压压力的降低比期望的慢。因此，控制器可以另外地将电动马达作为发电机操作，以在涡轮增压器轴上施加负扭矩来满足增压需求。在一个示例中，控制器可以完全打开废气门阀，并且在涡轮自旋减慢到与目标增压压力相对应的目标速度时，经由电动马达/发电机再生能量。一旦涡轮转速降低到期望的速度，控制器然后就可以移除再生扭矩。
在212处，该方法包括基于在踩加速器踏板或松加速器踏板事件期间电动辅助马达的电力输出来诊断废气门阀。如在图3处详述并且在图4至图5的示例性曲线处描绘，控制器可以在命令改变废气门阀位置时将预期的马达扭矩曲线与实际马达扭矩曲线进行比较。基于差异，控制器能够推断出废气门阀是否退化，并且进一步地，废气门阀卡在哪个位置。例如，如果在踩加速器踏板事件中命令废气门阀关闭之后需要连续的增压辅助以使涡轮自旋加快，那么可以推断出废气门阀发生常开故障。作为另一个示例，如果在松加速器踏板事件中命令废气门阀打开之后连续地产生再生能量以使涡轮自旋减慢，那么可以推断出废气门阀发生常闭故障。
在214处，确定是否确认了废气门退化。如果否的话，那么在216处，该方法包括继续使用废气门调整来控制增压压力。特别地，控制器基于感测到的增压压力与目标增压压力之间的测量到的误差并且进一步基于默认增益值来继续反馈控制废气门阀的位置。另外，电动增压辅助马达也继续用于增压压力控制，其中根据测量到的误差和另一个默认增益值来控制马达输出反馈。
否则，在218处，如果确认了废气门阀退化，则该方法包括设定诊断代码以指示废气门阀退化。响应于废气门阀退化的指示，控制器可以更积极地调整电动马达扭矩以提供目标增压压力。这包括基于测量到的增压误差来控制电动马达的输出，而同时增加马达命令的增益值，使得鉴于退化的废气门阀经由电动马达来解决增压误差的较大部分。例如，在踩加速器踏板期间可以提供比原本将需要的更多的正马达扭矩。因此，控制器将对废气门阀位置命令和涡轮增压器电机扭矩施加更多控制工作。作为另一个示例，响应于废气门阀退化的指示，控制器可以进入FMEM状态并且可以停止增压使用。
现在转到图3，示出了用于基于瞬态期间的电动马达扭矩的变化来诊断废气门阀的方法300。方法300可以作为图2的方法的一部分(诸如，在212处)来执行。
在302处，该方法包括确认踩加速器踏板事件。如果确认了踩加速器踏板事件，那么在304处，该方法包括命令废气门阀关闭。在一个示例中，被命令的废气门阀的关闭程度(和最终位置)是基于踩加速器踏板时的扭矩需求的所请求的增加。
作为示例，只有在因为其中目标节气门入口压力高于阈值的较大程度踩加速器踏板而需要增压时才可以命令废气门阀。取决于工况，对于其中目标节气门入口压力低于阈值的较小程度踩加速器踏板，如果进气歧管中仍有真空，那么仅仅将节气门打开更大就可以是足够的。
在306处，将踩加速器踏板期间的电动马达的正马达扭矩曲线与实际正马达扭矩曲线进行比较。可以评估正马达扭矩曲线的各个方面。例如，可以确定正马达扭矩曲线是否包括增加(正)马达扭矩的第一持续时间，接着是降低(正)马达扭矩的第二持续时间。此外，可以将第一持续时间的增加马达扭矩的斜率与阈值进行比较，并且可以将第二持续时间的降低马达扭矩的斜率与另一个阈值进行比较。作为另一个示例，可以将正扭矩最初增加的第一持续时间与阈值进行比较，并且可以将正扭矩随后降低的第二持续时间与另一个阈值进行比较。此外，可以评估自踩加速器踏板起的不同持续时间的扭矩的变化率。
在一个示例中，如参考图4所描述，期望的正马达扭矩曲线可以包括正扭矩在自踩加速器踏板起的第一持续时间内增加，并且然后在第一持续时间之后的第二持续时间内降低。此后，在经过第二持续时间之后，可以间歇地提供正马达扭矩(或负马达扭矩)的短爆发。如果正马达扭矩曲线是如预期的那样，那么在308处，可以表明废气门阀没有退化。否则，如果正马达扭矩曲线不同于预期的曲线，那么在310处，可以表明废气门阀退化，具体地，发生常开故障。
当需要较高的涡轮转速和增压压力时，命令废气门阀关闭并且操作电动马达以有助于达到期望的涡轮转速。一旦达到该转速，就移除电动辅助，并且由控制器使用排气流、废气门阀位置和间歇再生能量的组合来维持涡轮转速。假设具有适当的涡轮增压器尺寸，那么此时不需要正电能。
