DE102018131980A1

DE102018131980A1 - Verfahren und systeme zur ansaugluftfilterdiagnose

Info

Publication number: DE102018131980A1
Application number: DE102018131980.0A
Authority: DE
Inventors: Aed M. Dudar
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2019-06-13
Also published as: US10513997B2; CN109915291A; US20190178190A1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zur Diagnose eines Ansaugluftfilters während Aus-Zuständen eines Fahrzeugs bereitgestellt. In einem Beispiel kann der Verbrennungsmotor treibstofflos rückwärts rotiert werden, und der Luftstrom über den Abgaskrümmer und den Ansaugkrümmer wird geschätzt und mit einem Basisluftstrom verglichen. Ein blockierter Ansaugluftstrom kann basierend auf dem Vergleich des Luftstroms über den Abgaskrümmer und den Ansaugkrümmer mit dem Basisluftstrom bei Öffnen eines sekundären Strömungswegs zur Atmosphäre angezeigt sein.

Description

GEBIET
Die vorliegende Schrift betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zur Diagnose eines Ansaugluftfilters bei Aus-Zuständen eines Fahrzeugs.
STAND DER TECHNIK
Luftfilter, die in oder als Teil von einem Luftansaugsystem für einen Verbrennungsmotor positioniert sind, stellen dem Verbrennungsmotor gefilterte Luft bereit. Luftfilter können Staub, Schmutz und andere Schwebstoffe aus einem Luftansaugsystem eines Verbrennungsmotors extrahieren, sodass die Schwebstoffe sich nicht im Verbrennungsmotor sammeln und die Leistung und den Betrieb des Verbrennungsmotors beeinträchtigen. Doch Schwebstoffe können sich im Laufe der Zeit im Luftfilter sammeln, sodass der Luftfilter den Luftstrom in den Verbrennungsmotor begrenzt. Luftstrombegrenzung vom Luftfilter kann die Pumparbeit des Verbrennungsmotors erhöhen und Fahrzeugkraftstoffeffizienz reduzieren. Um den verstopften Luftfilter auszutauschen oder zu reinigen, muss ein Status des Luftfilters regelmäßig diagnostiziert und dem Fahrzeugführer angezeigt werden.
Verschieden Ansätzen werden zum Durchführen von Diagnosen des Ansaugluftfilters bereitgestellt. In einem beispielhaften Ansatz, wie in US-Anmeldung Nr. 20110185895 gezeigt, zeigen Freen et al. ein Diagnoseverfahren für einen Ansaugluftfilter, das unter Verwendung eines Drucksensormoduls durchzuführen ist, das eine batteriebetriebene Drucksensorsonde beinhaltet, die über den Ansaugluftfilter gekoppelt ist. Die Drucksensorsonde misst ein Druckdifferential zwischen einer ersten Stelle, die dem Luftfilter vorgelagert ist, und einer zweiten Stelle, die dem Luftfilter nachgelagert ist. Der Filterzustand wird dann durch Vergleichen des Druckdifferentials mit einem vorbestimmten Basisdruckdifferential bestimmt.
KURZDARSTELLUNG
Die Erfinder hierin haben jedoch potenzielle Nachteile am oben genannten Ansatz erkannt. Zum Beispiel wird in dem von Freen beschriebenen System eine batteriebetriebene Sonde verwendet, um das Druckdifferential über den Luftfilter hinweg zu messen, die im Allgemeinen nicht um Luftfilter in Saugmotoren vorhanden ist. Die zusätzliche Sonde kann für zusätzliche Komplexität und Kosten des Verbrennungsmotorsystems sorgen. Außerdem kann der Betrieb des batteriebetriebenen Sensors den Blindverlust von Motorleistung erhöhen, aufgrund der Energie, die zum Aufladen der Batterie notwendig ist. Ferner kann, da eine Nachkalibrierung des Basisdruckdifferentials von einem Benutzer ausgeführt werden muss, wann immer ein neuer Filter installiert wird, das beschrieben Verfahren bei nichtpünktlicher Durchführung der Nachkalibrierung zu einer inkorrekten Schätzung des Filterzustands führen. Die Luftfilterdiagnose ist von der Betriebsbereitschaft des Verbrennungsmotors und dem Strömen von Ansaugluft in den Verbrennungsmotor abhängig. In einem Hybridfahrzeug ist es jedoch möglich, dass der Verbrennungsmotor für kürzere Zeiträume läuft. Daher ist es möglich, dass die Luftfilterdiagnose nicht regelmäßig durchgeführt werden kann, was dazu führt, dass das Fahrzeug für längere Zeitperioden mit einem verstopften oder blockierten Luftfilter betrieben wird.
Die Erfinder hierin haben erkannt, dass die oben beschriebenen Probleme durch ein Verbrennungsmotorverfahren angegangen werden können, das Folgendes umfasst: beim treibstofflosen Anlassen eines Verbrennungsmotors, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird, Anzeigen eines blockierten Ansaugluftfilters basierend auf einem Luftstrom durch ein Abgassystem relativ zum Luftstrom durch ein Ansaugsystem, und ferner basierend auf einer Änderung des Luftstroms durch das Abgassystem bei Öffnen eines sekundären Wegs zur Atmosphäre. Auf diese Art kann, durch opportunes Drehen des Verbrennungsmotors in Rückwärtsrichtung während eines Aus-Zustands (Key-off) des Fahrzeugs und Überwachen des Luftstroms durch den Abgaskrümmer und den Ansaugkrümmer, ein blockierter Ansaugluftfilter diagnostiziert werden.
Zum Beispiel kann eine Diagnoseroutine des Ansaugluftfilters opportun während Auszuständen des Fahrzeugs durchgeführt werden, wenn der Verbrennungsmotor in Betrieb und das Fahrzeug unbesetzt ist. Die Diagnoseroutine beinhaltet das Rotieren des Verbrennungsmotors in eine Rückwärtsrichtung über einer elektrischen Maschine sowie das Drehen eines batteriebetriebenen E-Boosters, der an den Ansaugkrümmer in einer Rückwärtsrichtung gekoppelt ist, um Umgebungsluft aus dem Auspuff zu saugen und Luft zu dem Ansaugkrümmer zu leiten. Der Luftstrom durch den Abgaskanal wird über einen Differentialdrucksensor geschätzt, der über einen Partikelfilter hinweg gekoppelt ist, und der Luftstrom durch den Ansaugkanal wird über einen Krümmerluftstrom(manifold air flow - MAF)-Sensor geschätzt. Der Abluftstrom und der Ansaugluftstrom werden miteinander verglichen und dann mit einem Basisluftstrom verglichen. Nach Installation des Ansaugluftfilters kann der Basisluftstrom durch das Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors und Schätzen des Luftstroms durch den Ansaugkrümmer über den MAF-Sensor erlangt werden. Falls bestimmt wird, dass der Ansaugluftstrom im Wesentlichen jeweils gleich dem Abluftstrom und dem Basisluftstrom ist, kann angezeigt werden, dass der Ansaugluftfilter nicht blockiert ist. Falls bestimmt wird, dass der Abluftstrom im Wesentlichen gleich dem Ansaugluftstrom aber niedriger als der Basisluftstrom ist, können ein Behälterspülventil (canister purge valve - CPV) und ein Behälterentlüftungsventil (canister vent valve - CVV), die an eine Behälterspülleitung eines Verdunstungsemissionssteuer(evaporative emissions control - EVAP)-System gekoppelt sind, geöffnet werden, um einen alternativen Weg zur Fluidkommunikation zwischen dem Verbrennungsmotorsystem und der Atmosphäre bereitzustellen. Nach Öffnen des CPV und des CW kann Luft, die durch den Abgaskrümmer eintritt, durch die Behälterspülleitung in die Atmosphäre freigesetzt werden, ohne durch den Abschnitt des Ansaugkanalgehäuses des MAF-Sensors und den Ansaugluftfilter zu strömen. Deshalb kann, wenn beobachtet wird, dass der Abluftstrom sich im Vergleich mit dem Basisluftstrom ohne bedeutende Veränderung im Ansaugluftstrom erhöht, daraus geschlossen werden, dass der Ansaugluftfilter blockiert ist, und ein Diagnosecode kann ausgegeben werden.
Auf diese Weise können Diagnosen des Ansaugluftfilters opportun unter Verwendung von Komponenten durchgeführt werden, die bereits im Verbrennungsmotorsystem vorhanden sind, was Kostenvorteile bereitstellt. Der technische Effekt des Erkennens einer Blockierung im Ansaugluftfilter ist, dass ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrechterhalten und die Verbrennung eines Luft-Kraftstoffgemischs, das fetter als stöchiometrisch ist, reduziert werden kann. Durch Aufrechterhalten des gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann die Verschmutzung von Zündkerzen reduziert und gewünschte Zündzeitpunkte aufrechterhalten werden. Insgesamt kann durch das regelmäßige Überwachen des Ansaugluftfilterzustands eine Beeinträchtigung des Luftfilters frühzeitig erkannt werden und das Austauschen des blockierten Ansaugluftfilters kann zu erhöhter Kraftstoffeffizienz und Emissionsqualität des Fahrzeugs beitragen.
Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung näher erläutert sind. Sie soll keine wesentlichen oder Schlüsselmerkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Umfang einzig und allein durch die Patentansprüche definiert ist, die der detaillierten Beschreibung folgen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die jegliche Nachteile, die oben oder in einem anderen Teil dieser Offenbarung genannt sind, lösen.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Hybridfahrzeugantriebssystems.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugsystems mit einem E-Booster.
3 ist eine schematische Abbildung eines Blockdiagramms eines beispielhaften autonomen Fahrsystems.
4A und 4B zeigen eine schematische Darstellung einer beispielhaften H-Brückenschaltung, die dazu verwendet werden kann, einen Fahrzeugverbrennungsmotor in eine Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu rotieren.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren veranschaulicht, das zum Diagnostizieren einer Beeinträchtigung eines Abgasregelventils umgesetzt werden kann.
6 zeigt einen beispielhaften Betrieb des Verbrennungsmotors und des E-Boosters zur Abgasregelventildiagnose gemäß der vorliegenden Offenbarung.