然而，如果废气门阀发生常开故障，那么期望的涡轮速度将高于当前转速并且废气门阀将被命令关闭以向涡轮输送更多的流量。电动马达最初将辅助涡轮增压器达到期望的涡轮转速，但在排气流因卡住的废气门阀而围绕涡轮转向时将继续提供功率。需要更高的功率来将设定点维持到所预期的那样将表明废气门阀错误地打开。也可以实现基于时间的诊断来将马达在达到设定点之后提供功率的时间与可校准的故障时间值进行比较。如果没有瞬态请求来增加涡轮转速，那么电动马达不应提供功率来将涡轮保持在目标转速。因此，响应于正马达扭矩在第一持续时间内以较快速率增加，和/或在第二持续时间内(其中预期的是降低)继续增加，可以推断出废气门阀发生常开故障。
应当了解，也可以在期望再生的松加速器踏板时诊断出废气门阀发生常开故障。如果再生的功率或再生花费的时间少于所预期的那样，那么可以表明废气门阀打开得比命令得大。图4处示出了示例性曲线。
如果在302处未确认踩加速器踏板事件，那么在312处，该方法包括确认松加速器踏板事件。如果确认了松加速器踏板事件，那么在314处，该方法包括命令废气门阀打开。在一个示例中，被命令的废气门阀的打开程度(和最终位置)是基于松加速器踏板时的扭矩需求的所请求的降低。
在316处，将松加速器踏板期间的电动马达的负马达扭矩曲线与实际负马达扭矩曲线进行比较。可以评估负(再生)马达扭矩曲线的各个方面。例如，可以确定负马达扭矩曲线是否包括增加(负)马达扭矩的第一持续时间，接着是降低(负)马达扭矩的第二持续时间。此外，可以将第一持续时间的增加再生扭矩的斜率与阈值进行比较，并且可以将第二持续时间的降低再生扭矩的斜率与另一个阈值进行比较。作为另一个示例，可以将再生扭矩最初增加的第一持续时间与阈值进行比较，并且可以将再生扭矩随后降低的第二持续时间与另一个阈值进行比较。此外，可以评估自踩松速器踏板起的不同持续时间的扭矩的变化率。
在一个示例中，如参考图5所描述，期望的再生马达扭矩曲线可以包括再生扭矩在自松加速器踏板起的第一持续时间内增加，并且然后在第一持续时间之后的第二持续时间内降低。此后，在经过第二持续时间之后，可以间歇地提供正马达扭矩(或负马达扭矩)的短爆发。
如果负马达扭矩曲线是如预期的那样，那么在318处，可以表明废气门阀没有退化。否则，如果负马达扭矩曲线不同于预期的曲线，那么在320处，可以表明废气门阀退化，具体地，发生常闭故障。
通常命令废气门阀打开以防止涡轮增压器涡轮在高负荷下超速或者在松加速器踏板期间减小涡轮转速和增压压力。可以通过查看电能以达到期望的涡轮增压器速度来诊断这种场景。在超速场景下，电能应最小，因为预期废气门阀排出排气流，并且涡轮转速应降低。在松加速器踏板的场景下可以完成同样的分析。在这种场景下，根据工况，控制器可以保持废气门阀关闭并且尝试经由涡轮增压器电机来回收能量。在驾驶员需求降低时，期望的涡轮转速将降低并且打开的废气门阀将使涡轮增压器速度减慢。在松加速器踏板的场景下，随着速度降低到其目标，将发生再生并且将重新获得能量。
然而，如果废气门阀在被命令打开时发生常闭故障，那么再生电能将开始增加以维持目标涡轮转速。代替排气流围绕涡轮转向，高能流将继续使涡轮自旋并加速。因此，必须继续进行再生，以安全地将涡轮保持在转速目标。将这个能量与正常废气门阀功能性期间的所预期的能量进行比较将使得能够诊断出废气门常闭故障。在松加速器踏板的场景下，涡轮转速可以以比在废气门成功地打开的情况下慢得多的速率降低。在这种场景下，电动马达将进入再生模式(其中马达充当发电机，以在涡轮轴上施加负扭矩并且对系统电池充电)，以在期望的时间内达到较低目标转速。因此，响应于再生马达扭矩在第一持续时间内以较快速率增加，和/或在第二持续时间内(其中预期的是降低)继续增加，可以推断出废气门阀发生常闭故障。通过将再生的能量与在正常情况下预期的能量进行比较，可以诊断出废气门阀常闭故障条件。图5处示出了示例性曲线。
现在转到图4，映射图400描绘了在踩加速器踏板事件期间诊断废气门阀的示例性场景。映射图400在曲线402处描绘了操作员扭矩请求。废气门阀(WG)打开命令在曲线图404(在没有退化时)和曲线图405(虚线，在常开故障时)处示出。电动辅助马达功率在曲线图406(在WG没有退化时)和曲线图407(在WG发生常开故障时)处示出。增压压力在曲线图408(在WG没有退化时)和曲线图409(在WG发生常开故障时)处示出。电池荷电状态(SOC)在曲线图410(在WG没有退化时)和曲线图411(在WG发生常开故障时)处示出。电动辅助马达功率可以包括通过从系统电池汲取电荷并且以其中向轴添加扭矩的电动模式操作增压辅助马达来向涡轮轴提供正马达扭矩的描述。电动辅助马达功率还可以包括通过向系统电池供应电荷并且以其中从轴移除扭矩的再生模式操作增压辅助马达来向涡轮轴提供负马达扭矩的描述。所有曲线图都是沿着x轴随时间示出的。
在t1之前，发动机在增压操作并且处于稳态。废气门部分地打开并且仅经由废气门调整来满足期望的增压压力。此时，不需要电动辅助，如由增压辅助马达提供的零扭矩所指示。由于未汲取功率，因此电池SOC升高。
在t1处，响应操作员踩加速器踏板事件，增压需求增加。为了增加涡轮增压器的增压输出，命令废气门阀关闭。如果废气门没有退化，那么WG的关闭将导致增压压力在t1与t2之间开始增加(曲线图408)。当涡轮转速在t1与t2之间增加时，可以瞬态提供正电动增压辅助，并且然后在t2之后停止(曲线图406)。这导致SOC在t1与t2之间下降(曲线图410)。此后，可以通过间歇地将电动马达作为发电机操作并且使用再生电能进行增压控制来提供涡轮转速控制和增压压力控制，如在t3、t4和t5处所示(曲线图406)。这导致电池SOC的对应上升(曲线图410)。
然而，如果WG发生常开故障(曲线图405)，那么即使在命令WG关闭并且提供瞬态电动增压辅助之后，增压压力可能也无法达到目标水平(曲线图409)。因此，控制器可以继续提供正电动增压辅助，并且从t1开始增加正增压辅助的量(曲线图407)。因此，电池SOC也继续对应地下降(曲线图411)。
现在转到图5，映射图500描绘了在松加速器踏板事件期间诊断废气门阀的示例性场景。映射图500在曲线502处描绘了操作员扭矩请求。废气门阀(WG)打开命令在曲线图504(在没有退化时)和曲线图505(虚线，在常闭故障时)处示出。电动辅助马达功率在曲线图506(在WG没有退化时)和曲线图507(在WG发生常闭故障时)处示出。增压压力在曲线图508(在WG没有退化时)和曲线图509(在WG发生常闭故障时)处示出。电池荷电状态(SOC)在曲线图510(在WG没有退化时)和曲线图511(在WG发生常闭故障时)处示出。电动辅助马达功率可以包括通过从系统电池汲取电荷并且以其中向轴添加扭矩的电动模式操作增压辅助马达来向涡轮轴提供正马达扭矩的描述。电动辅助马达功率还可以包括通过向系统电池供应电荷并且以其中从轴移除扭矩的再生模式操作增压辅助马达来向涡轮轴提供负马达扭矩的描述。所有曲线图都是沿着x轴随时间示出的。
在t1之前，发动机在增压操作并且处于稳态。废气门部分地打开并且仅经由废气门调整来满足期望的增压压力。此时，不需要电动辅助，如由增压辅助马达提供的零扭矩所指示。由于未汲取功率，因此维持电池SOC。
在t1处，响应操作员松加速器踏板事件，增压需求降低。为了降低涡轮增压器的增压输出，命令废气门阀打开。如果废气门没有退化，那么WG的打开将导致增压压力在t1与t2之间开始降低(曲线图508)。当涡轮转速在t1与t2之间增加时，可以在轴中瞬态施加负电动扭矩，并且然后在t2之后停止(曲线图506)。这导致SOC在t1与t2之间上升(曲线图510)。此后，可以仅通过废气门来提供涡轮转速控制和增压压力控制。
然而，如果WG发生常闭故障(曲线图505)，那么即使在命令WG打开并且从电动马达/发电机提供瞬态再生能量之后，增压压力可能也无法达到目标水平(曲线图509)并且可能发生超速。因此，控制器可以继续在涡轮轴上施加负扭矩，并且从t1开始增加再生能量的量(曲线图507)。因此，电池SOC也继续对应地上升(曲线图511)。