7A und 7B zeigen ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Diagnostizieren einer Beeinträchtigung eines Ansaugluftfilters veranschaulicht.
8 zeigt einen beispielhaften Betrieb des Verbrennungsmotors und des E-Boosters zur Ansaugluftfilterdiagnose gemäß der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zur Diagnose eines Abgasregelventils und eines Ansaugluftfilters während Auszuständen eines Fahrzeugs. Derartige Verfahren können das Drehen oder Rotieren eines Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffeinspritzung beinhalten, wobei das treibstofflose Drehen des Verbrennungsmotors über einen Elektromotor eines Hybridfahrzeugs durchgeführt wird, wie etwa dem in 1 abgebildeten Hybridfahrzeug. Das Abgasregelventil, das zur Regelung von Auspufflärm benutzt wird, und der Ansaugluftfilter, der zum Reinigen von Umgebungsluft benutzt wird, die in den Ansaugkrümmer eintritt, sind in 2 gezeigt. In manchen Beispielen kann ein Satz vorbestimmter Bedingungen zum Durchführen der Diagnose eines oder mehrerer von dem Abgasregelventil und dem Ansaugluftfilter eine Angabe umfassen, dass das Fahrzeug nicht besetzt ist. Daher können derartige Messungen in manchen Beispielen in einem autonomen Fahrzeug durchgeführt werden, das nicht besetzt ist, wobei 3 ein beispielhaftes autonomes Fahrzeugsteuersystem abbildet. Zum treibstofflosen Drehen des Verbrennungsmotors in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung kann eine H-Brückenschaltung verwendet werden, wie etwa die H-Brückenschaltung, die in 4A-4B abgebildet ist. Eine Motorsteuerung des Verbrennungsmotors kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerroutine durchzuführen, wie etwa die beispielhafte Steuerroutine in 5, um eine Beeinträchtigung des Abgasregelventils zu diagnostizieren. Die Motorsteuerung des Verbrennungsmotors kann die beispielhaften Routinen von 7A-B ausführen, um einen blockierten Ansaugluftfilter zu erkennen. Beispielhafte E-Booster-Vorgänge und Verbrennungsmotorvorgänge zum Ermöglichen von Abgasregelventildiagnosen und Ansaugluftfilterdiagnosen sind jeweils in 6 und 8 gezeigt.
1 veranschaulicht ein beispielhaftes Fahrzeugantriebssystem 100. Das Fahrzeugantriebssystem 100 beinhaltet einen mit Kraftstoff betriebenen Verbrennungsmotor 110 und einen Motor 120. Als nichteinschränkendes Beispiel umfasst der Verbrennungsmotor 110 eine Brennkraftmaschine und der Motor 120 umfasst einen Elektromotor. Der Motor 120 kann dazu konfiguriert sein, eine andere Energiequelle zu nutzen oder zu verbrauchen wie der Verbrennungsmotor 110. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor 110 einen flüssigen Kraftstoff (z. B. Benzin) verbrauchen, um eine Motorleistung zu produzieren, während der Motor 120 elektrische Energie verbrauchen kann, um eine Motorleistung zu produzieren. Insofern kann ein Fahrzeug mit Antriebssystem 100 als Hybridelektrofahrzeug (HEV) bezeichnet werden.
Das Fahrzeugantriebssystem 100 kann eine Vielfalt verschiedener Betriebsmodi verwenden, je nach den Betriebsbedingungen, denen das Fahrzeugantriebssystem ausgesetzt ist. Einige dieser Modi können den Verbrennungsmotor 110 dazu befähigen, in einem Aus-Zustand gehalten zu werden (d. h. in einen deaktivierten Zustand versetzt), in dem die Verbrennung von Kraftstoff im Verbrennungsmotor ausgesetzt wird. Beispielsweise kann unter bestimmten Betriebsbedingungen der Motor 120 das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 antreiben, wie durch Pfeil 122 angezeigt, während der Verbrennungsmotor 110 deaktiviert ist.
Unter anderen Betriebsbedingungen kann der Verbrennungsmotor 110 in einen deaktivierten Zustand versetzt werden (wie unten beschrieben), während der Motor 120 dazu betrieben werden kann, die Energiespeichervorrichtung 150 zu laden. Beispielsweise kann der Motor 120 Raddrehmoment vom Antriebsrad 130 empfangen, wie durch Pfeil 122 angezeigt, wobei der Motor die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie zum Speichern in der Energiespeichervorrichtung 150 umwandeln kann, wie durch Pfeil 124 angezeigt. Dieser Vorgang kann als regeneratives Bremsen des Fahrzeugs bezeichnet werden. Somit kann der Motor 120 in manchen Beispielen eine Generatorfunktion bereitstellen. Doch in anderen Beispielen kann der Generator 160 stattdessen Raddrehmoment vom Antriebsrad 130 empfangen, wobei der Generator die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie zum Speichern in der Energiespeichervorrichtung 150 umwandeln kann, wie durch Pfeil 162 angezeigt.
Unter noch anderen Betriebsbedingungen kann der Verbrennungsmotor 110 durch das Verbrennen von Kraftstoff betrieben werden, den er vom Kraftstoffsystem 140 empfängt, wie durch Pfeil 142 angezeigt. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor 110 dazu betrieben werden, das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 anzutreiben, wie durch Pfeil 112 angezeigt, während der Motor 120 deaktiviert ist. Unter anderen Betriebsbedingungen können jeweils der Verbrennungsmotor 110 und der Motor 120 dazu betrieben werden, das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 anzutreiben, wie jeweils von den Pfeilen 112 und 122 angezeigt. Eine Konfiguration, in der sowohl der Verbrennungsmotor als auch der Motor selektiv das Fahrzeug antreiben können, kann als Parallelantriebssystem bezeichnet werden. Es sei angemerkt, das in manchen Beispielen der Motor 120 das Fahrzeug über einen ersten Satz Antriebsräder antreiben kann und der Verbrennungsmotor 110 das Fahrzeug über einen zweiten Satz Antriebsräder antreiben kann.
In anderen Beispielen kann das Fahrzeugantriebssystem 100 als Serienantriebssystem konfiguriert sein, wobei der Verbrennungsmotor die Antriebsräder nicht direkt antreibt. Vielmehr kann der Verbrennungsmotor 110 dazu betrieben werden, den Motor 120 mit Leistung zu versorgen, der wiederum das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 antreibt, wie durch Pfeil 122 angezeigt. Beispielsweise kann unter bestimmten Betriebsbedingungen der Verbrennungsmotor 110 den Generator 160 antreiben, wie durch Pfeil 116 angezeigt, der wiederum einen oder mehrere von dem Motor 120, wie durch Pfeil 113 angezeigt, oder der Energiespeichervorrichtung 150, wie von Pfeil 162 angezeigt, versorgen kann. Als weiteres Beispiel kann der Verbrennungsmotor 110 dazu betrieben werden, den Motor 120 anzutreiben, der wiederum eine Generatorfunktion bereitstellen kann, um die Motorleistung in elektrische Energie umzuwandeln, wobei die elektrische Energie zur späteren Verwendung durch den Motor in der Energiespeichervorrichtung 150 gespeichert werden kann.
In noch weiteren Beispielen, die im Folgenden näher erläutert werden, kann der Motor 120 in manchen Beispielen dazu benutzt werden, den Motor in einer treibstofflosen Konfiguration zu drehen oder zu rotieren. Insbesondere kann der Motor 120 den Verbrennungsmotor treibstofflos rotieren, unter Verwendung von Leistung der bordseitigen Energiespeichervorrichtung 150, die beispielsweise eine Batterie beinhalten kann. In einem Fall, in dem der Motor 120 verwendet wird, um den Verbrennungsmotor treibstofflos zu rotieren, kann eine Kraftstoffeinspritzung in Motorzylinder verhindert werden, und jedem der Motorzylinder kann kein Zündfunke bereitgestellt werden.
Das Kraftstoffsystem 140 kann einen oder mehrere Kraftstoffspeichertanks 144 zum bordseitigen Speichern von Kraftstoff im Fahrzeug. Beispielsweise kann der Kraftstofftank 144 ein oder mehrere flüssige Kraftstoffe speichern, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein: Benzin, Diesel und Alkoholkraftstoffe. In manchen Beispielen kann der Kraftstoff an Bord des Fahrzeugs als Gemisch von zwei oder mehreren verschiedenen Kraftstoffen gespeichert werden. Beispielsweise kann der Kraftstofftank 144 dazu konfiguriert sein, ein Gemisch aus Benzin und Ethanol (z. B. E10, E85 usw.) oder ein Gemisch aus Benzin und Methanol (z. B. M10, M85 usw.) zu speichern, wobei diese Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische dem Verbrennungsmotor 110 zugeführt werden können, wie von Pfeil 142 angezeigt. Noch andere geeignete Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische können dem Verbrennungsmotor 110 bereitgestellt werden, wo sie im Verbrennungsmotor verbrannt werden können, um eine Motorleistung zu produzieren. Die Motorleistung kann dazu benutzt werden, das Fahrzeug anzutreiben, wie von Pfeil 112 angezeigt, oder um die Energiespeichervorrichtung 150 über den Motor 120 oder Generator 160 aufzuladen.
In manchen Beispielen kann die Energiespeichervorrichtung 150 dazu konfiguriert sein, elektrische Energie zu speichern, die anderen elektrischen Verbrauchern zugeführt werden kann, die sich an Bord des Fahrzeugs befinden (abgesehen vom Motor), einschließlich Heizungs- und Klimatisierungssysteme der Fahrgastzelle, Motoranlasser-, Schweinwerfer-, Fahrgastzellenaudio- und -videosysteme usw. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Energiespeichervorrichtung 150 eine oder mehrere Batterien und/oder Kondensatoren beinhalten.