应当了解，分析电池SOC是诊断废气门阀的一种方式。然而，由于电动涡轮增压器具有准确的电压和电流测量值或估计值，因此这些也可以用来计算涡轮增压器的功率和能量使用。相对于电池SOC来说，这样的估计对于确定涡轮增压器的电能曲线可能更准确和可靠。
以此方式，可以使用电动涡轮增压器的电动辅助马达的电力曲线来诊断排气废气门阀。监测在踩加速器踏板期间由马达在涡轮增压器轴上施加的正扭矩的变化率和持续时间的技术效果在于，可以使用延长的正辅助来推断出废气门阀发生常开故障。同样地，监测在松加速器踏板期间由马达在涡轮增压器轴上施加的负扭矩的变化率和持续时间在于，可以使用延长的再生来推断出废气门阀发生常闭故障。通过将现有的硬件用于废气门阀诊断，降低了对专用传感器的需要，而不会影响诊断的可靠性和准确性。
一种用于联接到涡轮增压器的发动机的示例性方法包括：在扭矩瞬态期间，命令排气废气门阀位置的变化；以及基于由联接到所述涡轮增压器的电动增压辅助马达输入或输出的电能的变化来指示所述废气门阀的退化。在前一示例中，另外地或任选地，所述方法还包括在命令废气门阀位置的所述变化之后的某一持续时间内，监测由所述电动增压辅助马达输入或输出的电能的所述变化。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，所述方法还包括基于所述扭矩瞬态而相对于目标增压压力来监测实际增压压力。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，所述扭矩瞬态包括踩加速器踏板和松加速器踏板中的一个。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，当所述扭矩瞬态是扭矩的增加时，所述命令的变化包括命令所述废气门阀关闭，并且当所述扭矩瞬态是扭矩的降低时，所述命令的变化包括命令所述废气门阀打开。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，所述指示包括响应于在命令所述废气门阀关闭之后的所述持续时间内由所述马达输出的继续和/或增加的电能，指示所述废气门阀发生常开故障。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，所述指示包括响应于在命令所述废气门阀打开之后的所述持续时间内向所述马达中输入的继续和/或增加的电能，指示所述废气门阀发生常闭故障。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，所述持续时间是直到达到所述扭矩瞬态的目标增压压力为止的持续时间。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，所述方法还包括：响应于所述指示所述废气门阀发生常开故障，增大所述电动马达的增压压力反馈响应的增益值；以及响应于所述指示所述废气门阀发生常闭故障，暂时地禁用增压使用。
另一种用于涡轮增压发动机的示例性方法包括：响应于踏板瞬态，命令废气门阀位置的变化；在所述命令之后，监测联接到涡轮增压器的电动增压辅助马达的扭矩曲线；以及基于所述监测的扭矩曲线相对于预期的扭矩曲线而指示所述废气门阀的退化。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，所述踏板瞬态是踩加速器踏板，所述命令的变化包括命令所述废气门阀到更加关闭的位置，并且当所述踏板瞬态是松加速器踏板时，所述命令的变化包括命令所述废气门阀到更加打开的位置。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，目标涡轮转速是基于所述踏板瞬态，并且当所述踏板瞬态是所述踩加速器踏板时，所述预期的扭矩曲线包括直到达到目标涡轮转速为止经由所述电动增压辅助马达在涡轮增压器轴上施加的正马达扭矩的瞬态增加，接着是经由所述电动增压辅助马达在所述涡轮增压器轴上施加的负马达扭矩的间歇爆发，以维持所述目标涡轮转速。