Das Steuersystem 190 kann mit einem oder mehreren von dem Verbrennungsmotor 110, Motor 120, Kraftstoffsystem 140, Energiespeichervorrichtung 150 und Generator 160 kommunizieren. Das Steuersystem 190 kann Sensorfeedbackinformationen von einem oder mehreren von dem Verbrennungsmotor 110, Motor 120, Kraftstoffsystem 140, der Energiespeichervorrichtung 150 und dem Generator 160 empfangen. Ferner kann das Steuersystem 190 Steuersignale an einen oder mehrere von dem Verbrennungsmotor 110, Motor 120, Kraftstoffsystem 140, der Energiespeichervorrichtung 150 und dem Generator 160 als Reaktion auf dieses Sensorfeedback senden. Das Steuersystem 190 kann von einem Fahrzeugführer 102 eine Angabe einer von einem angefragten Fahrzeugführer Ausgabe des Fahrzeugantriebssystems empfangen. Beispielsweise kann das Steuersystem 190 Sensorfeedback von einem Pedalpositionssensor 194 empfangen, der mit dem Pedal 192 kommuniziert. Das Pedal 192 kann sich schematisch auf ein Bremspedal und/oder ein Gaspedal beziehen. Ferner kann in manchen Beispielen das Steuersystem 190 in Kommunikation mit einem Fernanlasserempfänger 195 (oder Sendeempfänger) für den Verbrennungsmotor stehen, der drahtlose Signale 106 von einem Schlüsselanhänger 104 empfängt, der eine Fernanlassertaste 105 aufweist. In anderen Beispielen (nicht gezeigt) kann ein Fernanlassen des Verbrennungsmotors über ein Mobiltelefon oder ein Smartphone-basiertes System initiiert werden, bei dem das Mobiltelefon eines Benutzers Daten an einen Server sendet und der Server mit dem Fahrzeug kommuniziert, um den Verbrennungsmotor zu starten.
Das Fahrzeugsystem 100 kann eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (Mensch-Maschine-Schnittstelle - HMI) 133 beinhalten, die an das Armaturenbrett des Fahrzeugs gekoppelt ist und über die ein Fahrzeugführer mit dem Steuersystem 190 kommunizieren kann. Die HMI 133 kann einen berührungsempfindlichen Anzeigebildschirm beinhalten. In einem Beispiel kann der Fahrzeugführer über eine Eingabe in die HMI 133 den Pegel gewünschten Auspufflärms basierend auf der Tageszeit einstellen. In einem Beispiel kann der Fahrzeugführer den Auspufflärm während der frühen Morgenstunden auf einen niedrigeren Pegel setzen, und den Lärmpegel und dann zu einer späteren Tageszeit auf einen höheren Lärmpegel wechseln. In einem anderen Beispiel kann der Fahrzeugführer wünschen, einen konstanten Auspufflärmpegel aufrechtzuerhalten und nicht oft die Einstellung für den gewünschten Auspufflärmpegel ändern. Basierend auf einem gewünschten Auspufflärmpegel kann eine Position einer Drosselklappe eines Abgasregelventils angepasst werden, um Abgasstrom über einen Auspuffschalldämpfer zu ändern. Das Abgassystem samt Abgasregelventil wird in Bezug auf 2 beschrieben.
Die Energiespeichervorrichtung 150 kann periodisch elektrische Energie von einer Stromquelle 180 empfangen, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet (z. B. nicht Teil des Fahrzeugs), wie durch Pfeil 184 angezeigt. Als nichteinschränkendes Beispiel kann das Fahrzeugantriebssystem 100 als ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (HEV) konfiguriert sein, wobei der Energiespeichervorrichtung 150 elektrische Energie von einer Stromquelle 180 über ein elektrisches Energieübertragungskabel 182 zugeführt werden kann. Während eines Aufladevorgangs der Energiespeichervorrichtung 150 von der Stromquelle 180 kann das elektrische Übertragungskabel 182 die Energiespeichervorrichtung 150 und die Stromquelle 180 elektrisch aneinander koppeln. Während das Fahrzeugantriebssystem dazu betrieben wird, das Fahrzeug anzutreiben, kann das elektrische Übertragungskabel 182 zwischen der Stromquelle 180 und der Energiespeichervorrichtung 150 getrennt werden. Das Steuersystem 190 kann die Menge an elektrischer Energie identifizieren und/oder steuern, die in der Energiespeichervorrichtung gespeichert ist, was als Ladezustand (state of charge - SOC) bezeichnet werden kann.
In anderen Beispielen kann das elektrische Übertragungskabel 182 weggelassen werden, wobei elektrische Energie drahtlos an der Energiespeichervorrichtung 150 von einer Stromquelle 180 empfangen werden kann. Beispielsweise kann die Energiespeichervorrichtung 150 elektrische Energie von der Stromquelle 180 über eines oder mehrere von elektromagnetischer Induktion, Radiowellen und elektromagnetischer Resonanz empfangen. Insofern versteht es sich, dass ein beliebiger geeigneter Ansatz zum Aufladen der Energiespeichervorrichtung 150 von einer Stromquelle verwendet werden kann, der nicht einen Teil des Fahrzeugs umfasst. Auf diese Weise kann der Motor 120 das Fahrzeug antreiben, indem er eine andere Energiequelle benutzt als den Kraftstoff, der von dem Verbrennungsmotor 110 benutzt wird.
Das Kraftstoffsystem 140 kann periodisch Kraftstoff von einer Kraftstoffquelle empfangen, die außerhalb des Fahrzeugs liegt. Als nichteinschränkendes Beispiel kann das Fahrzeugantriebssystem 100 aufgetankt werden, indem es Kraftstoff über eine kraftstoffausgebende Vorrichtung 170 empfängt, wie durch Pfeil 172 angezeigt. In manchen Beispielen kann der Kraftstofftank 144 dazu konfiguriert sein, den von der kraftstoffausgebenden Vorrichtung 170 empfangenen Kraftstoff zu speichern, bis er dem Verbrennungsmotor 110 zu Verbrennung zugeführt wird. In manchen Beispielen kann das Steuersystem 190 über einen Kraftstoffstandsensor eine Angabe des Kraftstoffstands empfangen, der in dem Kraftstofftank 144 gespeichert ist. Der Stand des Kraftstoffs, der in dem Kraftstofftank 144 gespeichert ist (z. B. wie vom Kraftstoffstandsensor identifiziert), kann dem Fahrzeugführer kommuniziert werden, beispielsweise über eine Tankanzeige oder Angabe in einem Fahrzeugarmaturenbrett 196.
Das Fahrzeugantriebssystem 100 kann auch einen Umgebungstemperatur-/Feuchtigkeitssensor 198 beinhalten, sowie einen Wankstabilitätsregelungssensor, wie etwa einen seitlichen und/oder länglichen und/oder Gierratensensor(en) 199. Das Fahrzeugarmaturenbrett 196 kann Anzeigeleuchte(n) und/oder eine textbasierte Anzeige beinhalten, in der einem Fahrzeugführer Nachrichten angezeigt werden. Das Fahrzeugarmaturenbrett 196 kann auch verschiedene Eingabeabschnitte zum Empfang von Fahrzeugführereingabe beinhalten, wie etwa Tasten, Berührungsbildschirme, Spracheingabe/-erkennung usw. Beispielsweise kann das Fahrzeugarmaturenbrett 196 eine Auftanktaste 197 beinhalten, die manuell betätigt oder von einem Fahrzeugführer gedrückt werden kann, um Auftanken zu initiieren. Beispielsweise, wie im Folgenden detaillierter beschrieben kann als Reaktion darauf, dass der Fahrzeugführer die Auftanktaste 197 betätigt, ein Kraftstofftank im Fahrzeug druckentlastet werden, sodass das Auftanken durchgeführt werden kann.
Das Steuersystem 190 kann kommunikativ an andere Fahrzeuge oder Infrastrukturen unter Verwendung geeigneter Kommunikationstechnologie nach dem Stand der Technik gekoppelt sein. Beispielsweise kann das Steuersystem 190 an andere Fahrzeuge oder Infrastrukturen über ein drahtloses Netzwerk 131 gekoppelt sein, das WiFi, Bluetooth, einen Mobildiensttyp, ein drahtloses Datenübertragungsprotokoll und so fort umfassen kann. Das Steuersystem 190 kann Informationen in Bezug auf Fahrzeugdaten, Fahrzeugdiagnostik, Verkehrsbedingungen, Fahrzeugstandortinformationen, Fahrzeugbetriebsverfahren usw. über Fahrzeug-zu-Fahrzeug(V2V)-, Fahrzeug-zu-Infrastruktur(V2I2V)- und/oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur(V2I)-Technologie aussenden (und empfangen). Die Kommunikation und die Informationen, die zwischen Fahrzeugen ausgetauscht werden, können entweder direkt zwischen Fahrzeugen sein oder Multi-Hop sein. In manchen Beispielen können Kommunikationen mit größerer Reichweite (z. B. WiMax) statt oder in Verbindung mit V2V oder V2I2V benutzt werden, um den Empfangsbereich um einige Meilen zu vergrößern. In noch weiteren Beispielen kann das Steuersystem 190 des Fahrzeugs an andere Fahrzeuge oder Infrastrukturen über ein drahtloses Netzwerke 131 und das Internet (z. B. Cloud) wie im Stand der Technik bekannt kommunikativ gekoppelt werden.
Das Fahrzeugsystem 100 kann auch ein bordseitiges Navigationssystem 132 (beispielsweise ein Globalpositionierungssystem) beinhalten, mit dem ein Fahrzeugführer interagieren kann. Das Navigationssystem 132 kann einen oder mehrere Standortsensoren beinhalten, um beim Schätzen von Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeughöhenlage, Fahrzeugposition/-standort usw. zu helfen. Diese Informationen können dazu benutzt werden, um auf Betriebsparameter des Verbrennungsmotors, wie etwa Barometerdruck, zu schließen. Wie oben besprochen kann das Steuersystem 190 ferner dazu konfiguriert sein, Informationen über das Internet oder andere Kommunikationsnetze zu empfangen. Informationen, die vom GPS empfangen werden, können mit Informationen verglichen werden, die über das Internet verfügbar sind, um örtliche Wetterbedingungen, örtliche Fahrzeugvorschriften usw. zu bestimmen. In einem Beispiel können von dem GPS empfangene Informationen in Verbdingung mit Methoden zum Routenerlernen benutzt werden, sodass Routen, die von einem Fahrzeug häufig befahren werden, vom Steuersystem 190 des Fahrzeugs gelernt werden können. In manchen Beispielen können andere Sensoren, wie etwa Laser, Radar, Sonar, akustische Sensoren usw. zusätzlich oder alternativ in Verbindung mit dem bordseitigen Navigationssystem benutzt werden können, damit ein Routenerlernen von häufig vom Fahrzeug gefahrenen Routen stattfinden kann.