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，当所述踏板瞬态是所述松加速器踏板时，所述预期的扭矩曲线包括直到达到所述目标涡轮转速为止经由所述电动增压辅助马达在所述涡轮增压器轴上施加的负马达扭矩的瞬态增加，接着是经由所述电动增压辅助马达在所述涡轮增压器轴上施加的正马达扭矩的间歇爆发，以维持所述目标涡轮转速。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，所述指示包括：当所述踏板瞬态是所述踩加速器踏板时，响应于所述监测的扭矩曲线包括在所述涡轮增压器轴上施加的所述正马达扭矩的延长且逐渐的增加而指示所述废气门阀发生常开故障；以及当所述踏板瞬态是所述松加速器踏板时，响应于所述监测的扭矩曲线包括在所述涡轮增压器轴上施加的所述负马达扭矩的延长且逐渐的增加而指示所述废气门阀发生常闭故障。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，所述方法还包括：响应于所述指示所述废气门阀发生常开故障，以较高的增益函数来操作所述电动增压辅助马达；以及响应于所述指示所述废气门阀发生常闭故障，暂时地禁用增压使用。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，监测电动增压辅助马达的所述扭矩曲线包括监测联接到所述电动增压辅助马达的电池的荷电状态的变化。
另一种示例性增压发动机系统包括：发动机；涡轮增压器，所述涡轮增压器具有经由轴联接到排气涡轮的进气压缩机；电动马达/发电机，所述电动马达/发电机联接到所述轴；电池，所述电池联接到所述电动马达/发电机；废气门通道，所述废气门通道包括绕过所述排气涡轮的废气门阀；以及控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时致使所述控制器：命令所述废气门阀的位置的变化；在命令所述变化之后并且直到达到目标增压压力为止，监测电池荷电状态的变化；以及基于电池荷电状态的所述监测的变化来诊断所述废气门阀。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，所述控制器包括用于以下操作的指令：响应于操作员扭矩需求的降低而命令所述废气门阀到更加打开的位置，所述废气门阀的打开程度随着所述操作员扭矩需求从当前水平降低而增加；以及响应于操作员扭矩需求的增加而命令所述废气门阀到更加关闭的位置，所述废气门阀的关闭程度随着所述操作员扭矩需求从当前水平增加而增加。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，所述控制器包括用于以下操作的指令：当响应于比电池荷电状态的预期的上升高而被命令到所述更加打开的位置时，指示所述废气门阀发生常闭故障；以及响应于所述指示，禁用增压使用。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，所述控制器包括用于以下操作的指令：当响应于比电池荷电状态的预期的下降高而被命令到所述更加关闭的位置时，指示所述废气门阀发生常开故障；以及响应于所述指示，禁用所述增压使用。
在另外的表示中，所述发动机系统联接在混合动力车辆系统中。在另一个另外的表示中，一种用于增压发动机的方法包括：基于联接到涡轮增压器的电动增压辅助马达的电压或电流响应而指示联接到所述涡轮增压器的排气涡轮的废气门阀的退化，所述电压或电流响应在增压压力的命令的变化之后被感测到。在前一示例中，另外地或任选地，增压压力的所述命令的变化包括响应于操作员扭矩需求的增加的增压压力的命令的增加，或者响应于所述操作员扭矩需求的降低的增压压力的降低。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，所述指示退化是基于在增压压力的所述命令的改变之后的所述电压或电流响应比预期高或比预期长。