Das Fahrzeugsystem 100 kann auch Sensoren beinhalten, die dem Angeben des Belegungszustand des Fahrzeugs gewidmet sind, zum Beispiel Sitzlastzellen 107, Türsensortechnologie 108 und bordseitige Kameras 109.
2 zeigt eine schematische Darstellung 200 eines Fahrzeugsystems 206. Es versteht sich, dass Fahrzeugsystem 206 dasselbe same Fahrzeugsystem wie das Fahrzeugsystem 100 umfassen kann, das in 1 abgebildet ist. Das Fahrzeugsystem 206 beinhaltet ein Verbrennungsmotorsystem 208, das an ein Emissionssteuersystem 251 und ein Kraftstoffsystem 219 gekoppelt ist. Es versteht sich, dass Kraftstoffsystem 219 dasselbe Kraftstoffsystem umfassen kann, wie das Kraftstoffsystem 140, das in 1 abgebildet ist. Das Emissionssteuersystem 251 beinhaltet ein Kraftstoffdampfbehältnis oder einen Kraftstoffdampfbehälter 222, das bzw. der dazu verwendet werden kann, Kraftstoffdämpfe einzufangen und zu speichern. In manchen Beispielen kann das Fahrzeugsystem 206 ein Hybridelektrofahrzeugsystem sein.
Das Verbrennungsmotorsystem 208 kann einen Verbrennungsmotor 110 beinhalten, der eine Vielzahl von Zylindern 230 aufweist. Obwohl dies nicht ausdrücklich gezeigt ist, versteht es sich, dass jeder Zylinder ein oder mehrere Einlassventil(e) und ein oder mehrere Abgasventil(e) beinhalten kann. Der Verbrennungsmotor 110 beinhaltet einen Lufteinlass 223 des Verbrennungsmotors und einen Abgas 225 des Verbrennungsmotors. Der Lufteinlass 223 des Verbrennungsmotors beinhaltet eine Drossel 262 in fluidischer Kommunikation mit dem Ansaugkrümmer 244 des Verbrennungsmotors über einen Ansaugkanal 242. Die Drossel 262 kann eine elektronische Drossel umfassen, darüber gesteuert werden kann, dass die Fahrzeugsteuerung ein Signal sendet, um die Drossel in die gewünschte Position zu versetzen. In einem derartigen Beispiel, bei dem die Drossel elektronisch ist, kann Leistung zum Steuern der Drossel in die gewünschte Position von einer bordseitigen Energiespeichervorrichtung (z. B. 150) stammen, wie etwa einer Batterie. Ferner kann ein Lufteinlass 223 des Verbrennungsmotors einen Luftkasten und einen Einlassfilter 215 beinhalten, die der Drossel 262 vorgelagert positioniert sind.
In der abgebildeten Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 110 ein aufgeladener Verbrennungsmotor, der an einen Turbolader gekoppelt ist, einschließlich eines Verdichters 114, der von einer Turbine angetrieben wird. Insbesondere wird frische Luft entlang des Ansaugkanals 242 über den Ansaugluftfilter 215 in den Verbrennungsmotor 110 eingeführt und strömt zu dem Verdichter 114. Der Verdichter kann ein beliebiger geeigneter Ansaugluftverdichter sein, wie etwa ein motorbetriebener oder per Antriebswelle betriebener Laderverdichter. In Verbrennungsmotorsystem 110 ist der Verdichter ein Turbolader-Verdichter, der über einen Schaft 19 mechanisch an die Turbine 116 gekoppelt ist, wobei die Turbine 116 durch expandierende Verbrennungsmotorabgase angetrieben wird.
Wie in 2 gezeigt, ist der Verdichter 114 durch einen Ladeluftkühler (charge-air cooler - CAC) 118 an das Drosselventil 262 gekoppelt. Von dem Verdichter strömt die verdichtete Ladeluft durch den Ladeluftkühler 118 und das Drosselventil 262 zu dem Ansaugkrümmer 244.
Um den Turbolader zu unterstützen, kann ein E-Booster 155 (eBooster) in das Fahrzeugantriebssystem integriert sein. Der E-Booster 155 kann von einer bordseitigen Energiespeichervorrichtung 250 versorgt werden, die eine Batterie, einen Kondensator, einen Superkondensator usw. umfassen kann. In einem Beispiel kann der E-Booster 155 als Reaktion auf eine Anforderung von Raddrehmoment aktiviert (anschalten) werden, um dem Verbrennungsmotor schnell die gewünschte Ladeluft bereitzustellen, ohne eine Verzögerung, die auftreten könnte, wenn der Turbolader ohne den E-Booster verwendet wird. In einem solchen Beispiel kann der E-Booster 155 als Reaktion darauf, dass der Turbolader zu einer Schwellenwertdrehzahl hochfährt (z. B. 70.000 U/min), ausgeschaltet oder deaktiviert werden. Insbesondere kann die Betriebssteuerung des E-Boosters 155 unter der Kontrolle der Fahrzeugsteuerung (z. B. Steuerung 12) sein. Beispielsweise kann die Steuerung ein Signal an einen E-Booster-Aktor 155b senden, der den E-Booster anschalten kann. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung ein Signal an den E-Booster-Aktor 155b senden, die den E-Booster ausschalten kann. In einem Beispiel kann der E-Booster-Aktor einen Motor umfassen, der die Luftverdichtung antreibt.
Der E-Booster 155 kann zwischen einer ersten E-Booster-Leitung 159a und einer zweiten E-Booster-Leitung 159b positioniert sein. Die erste E-Booster-Leitung 159a kann den Ansaugkanal 42 dem E-Booster-Umgehungsventil 161 vorgelagert fluidisch an den E-Booster 155 kuppeln. Die zweite E-Booster-Leitung 159b kann den E-Booster 155 dem E-Booster Umgehungsventil 161 nachgelagert fluidisch an den Ansaugkanal 42 koppeln. Als Beispiel kann Luft dem E-Booster-Umgehungsventil 161 vorgelagert über eine erste E-Booster-Leitung 159a in den E-Booster 155 gesaugt werden, und verdichtete Luft kann aus dem E-Booster 155 austreten und dann dem E-Booster-Umgehungsventil 161 nachgelagert über die zweite E-Booster-Leitung zum Ansaugkanal 42 geleitet werden. Auf diese Art kann verdichtete Luft zum Einlass des Verbrennungsmotors 244 geleitet werden.
Unter Umständen, bei denen der E-Booster 155 aktiviert wird, um Ladeluft schneller bereitzustellen, als wäre man allein auf den Turbolader angewiesen, versteht es sich, dass dem E-Booster-Umgehungsventil 161 befohlen werden kann, geschlossen zu sein, während der E-Booster 155 aktiviert ist. Auf diese Art kann Ansaugluft durch den Turbolader und durch den E-Booster 155 strömen. Wenn der Turbolader die Schwellenwertdrehzahl erreicht, kann der E-Booster ausgeschaltet werden, und dem E-Booster-Umgehungsventil 161 kann befohlen werden, sich zu öffnen. In einem Beispiel kann, wenn der Verbrennungsmotor in eine Rückwärtsrichtung rotiert wird, der E-Booster auch in eine Richtung rotiert werden, die der standardmäßigen Rotationsrichtung entgegengesetzt ist, um einen Luftstrom aus dem Abgaskanal zu den Motorzylindern 230 zu schaffen.
Das Abgassystem 225 des Verbrennungsmotors beinhaltet einen Abgaskrümmer 248, der zu einem Abgaskanal 235 führt, der Abgas in die Atmosphäre leitet. Das Abgassystem 225 des Verbrennungsmotors kann ein oder mehrere Abgaskatalysatoren 270 beinhalten, die in einer nahe gekoppelten Position im Auspuff angeordnet sein können. Eine oder mehrere Emissionssteuerungsvorrichtungen können einen Dreiwegekatalysator, einen NOx-Speicherkatalysator, Dieselpartikelfilter, Oxydationskatalysator usw. beinhalten. Es versteht sich, dass andere Komponenten in dem Verbrennungsmotor beinhaltet sein können, wie etwa eine Vielfalt von Ventilen und Sensoren. Beispielsweise kann ein Barometerdrucksensor 213 im Einlass des Verbrennungsmotors beinhaltet sein. In einem Beispiel kann der Barometerdrucksensor 213 ein Ansaugluftdruck(manifold air pressure - MAP)-Sensor sein und kann der Drossel 262 nachgelagert an den Einlass des Verbrennungsmotors gekoppelt sein. Alternativ dazu kann der MAP von alternativen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors abgeleitet werden, wie etwa dem Luftmassestrom (mass air flow - MAF), der vom an den Ansaugkrümmer gekoppelten MAF-Sensor 210 gemessen wird.
Das Abgassystem 225 des Verbrennungsmotors kann ferner einen Benzinpartikelfilter (GPF) 217 beinhalten. Der GPF 217 kann einen Partikelfilter, einen Kohlenwasserstoffspeicher, einen katalysierten Wash-Coat oder eine Kombination davon beinhalten. In manchen Beispielen kann während des Betriebs des Verbrennungsmotors 110 der GPF 217 periodisch regeneriert werden, indem mindestens ein Zylinder des Verbrennungsmotors innerhalb eines bestimmten Luft-Kraftstoffverhältnisses betrieben wird, um eine Temperatur des GPF 217 zu erhöhen, sodass zurückbehaltene Kohlenwasserstoffe und Rußpartikel oxidiert werden können.
In manchen Beispielen kann ein Temperatursensor 226 dem Einlass von GPF 217 vorgelagert positioniert sein, und ein Temperatursensor 229 kann dem GPF 217 nachgelagert positioniert sein. Die Temperatursensoren 226 und 229 können dazu verwendet werden, die Temperatur des GPF 217 beispielsweise zu Regenerierungszwecken zu messen. Ferner können von einem Drucksensor 263 Drücke im Abgassystem gemessen werden. Der Drucksensor 263 kann beispielsweise ein Differentialdrucksensor sein, der dem GPF 217 vorgelagert und nachgelagert positioniert ist. Der Drucksensor 263 kann dazu verwendet werden, Druck am Einlass des GPF 217 zu bestimmen, um Betriebsbedingungen für Luft, die zur Regeneration in den Einlass des GPF 217 eingeführt werden soll, zu beurteilen. Ferner kann, in manchen Beispielen, ein Ruß Sensor dem GPF 217 nachgelagert positioniert sein, um das Maß an Ruß zu messen, das vom GPF 217 freigesetzt wird.
Ein Schalldämpfer 220 ist ebenfalls dem GPF 217 nachgelagert positioniert. Der Schalldämpfer 220 kann die Amplitude des von den Abgasen erzeugten Schalldrucks vor deren Austritt in die Atmosphäre reduzieren. Die Abgase können eine oder mehrere Kammern oder andere schallreduzierende Strukturen im Schalldämpfer 220 durchlaufen, bevor sie aus dem Schalldämpfer über einen Schalldämpferauslass in den Auspuff 231 des Abgassystems auf dem Weg in die Atmosphäre austreten.
Das Abgassystem beinhaltet ein Abgasregelventil 218, das gesteuert wird, um den Teil des Abgases zu regulieren, der durch den Schalldämpfer 220 strömt. Das Abgasregelventil 218 ist im Abgassystem montiert, dem GPF 217 nachgelagert und dem Auspuff 231 vorgelagert, wobei das Abgasregelventil 218 in einem Umgehungskanal 224 (Umgehungskanal 224 parallel zum Abgaskanal 235) an den Schalldämpfer 220 gekoppelt ist. Abgase, die über das Abgassystem des Verbrennungsmotors 110 austreten, können unter bestimmten Bedingungen durch das Abgasregelventil 218 treten, je nachdem, ob das Ventil sich in einer offenen oder einer geschlossenen Position befindet. In einer Ausführungsform, wenn das Abgasregelventil 218 sich in einer geschlossenen Position befindet, können die Abgase nur austreten (z. B. in die Atmosphäre), indem sie durch den Schalldämpfer 220 treten. Wenn das Abgasregelventil 218 sich in der offenen Position befindet, kann zumindest ein Teil des Abgases durch den Umgehungskanal 224, der in 2 gezeigt ist, treten und den Schalldämpfer 220 umgehen. In manchen Beispielen kann das Abgasregelventil teilweise offen oder teilweise geschlossen betrieben werden, wodurch ermöglicht wird, dass Abgase teilweise durch den Schalldämpfer und teilweise durch das Abgasregelventil und in den Umgehungskanal 224 geleitet werden, bevor sie in die Atmosphäre austreten.
Abgasgeräusch des Verbrennungsmotors kann durch Anpassen einer Öffnung des Abgasregelventils 218 reguliert werden. Ein Fahrzeugführer kann einen Pegel gewünschten Verbrennungsmotorgeräuschs über eine Eingabe in eine HMI (wie etwa die HMI 133 in 1), die an das Armaturenbrett des Fahrzeugs und die Steuerung 212 gekoppelt ist, anzeigen. Ist ein höherer Abgasgeräuschpegel erwünscht, kann die Steuerung die Öffnung des Abgasregelventils 218 vergrößern, um das Abgasvolumen zu erhöhen, das von dem GPF 217 nachgelagert über das Abgasregelventil 218 zu dem Auspuff strömt. Wenn das Abgas, das über das Abgasregelventil 218 strömt, den Schalldämpfer 220 umgeht, kann die Amplitude des Schalldrucks, der von den Abgasen erzeugt wird, nicht deutlich reduziert werden und es kommt zu einer Zunahme des wahrgenommenen Abgasgeräuschs des Verbrennungsmotors. Ähnlich kann, wenn ein niedrigerer Abgasgeräuschpegel erwünscht ist, die Steuerung das Abgasregelventil 218 schließen, um das gesamte Abgasvolumen über den Schalldämpfer 220 zum Auspuff zu leiten, wobei die Amplitude des Schalldrucks wobei die Amplitude des Schalldrucks verringert und ein geringeres Abgasgeräusch vom Fahrzeugführer wahrgenommen wird.
Die Steuerung kann periodisch oder opportun Diagnosen des Abgasregelventils 218 während Bedingungen durchführen, wenn das Fahrzeug (Fahrzeugsystem 206) nicht belegt ist und das Fahrzeug nicht in Bewegung ist. Der Verbrennungsmotor wird über einen von einer Batterie angetriebenen Motors treibstofflos rückwärts gedreht, eine Position des Abgasregelventils 218 wechselt von einer vollkommen geschlossenen Position zu einer vollkommen offenen Position mit einer konstanten Rate und der Ansaugluftstrom in jeder Position des Abgasregelventils wird über den MAF-Sensor 210 geschätzt. Das Abgasregelventil kann als Reaktion darauf, dass der Ansaugluftstrom bei jeder Position des Abgasregelventils von einem höchsten Ansaugluftstrom bei der vollkommen offenen Position zu einem niedrigsten Ansaugluftstrom bei der vollkommen geschlossenen Position abnimmt, als nicht beeinträchtigt angezeigt sein. Entsprechend kann eine Beeinträchtigung des Abgasregelventils als Reaktion darauf angezeigt sein, dass der Ansaugluftstrom bei jeder Position des Abgasregelventils unverändert bleibt. Ferner wird, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird, der Ansaug-E-Booster 155 in einer Rückwärtsrichtung betrieben, um den Umgebungsluftstrom von einem Abgaskanal 235 des Verbrennungsmotors zum Ansaugkrümmer 244 des Verbrennungsmotors über einen oder mehrere Motorzylinder 230 zu erhöhen.
Während des Rückwärtsrotierens des Verbrennungsmotors kann der MAP-Sensor 213 auch für eine Diagnose des Abgasregelventils 218 verwendet werden. In einem Beispiel kann, während des Rückwärtsrotierens des Verbrennungsmotors, dem Abgasregelventil 218 zuerst befohlen werden, eine geschlossene Position einzunehmen, und wenn eine Schwellenwertdauer seit dem Schließen des Abgasregelventils 218 verstrichen ist, kann das Ventil in eine vollkommen offene Position geschaltet werden. Die Schwellenwertdauer kann basierend auf Stabilisierung des Ansaugluftdrucks während des Rückwärtsrotierens des Verbrennungsmotors kalibriert werden. Wenn das Abgasregelventil 218 geöffnet wird, kommt es zu einer Zunahme der Luftmenge, die in das Verbrennungsmotorsystem geleitet wird, was eine entsprechende Erhöhung des Ansaugkrümmerdrucks verursacht. Falls beobachtet wird, dass bei Öffnen des Abgasregelventils 218 eine entsprechende Erhöhung (wie etwa über 5 %) in der Messung des MAP-Sensors 213 vorliegt, kann daraus geschlossen werden, dass das Abgasregelventil 218 von der geschlossenen Position in die offene Position geschaltet werden kann und nicht feststeckt. Wird jedoch beobachtet, dass nach Öffnen des Abgasventils 218 sich die Messung des MAP-Sensors 213 nicht deutlich ändert (wie etwa über 5 %), kann daraus geschlossen werden, dass das Abgasregelventil 218 feststeckt und nicht betätigt werden kann. Wenn der Verbrennungsmotor rückwärts rotiert wird, kann das Abgasventil für einen längeren Zeitraum offen sein, wodurch eine höhere Druckbeaufschlagung des Ansaugkrümmers bei einer geringeren Drehzahl des Verbrennungsmotors ermöglicht wird. Durch Betreiben des Verbrennungsmotors bei der niedrigeren Verbrennungsmotordrehzahl kann der Energieverbrauch des Elektromotors reduziert werden und die Diagnose kann mit niedrigerer Verbrennungsmotorlärmerzeugung durchgeführt werden. Auf diese Art kann der Verbrennungsmotor während einer ersten Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors bei Einspritzen von Kraftstoff über die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 266 in eine Vorwärtsrichtung rotiert werden und der E-Booster 155 kann in eine Vorwärtsrichtung basierend auf Drehmomentbedarf rotiert werden, und während einer zweiten Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors kann der Verbrennungsmotor treibstofflos über eine elektrische Maschine in einer Rückwärtsrichtung rotiert werden, und der E-Booster 155 kann während des Diagnostizierens des Abgasregelventils in eine Rückwärtsrichtung rotiert werden. Details zum Diagnoseverfahren des Abgasregelventils 218 werden in 5 erläutert.
Das Kraftstoffsystem 219 kann einen Kraftstofftank beinhalten, der an ein Kraftstoffpumpensystem 221 gekoppelt ist. Es versteht sich, dass der Kraftstofftank denselben Kraftstofftank wie Kraftstofftank 144, der oben in 1 abgebildet ist, umfassen kann. Das Kraftstoffpumpensystem 221 kann eine oder mehrere Pumpen zum Unterdrucksetzen des Kraftstoffs beinhalten, der den Einspritzvorrichtungen des Verbrennungsmotors 110 zugeführt wird, wie etwa die gezeigte beispielhafte Einspritzvorrichtung 266. Während nur eine einzige Einspritzvorrichtung 266 gezeigt ist, werden zusätzliche Einspritzvorrichtungen für jeden Zylinder bereitgestellt. Es versteht sich, dass das Kraftstoffsystem 219 ein rücklauffreies Kraftstoffsystem, ein Rücklaufkraftstoffsystem oder verschiedene andere Typen von Kraftstoffsystemen sein. Der Kraftstofftank kann eine Vielzahl von Kraftstoffgemischen halten, einschließlich Kraftstoffen mit verschiedenen Alkoholkonzentrationen, wie etwa unterschiedliche Benzin-Ethanol-Gemische, einschließlich E10, E85, Benzin usw., sowie Kombinationen davon.