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，所述方法还包括：响应于感测到的增压压力与所述命令的增压压力之间的增压误差而命令废气门阀位置的变化和马达输出的变化中的每一个，所述命令的增压压力是基于驾驶员扭矩需求；以及响应于对废气门阀退化的所述指示，以比默认高的增益函数来命令马达输出的所述变化。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，以比默认高的增益函数来命令马达输出的所述变化包括相对于针对给定的增压误差的默认输出，提供针对所述给定的增压误差的较大马达输出。在前述示例中的任一或所有示例中，另外地或任选地，响应于对废气门退化的所述指示，暂时地禁用增压压力使用。
应当注意，本文包括的示例性控制和估计例程可以结合各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和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的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文描述的具体例程可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的处理策略等)中的一种或多种。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行，可以并行地执行，或在一些情况下可以省略。同样，处理次序不一定是实现本文所述的示例性实施例的特征和优点所需要的，而是为了便于说明和描述而提供的。所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以根据所使用的特定策略重复地执行。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令而执行。
应当理解，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视为具有限制性意义，因为许多变型是可能的。例如，以上技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
如本文所使用的，除非另外指明，否则术语“大约”被解释为表示所述范围的±5％。
以下权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以是指“一个”要素或“第一”要素或其等效物。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类要素的并入，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、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而被要求保护。此类权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被认为包括在本公开的主题内。
根据本发明，一种用于联接到涡轮增压器的发动机的方法包括：在扭矩瞬态期间，命令排气废气门阀位置的变化；以及基于由联接到所述涡轮增压器的电动增压辅助马达输入或输出的电能的变化来指示所述废气门阀的退化。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，在命令废气门阀位置的所述变化之后的某一持续时间内，监测由所述电动增压辅助马达输入或输出的电能的所述变化。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，基于所述扭矩瞬态而相对于目标增压压力来监测实际增压压力。
根据一个实施例，所述扭矩瞬态包括踩加速器踏板和松加速器踏板中的一个。
根据一个实施例，当所述扭矩瞬态是扭矩的增加时，所述命令的变化包括命令所述废气门阀关闭，并且当所述扭矩瞬态是扭矩的降低时，所述命令的变化包括命令所述废气门阀打开。
根据一个实施例，所述指示包括：响应于在命令所述废气门阀关闭之后的所述持续时间内由所述马达输出的继续和/或增加的电能，指示所述废气门阀发生常开故障。
根据一个实施例，所述指示包括：响应于在命令所述废气门阀打开之后的所述持续时间内向所述马达中输入的继续和/或增加的电能，指示所述废气门阀发生常闭故障。
根据一个实施例，所述持续时间是直到达到所述扭矩瞬态的目标增压压力为止的持续时间。
根据一个实施例，本发明的特征还在于：响应于所述指示所述废气门阀发生常开故障，增大所述电动增压辅助马达的增压压力反馈响应的增益值；以及响应于所述指示所述废气门阀发生常闭故障，暂时地禁用增压使用。
根据本发明，一种用于涡轮增压发动机的方法包括：响应于踏板瞬态，命令废气门阀位置的变化；在所述命令之后，监测联接到涡轮增压器的电动增压辅助马达的扭矩曲线；以及基于所述监测的扭矩曲线相对于预期的扭矩曲线而指示所述废气门阀的退化。
根据一个实施例，当所述踏板瞬态是踩加速器踏板时，所述命令的变化包括命令所述废气门阀到更加关闭的位置，并且当所述踏板瞬态是松加速器踏板时，所述命令的变化包括命令所述废气门阀到更加打开的位置。
根据一个实施例，目标涡轮转速是基于所述踏板瞬态，并且当所述踏板瞬态是所述踩加速器踏板时，所述预期的扭矩曲线包括直到达到目标涡轮转速为止经由所述电动增压辅助马达在涡轮增压器轴上施加的正马达扭矩的瞬态增加，接着是经由所述电动增压辅助马达在所述涡轮增压器轴上施加的负马达扭矩的间歇爆发，以维持所述目标涡轮转速。
根据一个实施例，当所述踏板瞬态是所述松加速器踏板时，所述预期的扭矩曲线包括直到达到所述目标涡轮转速为止经由所述电动增压辅助马达在所述涡轮增压器轴上施加的负马达扭矩的瞬态增加，接着是经由所述电动增压辅助马达在所述涡轮增压器轴上施加的正马达扭矩的间歇爆发，以维持所述目标涡轮转速。
根据一个实施例，所述指示包括：当所述踏板瞬态是所述踩加速器踏板时，响应于所述监测的扭矩曲线包括在所述涡轮增压器轴上施加的所述正马达扭矩的延长且逐渐的增加而指示所述废气门阀发生常开故障；以及当所述踏板瞬态是所述松加速器踏板时，响应于所述监测的扭矩曲线包括在所述涡轮增压器轴上施加的所述负马达扭矩的延长且逐渐的增加而指示所述废气门阀发生常闭故障。
根据一个实施例，本发明的特征还在于：响应于所述指示所述废气门阀发生常开故障，以较高的增益函数来反馈操作所述电动增压辅助马达；以及响应于所述指示所述废气门阀发生常开故障，暂时地禁用增压使用。
根据一个实施例，监测电动增压辅助马达的所述扭矩曲线包括监测联接到所述电动增压辅助马达的电池的荷电状态的变化。
根据本发明，提供了一种增压发动机系统，所述增压发动机系统具有：发动机；涡轮增压器，所述涡轮增压器具有经由轴联接到排气涡轮的进气压缩机；电动马达/发电机，所述电动马达/发电机联接到所述轴；电池，所述电池联接到所述电动马达/发电机；废气门通道，所述废气门通道包括绕过所述排气涡轮的废气门阀；以及控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时致使所述控制器：命令所述废气门阀的位置的变化；在命令所述变化之后并且直到达到目标增压压力为止，监测电池荷电状态的变化；以及基于电池荷电状态的所述监测的变化来诊断所述废气门阀。
根据一个实施例，所述控制器包括用于以下操作的指令：响应于操作员扭矩需求的降低而命令所述废气门阀到更加打开的位置，所述废气门阀的打开程度随着所述操作员扭矩需求从当前水平降低而增加；以及响应于操作员扭矩需求的增加而命令所述废气门阀到更加关闭的位置，所述废气门阀的关闭程度随着所述操作员扭矩需求从当前水平增加而增加。
根据一个实施例，所述控制器包括用于以下操作的指令：当响应于比电池荷电状态的预期的上升高而被命令到所述更加打开的位置时，指示所述废气门阀发生常闭故障；以及响应于所述指示，禁用增压使用。