Dämpfe, die im Kraftstoffsystem 219 erzeugt werden, können über eine Dampfrückgewinnungsleitung 278 zu einem Verdunstungsemissionssteuersystem 251 geleitet werden, das einen Kraftstoffdampfbehälter 222 beinhaltet, bevor sie zum Lufteinlass 223 des Verbrennungsmotors gespült werden. Die Dampfrückgewinnungsleitung 278 kann an den Kraftstofftank über ein oder mehrere Kanäle gekoppelt sein und kann einen oder mehrere Ventile zum Isolieren des Kraftstofftanks unter bestimmten Bedingungen beinhalten.
Das Emissionssteuersystem 251 kann eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen beinhalten, wie etwa einen oder mehrere Kraftstoffdampfbehälter 222, die mit einem geeigneten Adsorbens 286b gefüllt sind, wobei die Behälter dazu konfiguriert sind, vorübergehend Kraftstoffdämpfe (einschließlich verdampfter Kohlenwasserstoffe) während Kraftstoffauftankvorgängen und „Laufverlust“ (das heißt, Kraftstoff, der während des Fahrzeugbetriebs verdampft) aufzufangen. In einem Beispiel ist das benutzte Adsorbens 286b Holzkohle. Das Emissionssteuersystem 251 kann ferner einen Behälterventilationsweg oder eine Entlüftungsleitung 227 aufweisen, die Gase aus dem Behälter 222 in die Atmosphäre leiten kann, wenn Kraftstoffdämpfe vom Kraftstoffsystem 219 gespeichert oder aufgefangen werden.
Der Behälter 222 kann einen Puffer 222a (oder einen Pufferbereich) beinhalten, wobei jeder der Behälter und der Puffer das Adsorbens umfassen. Wie gezeigt kann das Volumen des Puffers 222a kleiner sein als das Volumen von Behälter 222 (z. B. ein Bruchteil davon). Das Adsorbens 286a im Puffer 222a kann dasselbe oder ein anderes als das Adsorbens im Behälter sein (z. B. können beide Holzkohle beinhalten). Der Puffer 222a kann in dem Behälter 222 derart positioniert sein, dass beim Laden des Behälters Kraftstofftankdämpfe zuerst im Puffer adsorbiert werden, und wenn der Puffer gesättigt ist, werden weitere Kraftstofftankdämpfe im Behälter adsorbiert. Im Vergleich dazu werden bei der Behälterspülung Kraftstoffdämpfe erst vom Behälter desorbiert (z. B. z. B. bis zu einer Schwellenmenge), bevor sie vom Puffer desorbiert werden. Anders ausgedrückt ist das Laden und Entladen des Puffers nicht linear mit dem Laden und Entladen des Behälters. In dem Sinne besteht der Effekt des Behälterpuffers darin, jegliche Kraftstoffdampfspitzen, die vom Kraftstofftank zum Behälter strömen, zu dämpfen, wodurch die Möglichkeit reduziert wird, dass Kraftstoffdampfspitzen zu dem Verbrennungsmotor gelangen. Ein oder mehrere Temperatursensoren 232 können an den und/oder in dem Behälter 222 gekoppelt sein. Wenn Kraftstoffdampf vom Adsorbens im Behälter adsorbiert werden, wird Wärme erzeugt (Adsorptionswärme). Entsprechend wird Wärme verbraucht, wenn Kraftstoffdampf von dem Adsorbens im Behälter desorbiert wird. Auf diese Art können die Adsorption und Desorption von Kraftstoffdampf durch den Behälter basierend auf Temperaturänderungen im Behälter überwacht und geschätzt werden.
Die Entlüftungsleitung 227 kann auch ermöglichen, dass frische Luft in den Behälter 222 gesaugt wird, wenn gespeicherte Kraftstoffdämpfe vom Kraftstoffsystem 219 zum Einlass 223 des Verbrennungsmotors über die Spülleitung 228 und das Spülventil 261 gespült werden. Beispielsweise kann das Spülventil 261 normalerweise geschlossen sein, jedoch unter bestimmten Bedingungen geöffnet sein, sodass Vakuum vom Ansaugkrümmer 244 des Verbrennungsmotor dem Kraftstoffdampfbehälter zum Spülen bereitgestellt wird. In manchen Beispielen kann die Entlüftungsleitung 227 einen Luftfilter 259 beinhalten, der darin einem Behälter 222 vorgelagert angeordnet ist.
In manchen Beispielen kann der Strom von Luft und Dämpfen zwischen dem Behälter 222 und der Atmosphäre durch ein Behälterentlüftungsventil reguliert werden, der in der Entlüftungsleitung 227 gekoppelt ist. Ist dieser beinhaltet, kann das Behälterentlüftungsventil 297 ein normal offenes Ventil sein, sodass das Kraftstofftankisolationsventil 252 (fuel tank isolation valve - FTIV) das Entlüften des Kraftstofftanks mit der Atmosphäre steuern kann. Das FTIV 252 kann zwischen dem Kraftstofftank und dem Kraftstofftankisolationsventil 222 innerhalb der Dampfrückgewinnungsleitung 278 positioniert sein. Das FTIV 252 kann ein normal geschlossenes Ventil sein, das bei Öffnen das Entlüften von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstofftank an den Kraftstoffdampfbehälter 222 ermöglicht. Kraftstoffdämpfe können dann in die Atmosphäre entlüftet werden oder über das Behälterspülventil 261 in das Ansaugsystem 223 des Verbrennungsmotors gespült werden.
Das Kraftstoffsystem 219 kann durch eine Steuerung 212 in einer Vielzahl von Modi durch die selektive Einstellung der verschiedenen Ventile und Solenoiden betrieben werden. Es versteht sich, dass das Steuersystem 214 dasselbe Steuersystem umfassen kann wie das Steuersystem 190, das oben in 1 abgebildet ist. Beispielsweise kann das Kraftstoffsystem in einem Kraftstoffdampfspeichermodus betrieben werden (z. B. während eines Kraftstofftauftankvorgangs und wenn der Verbrennungsmotor nicht Luft und Kraftstoff verbrennt), wobei die Steuerung 212 das FTIV 252 öffnen kann, während sie das Behälterspülventil (CPV) 261 schließt, um Auftankdämpfe in den Behälter 222 zu leiten, während sie verhindert, dass Kraftstoffdämpfe in den Ansaugkrümmer geleitet werden.
Als weiteres Beispiel kann das Kraftstoffsystem in einem Auftankmodus betrieben werden (z. B. wenn das Auftanken von einem Fahrzeugführer angefordert wird), wobei die Steuerung 212 das Isolations-FTIV 252 öffnen kann, während sie das Behälterspülventil 261 geschlossen hält, um Druck aus dem Kraftstofftank abzulassen, bevor ermöglicht wird, dass diesem Kraftstoff hinzugefügt wird. In diesem Sinne kann das FTIV 252 während des Auftankvorgangs offen gehalten werden, um zu ermöglichen, dass Auftankdämpfe im Behälter gespeichert werden. Ist der Auftankvorgang abgeschlossen, kann das FTIV 252 geschlossen werden.
In noch einem weiteren Beispiel kann das Kraftstoffsystem in einem Behälterspülmodus betrieben werden (z. B. nachdem eine Anspringtemperatur einer Emissionssteuervorrichtung erreicht worden ist und der Verbrennungsmotor Luft und Kraftstoff verbrennt), wobei die Steuerung 212 das Behälterspülventil 261 öffnen kann, während sie FTIV 252 schließt. Hierin kann das Vakuum, das von dem Ansaugkrümmer des laufenden Verbrennungsmotors erzeugt wird, benutzt werden, um frische Luft durch die Entlüftung 227 und durch den Kraftstoffdampfbehälter 222 zu saugen, um die gespeicherten Kraftstoffdämpfe in den Ansaugkrümmer 244 zu spülen. In diesem Modus werden die vom Behälter gespülten Kraftstoffdämpfe im Verbrennungsmotor verbrannt. Das Spülen kann fortgesetzt werden, bis die gespeicherte Kraftstoffdampfmenge im Behälter unter einem Schwellenwert liegt.
Die Steuerung 212 kann einen Teil eines Steuersystems 214 umfassen. In manchen Beispielen kann das Steuersystem 214 dasselbe sein wie das in 1 dargestellte Steuersystem 190. Das Steuersystem 214 wird dabei gezeigt, wie es Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 216 (verschiedene Beispiele sind hierin beschrieben) empfängt und Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 281 (verschiedene Beispiele sind hierin beschrieben) sendet. Als ein Beispiel können die Sensoren 216 einen Abgassensor 237, welcher der Emissionssteuervorrichtung 270 vorgelagert ist, einen Drucksensor 263, der über den Partikelfilter 217 gekoppelt ist, Temperatursensoren 233, 226 und 229, MAP-Sensor 213, MAF-Sensor 210 und Behältertemperatursensor 232 beinhalten. Andere Sensoren, wie etwa Druck-, Temperatur-, Luft-Kraftstoffverhältnis- und Zusammensetzungssensoren können an verschiedene Stellen im Fahrzeugsystem 206 gekoppelt sein. Als weiteres Beispiel können die Aktoren Drossel 262, Kraftstofftankisolationsventil 252, Behälterspülventil 261 und Behälterentlüftungsventil 297, Abgasregelventil 218 und E-Booster-Aktor 155b beinhalten. Die Steuerung kann Eingabedaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingabedaten verarbeiten und die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingabedaten basierend auf Anweisung oder Code, der darin programmiert ist, entsprechend einer oder mehrerer Routinen auslösen. In einem Beispiel kann die Steuerung während einem Aus-Zustand eines Fahrzeugs opportun ein Diagnoseverfahren für das Abgasregelventil 218 durchführen. Die Steuerung kann ein Signal an jeden der E-Booster-Aktoren 155b senden, um den E-Booster in eine Rückwärtsrichtung zu rotieren, um Umgebungsluft über den Auspuff 231 einzuströmen, während sie kontinuierlich die Öffnung des Abgasregelventils 218 ändert und den Luftstrom über den MAF-Sensor 210 überwacht. In einem weiteren Beispiel kann die Steuerung während eines Aus-Zustand des Fahrzeugs opportun ein Diagnoseverfahren für den Ansaugluftfilter 215 durchführen. Die Steuerung kann ein Signal an jeden der E-Booster-Aktoren 155b senden, um den E-Booster in eine Rückwärtsrichtung zu rotieren, um Umgebungsluft über den Auspuff 231 einzuströmen, während sie den Luftstrom über den Drucksensor 263 und den MAF-Sensor überwacht.