根据一个实施例，所述控制器包括用于以下操作的指令：当响应于比电池荷电状态的预期的下降高而被命令到所述更加关闭的位置时，指示所述废气门阀发生常开故障；以及响应于所述指示，禁用所述增压使用。

Claims (13)

1.一种用于联接到涡轮增压器的发动机的方法，所述方法包括：
在扭矩瞬态期间，
命令排气废气门阀位置的变化；以及
基于由联接到所述涡轮增压器的电动增压辅助马达输入或输出的电能的变化来指示所述废气门阀的退化。
2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括在命令废气门阀位置的所述变化之后的某一持续时间内，监测由所述电动增压辅助马达输入或输出的电能的所述变化。
3.如权利要求2所述的方法，所述方法还包括基于所述扭矩瞬态而相对于目标增压压力来监测实际增压压力。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述扭矩瞬态包括踩加速器踏板和松加速器踏板中的一个。
5.如权利要求2所述的方法，其中当所述扭矩瞬态是扭矩的增加时，所述命令的变化包括命令所述废气门阀关闭，并且当所述扭矩瞬态是扭矩的降低时，所述命令的变化包括命令所述废气门阀打开。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述指示包括：
响应于在命令所述废气门阀关闭之后的所述持续时间内由所述马达输出的继续和/或增加的电能，指示所述废气门阀发生常开故障。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述指示包括：
响应于在命令所述废气门阀打开之后的所述持续时间内向所述马达中输入的继续和/或增加的电能，指示所述废气门阀发生常闭故障。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述持续时间是直到达到所述扭矩瞬态的目标增压压力为止的持续时间。
9.如权利要求7所述的方法，所述方法还包括：
响应于所述指示所述废气门阀发生常开故障，增大所述电动增压辅助马达的增压压力反馈响应的增益值；以及
响应于所述指示所述废气门阀发生常闭故障，暂时地禁用增压使用。
10.一种增压发动机系统，所述增压发动机系统包括：
发动机；
涡轮增压器，所述涡轮增压器具有经由轴联接到排气涡轮的进气压缩机；
电动马达/发电机，所述电动马达/发电机联接到所述轴；
电池，所述电池联接到所述电动马达/发电机；
废气门通道，所述废气门通道包括绕过所述排气涡轮的废气门阀；以及
控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时致使所述控制器：
命令所述废气门阀的位置的变化；
在命令所述变化之后并且直到达到目标增压压力为止，监测电池荷电状态的变化；以及
基于电池荷电状态的所述监测的变化来诊断所述废气门阀。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述控制器包括用于以下操作的指令：
响应于操作员扭矩需求的降低而命令所述废气门阀到更加打开的位置，所述废气门阀的打开程度随着所述操作员扭矩需求从当前水平降低而增加；以及
响应于操作员扭矩需求的增加而命令所述废气门阀到更加关闭的位置，所述废气门阀的关闭程度随着所述操作员扭矩需求从所述当前水平增加而增加。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述控制器包括用于以下操作的指令：
当响应于比电池荷电状态的预期的上升高而被命令到所述更加打开的位置时，指示所述废气门阀发生常闭故障；以及
响应于所述指示，禁用增压使用。
13.如权利要求11所述的系统，其中所述控制器包括用于以下操作的指令：
当响应于比电池荷电状态的预期的下降高而被命令到所述更加关闭的位置时，指示所述废气门阀发生常开故障；以及
响应于所述指示，禁用所述增压使用。
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