In manchen Beispielen kann die Steuerung in einen reduzieren Leistungsmodus oder Schlafmodus versetzt werden, wobei die Steuerung nur wesentliche Funktionen beibehält und mit einem niedrigeren Batterieverbrauch läuft als in einem entsprechenden Wachmodus. Beispielsweise kann die Steuerung nach einem Fahrzeug-Aus-Ereignis in einen Schlafmodus versetzt. Die Steuerung kann eine Weckeingabe aufweisen, die es der Steuerung ermöglicht basierend auf einer Eingabe, die von einem oder mehreren Sensoren empfangen wird, in einen Wachmodus zurückzukehren. Beispielsweise kann das Öffnen einer Fahrzeugtür eine Rückkehr in den Wachmodus auslösen.
Beispielsweise kann eine Aufwachfunktion eine Schaltung dazu befähigen, die Steuerung zu wecken, um opportun Diagnosen des Ansaugfilters 215 durchzuführen. Während eines Key-off-Zustands des Fahrzeugs kann der Verbrennungsmotor treibstofflos gedreht werden, Luftstrom durch das Abgassystem und Luftstrom durch das Ansaugsystem können miteinander verglichen und mit einem Basisluftstrom verglichen werden, und als Reaktion darauf, dass der Luftstrom durch das Abgassystem im Wesentlichen gleich dem Luftstrom durch das Ansaugsystem ist und jeder von dem Luftstrom durch das Abgassystem und dem Luftstrom durch das Ansaugsystem niedriger als der Basisluftstrom ist, kann eine Luftstromblockierung angezeigt sein. Die Luftstromblockierung kann als ein blockierter Ansaugluftfilter 215 angezeigt sein, basierend auf einer Erhöhung des Luftstroms durch das Abgassystem verglichen mit dem Basisluftstrom bei Öffnen eines sekundären Wegs zur Atmosphäre. Der sekundäre Weg zur Atmosphäre kann von dem MAF-Sensor 210 nachgelagert zur Atmosphäre über die Behälterspülleitung 228, den Behälter 222 und den Behälterentlüftungsweg 227 des Verdunstungsemissionssteuersystems 251 verlaufen, und der sekundäre Weg kann geöffnet werden, indem jedes des Behälterspülventils 261 in eine offene Position geschaltet wird und das Behälterentlüftungsventil 297 in eine offene Position geschaltet wird.
Der Luftstrom durch das Abgassystem wird über den Differentialdruck(dP)-Sensor 263 geschätzt, der über den Partikelfilter 217 hinweg gekoppelt ist, und der Luftstrom durch das Ansaugsystem wird über den MAF-Sensor 210 geschätzt. Während Diagnosen des Ansaugluftfilters 215, kann der Ansaug-E-Booster 155 ebenfalls in Rückwärtsrichtung betrieben werden, um Umgebungsluft über einen oder mehrere Motorzylinder von einem Abgaskanal 235 des Verbrennungsmotors zum Ansaugkrümmer 244 des Verbrennungsmotors leiten.
Diagnoseroutinen für das Abgasregelventil und den Luftfilter können in einem Fahrzeug durchgeführt werden, das als autonomes Fahrzeug konfiguriert ist, und ein beispielhaftes autonomes Fahrsystem wird im Folgenden in Bezug auf 3 erläutert. 3 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften autonomen Fahrsystems 300, welches das Fahrzeugsystem 100 betreiben kann, das oben in 1 beschrieben ist. Hierin wird das Fahrzeugsystem 100 einfach als „Fahrzeug“ bezeichnet. Das autonome Fahrsystem 300 beinhaltet, wie gezeigt, eine Benutzerschnittstelle 310, ein Navigationssystem 315, mindestens einen autonomen Fahrsensor 320 und eine autonome Modussteuerung 325. Es versteht sich, dass das bordseitige Navigationssystem 315 dasselbe sein kann wie das bordseitige Navigationssystem 132, das in 1 abgebildet ist, und die Benutzerschnittstellenvorrichtung 310 kann dieselbe sein wie die in 1 abgebildete HMI 133.
Die Benutzerschnittstellenvorrichtung 310 kann dazu konfiguriert sein, Fahrzeuginsassen Informationen zu präsentieren, unter Bedingungen, bei denen ein Fahrzeuginsasse anwesend sein kann. Es versteht sich jedoch, dass das Fahrzeug unter bestimmten Bedingungen autonom bei Abwesenheit von Fahrzeuginsassen betrieben werden kann.
Die präsentierten Informationen können hörbare oder visuelle Informationen beinhalten. Überdies kann die Benutzerschnittstellenvorrichtung 310 dazu konfiguriert sein, Benutzereingaben zu empfangen. Daher kann sich die Benutzerschnittstellenvorrichtung 310 in der Fahrgastzelle (nicht gezeigt) des Fahrzeugs befinden. In manchen möglichen Ansätzen kann die Benutzerschnittstellenvorrichtung 310 einen berührungsempfindlichen Anzeigebildschirm beinhalten.
Das Navigationssystem 315 kann dazu konfiguriert sein, einen aktuellen Standort des Fahrzeugs beispielsweise unter Verwendung eines globalen Positionierungssystem(GPS)-Empfängers zu bestimmen, der dazu konfiguriert ist, die Position des Fahrzeugs relativ zu Satelliten oder terrestrisch basierten Sendemasten zu triangulieren. Das Navigationssystem 315 kann ferner dazu konfiguriert sein, Routen von dem aktuellen Standort zu einem ausgewählten Zielort zu entwickeln, sowie eine Karte anzuzeigen und Wegebeschreibungen zu dem ausgewählten Zielort beispielsweise über die Benutzerschnittstellenvorrichtung 310 zu präsentieren.
Die autonomen Fahrsensoren 320 können eine beliebige Anzahl von Vorrichtungen beinhalten, die dazu konfiguriert sind, Signale zu erzeugen, die beim Navigieren des Fahrzeugs helfen. Beispiele für autonome Fahrsensoren 320 können einen Radarsensor, eine Lidarsensor, einen Sichtsensor (z. B. eine Kamera), Fahrzeug-zu-Fahrzeuginfrastrukturnetze oder dergleichen beinhalten. Die autonomen Fahrsensoren 320 können das Fahrzeug dazu befähigen, die Straße und Fahrzeugumgebung zu „sehen“ und/oder verschiedene Hindernisse zu überwinden, während das Fahrzeug 100 im autonomen Modus betrieben wird. Die autonomen Fahrsensoren 320 können dazu konfiguriert sein, Ausgabesensorsignale beispielsweise an die autonome Modussteuerung 325 zu senden.
Die autonome Modussteuerung 325 kann dazu konfiguriert sein, ein oder mehrere Teilsystem 330 zu steuern, während das Fahrzeug im autonomen Modus betrieben wird. Beispiele für Teilsysteme 330, die von der autonomen Modussteuerung 325 gesteuert werden können, beinhalten ein Bremsteilsystem, ein Aufhängungsteilsystem, ein Lenkteilsystem und ein Antriebsstrangteilsystem. Die autonome Modussteuerung 325 kann eines oder mehrere dieser Teilsysteme 330 steuern, indem sie Signale an Steuereinheiten ausgibt, die den Teilsystemen 330 zugeordnet sind. In einem Beispiel kann das Bremsteilsystem ein Antiblockierteilsystem umfassen, das dazu konfiguriert ist, eine Bremskraft auf ein oder mehrere Räder anzuwenden. Wenn hierin besprochen, kann das Anwenden der Bremskraft auf ein oder mehrere der Fahrzeugräder als Aktivieren der Bremsen bezeichnet werden. Um das Fahrzeug autonom zu steuern, kann die autonome Modussteuerung 325 geeignete Befehle an die Teilsysteme 330 ausgeben. Die Befehle können die Teilsysteme dazu veranlassen, gemäß den Fahrcharakteristiken betrieben zu werden, die dem ausgewählten Fahrmodus zugeordnet sind. Beispielsweise können Fahrcharakteristiken beinhalten, wie aggressiv das Fahrzeug beschleunigt und abbremst, wie viel Platz das Fahrzeug hinter einem vor ihm fahrenden Fahrzeug lässt, wie oft das autonome Fahrzeug die Spur wechselt usw.
4A und 4B zeigen eine beispielhafte Schaltung 400, die benutzt werden kann, um eine Drehausrichtung eines Elektromotors umzukehren. Die Schaltung 400 stellt schematisch eine H-Brückenschaltung dar, die dazu benutzt werden kann, einen Motor 410 in eine erste (Vorwärts-) Richtung laufen zu lassen und alternativ in eine zweite (Rückwärts-) Richtung. Die Schaltung 400 umfasst eine erste (LO-) Seite 420 und eine zweite (HI-) Seite 430. Seite 420 beinhaltet die Transistoren 421 und 422, während Seite 430 die Transistoren 431 und 432 beinhaltet. Die Schaltung 400 beinhaltet ferner eine Stromquelle 440.
In 4A sind die Transistoren 421 und 432 aktiviert (energiegespeist), während die Transistoren 422 und 431 aus sind. In dieser Konfigurationen ist die linke Leitung 451 des Motors mit der Stromquelle 440 verbunden, und die rechte Leitung 452 des Motors 410 ist mit Masse verbunden. Auf diese Art kann der Motor 400 in eine Vorwärts- (oder Standard-) Richtung laufen. Bei Betreiben des Verbrennungsmotors in eine Vorwärtsrichtung kann der Verbrennungsmotor sich in einem Anlassmodus zum anfänglichen Verbrennungsbeginn befinden. Zusätzlich und/oder alternativ dazu kann bei Betreiben des Verbrennungsmotors in eine Vorwärtsrichtung über den Motor der Verbrennungsmotor (und Motor oder ein anderer Motor) sich in einem Fahrmodus befinden, um das Fahrzeug zu fahren. Es versteht sich, dass in manchen Beispielen der Verbrennungsmotor in die Vorwärts- (z. B. Standard-) Richtung gedreht werden kann, unter Bedingungen, bei denen das Fahrzeug stationär ist und der Verbrennungsmotor sich nur ohne Verbrennung in die Vorwärtsrichtung drehen oder in dieser rotieren soll.
In 4B sind die Transistoren 422 und 431 aktiviert (energiegespeist), während die Transistoren 421 und 432 aus sind. In dieser Konfiguration ist die rechte Leitung 452 des Motors 410 mit der Stromquelle 440 verbunden und die linke Leitung 451 des Motors 410 ist mit Masse verbunden. Auf diese Art kann der Motor 410 in eine Rückwärtsrichtung laufen.
Auf diese Art können die Komponenten von 1-4A-B ein System für ein Hybridfahrzeug bereitstellen, das Folgendes umfasst: ein Fahrzeug, einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, die an eine Batterie gekoppelt und dazu in der Lage ist, den Verbrennungsmotor zu rotieren, einen Ansaugkanal einschließlich eines Ansaugluftfilters und eines Verdichters, einen Abgaskanal einschließlich eines Partikelfilters, einen Krümmerluftstrom(manifold air flow - MAF)-Sensor, der an den Ansaugkanal gekoppelt ist, einen Differentialdrucksensor, der über den Partikelfilter hinweg gekoppelt ist, eine Behälterspülleitung und einen Ventilationsweg, der den Ansaugkanal über einen Behälter an die Atmosphäre koppelt, wobei die Behälterspülleitung ein Behälterspülventil (CPV) beinhaltet und der Ventilationsweg ein Behälterentlüftungsventil (CW) beinhaltet. Das Fahrzeug beinhaltet ferner eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichttransitorischen Speicher gespeichert sind, zum: Erhalten eines Basisluftstroms über den MAF-Sensor durch Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors mit der elektrischen Maschine, wenn der Ansaugluftfilter erstmals installiert wird; und nach Verwendung des Ansaugluftfilters für eine Schwellenwertdauer seit Installation des Ansaugluftfilters und während der Verbrennungsmotor von der elektrischen Maschine rückwärts rotiert wird, Erhalten eines ersten Ansaugluftstroms über den MAF-Sensor und eines ersten Abluftstroms über den Differentialdrucksensor, Vergleichen des ersten Ansaugluftstroms, des ersten Abluftstroms und des Basisluftstroms, und als Reaktion darauf, dass der erste Ansaugluftstrom und der erste Abluftstrom gleich sind und niedriger als der Basisluftstrom sind, Diagnostizieren des Ansaugluftfilters als Reaktion auf eine Änderung im ersten Abluftstrom nach Öffnen des CPV und des CW.
5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 500, das umgesetzt werden kann, um Diagnosen eines Abgasregelventils während einem nichtverbrennenden Zustand eines Verbrennungsmotors durchzuführen. Anweisungen zum Durchführen des Verfahrens 500 und des Rests der hierin beinhalteten Verfahren können von einer Steuerung basierend auf Anweisungen ausgeführt werden, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Verbrennungsmotorsystems empfangen werden, wie etwa den oben unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann Verbrennungsmotoraktoren des Verbrennungsmotorsystems benutzen, um den Verbrennungsmotorbetrieb anzupassen, gemäß den im Folgenden beschriebenen Verfahren.
Bei 502 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob Bedingungen zum Initiieren von Abgasregelventildiagnosen (wie etwa Abgasregelventil 218 in 2) erfüllt sind. In einem Beispiel können Bedingungen zum Initiieren von Abgasregelventildiagnosen einen Aus-Zustand des Fahrzeugs beinhalten, wenn das Fahrzeug unbesetzt ist (kein Fahrgast ist im Fahrzeug anwesend). Sitzladezellen, bordseitige Kamera(s) und/oder Türsensortechnologie kann genutzt werden, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug nicht besetzt ist. In einem anderen Beispiel können die Regelventildiagnosen in einem autonomen Fahrzeugmodus durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug ohne menschlichen Fahrer betrieben wird und wenn das Fahrzeug nicht vom Drehmoment des Verbrennungsmotors angetrieben wird. Der Fahrzeugbetrieb kann von einem entfernten Ort gesteuert werden oder kann im Steuerungsspeicher im Voraus programmiert sein. Während des Fahrzeugbetriebs im autonomen Modus können die Diagnosen opportun durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug an einer Ampel anhält oder direkt nach Abschluss eines Fahrzyklus. In noch einem Beispiel können Regelventildiagnosen als Reaktion auf ein Aufwachen der Steuerung nach einer vorbestimmten Dauer nach einem Key-off-Ereignis durchgeführt werden. Bedingungen zum Initiieren von Diagnosen des Abgasregelventils beinhalten die Bestätigung, dass die Verbrennungsmotorsensoren wie etwa der MAF-Sensor, die Sauerstoffsensoren usw. nicht beeinträchtigt sind und dass allgemein keine Diagnosecodes (Warnzeichen) gesetzt sind, die eine Beeinträchtigung jeglicher Verbrennungsmotorkomponenten anzeigen. Ferner kann die Steuerung vor Initiieren der Regelventildiagnose überprüfen, ob eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, seit eine vorangehende Abgasregelventildiagnoseroutine durchgeführt worden ist. In manchen Beispielen kann eine derartige vorbestimmte Zeitdauer einen Tag, mehr als einen Tag jedoch weniger als zwei Tage, mehr als zwei Tage usw. umfassen. In anderen Beispielen kann die vorbestimmte Dauer eine Anzahl gefahrener Meilen, eine Anzahl von Fahrzeugbetriebsstunden oder andere Fahrzeugparameter beinhalten.
Falls bestimmt wird, dass die Bedingungen zum Initiieren der Abgasregelventildiagnose nicht erfüllt sind, kann bei 503 die Abgasregelventildiagnoseroutine verschoben werden, bis die Bedingungen erfüllt sind. In manchen Beispielen, falls die Abgasregelventildiagnosebedingungen nicht erfüllt sind, können aktuelle Betriebsparameter fortgesetzt werden, bis die Abgasregelventildiagnosebedingungen erfüllt sind. Solche Betriebsparameter können bei Betreiben des Fahrzeugs die folgenden beinhalten: Kraftstoff wird einem oder mehreren Motorzylindern über Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Kraftstoffsystems (wie etwa Kraftstoffsystem 219 in 2) zugeführt und die Verbrennung von Luft und Kraftstoff wird in den Zylindern durchgeführt. Verbrennungsmotordrehmoment, das durch Verbrennung in den Motorzylindern produziert wird, kann dazu benutzt werden, das Fahrzeug anzutreiben. Dampf, der in dem Kraftstoffsystem erzeugt wird, kann über eine Dampfrückgewinnungsleitung zu einem Verdunstungsemissionssteuersystem (wie etwa dem EVAP-System 251 in 2) geleitet werden, das einen Kraftstoffdampfbehälter beinhaltet. Dämpfe, die in dem Behälter gespeichert werden, können über eine Spülleitung zu dem Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors gespült werden, wobei ein Behälterspülventil (CPV) den Dampfstrom vom Behälter zum Einlass des Verbrennungsmotors reguliert. Eine Entlüftungsleitung kann ermöglichen, dass frische Luft in den Behälter gesaugt wird, wenn gespeicherte Kraftstoffdämpfe zum Einlass des Verbrennungsmotors gespült werden.
Ein E-Booster (wie etwa E-Booster 155 in 2) kann an eine Leitung gekoppelt sein, die parallel zu einem Ansaugkanal ist, und während Bedingungen, bei denen Ladedruck, der vom Betreiben des Turboladers (wie etwa Einlassverdichter 114 und Abgasturbine 116 in 2) bereitgestellt wird, niedriger als ein gewünschter Ladedruck ist, kann der E-Booster unter Verwendung von Energie von einer bordseitigen Energiespeichervorrichtung betrieben werden, um den gewünschten Ladedruck bereitzustellen.
Eine Öffnung des Abgasregelventils kann basierend auf einem von einem Fahrzeugführer eingestellten (wie etwa über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle) Pegel gewünschten Verbrennungsmotorlärms angepasst werden. Wenn höhere Abgasgeräuschpegel erwünscht sind, kann die Steuerung die Öffnung des Abgasregelventils vergrößern, um das Abgasvolumen zu erhöhen, das über das Abgasregelventil zum Auspuff strömt, wobei der Schalldämpfer umgangen wird. Wenn das Abgas, das über das Abgasregelventil strömt, den Schalldämpfer umgeht, kann die Amplitude von Schalldruck, der von den Abgasen erzeugt wird, nicht deutlich reduziert werden, wodurch eine Erhöhung des wahrgenommenen Abgasgeräuschs des Verbrennungsmotors verursacht wird.
Falls bestimmt wird, dass die Bedingungen zum Initiieren der Abgasregelventildiagnose erfüllt sind, bei 504, beinhaltet die Routine das treibstofflose Rotieren oder Drehen des Verbrennungsmotors bei einer vorbestimmten Drehzahl (z. B. vorbestimmte U/min) in Rückwärtsrichtung. Das Rotieren des Verbrennungsmotors in Rückwärtsrichtung kann umfassen, dass der Verbrennungsmotor in die entgegengesetzte Richtung wie beim Betreiben des Verbrennungsmotors zum Verbrennen von Luft und Kraftstoff rotiert wird. Das treibstofflose Rotieren des Verbrennungsmotor in Rückwärtsrichtung kann das Leiten von Luftstrom durch das Abgassystem, den Verbrennungsmotor und den Ansaugkrümmer beinhalten, in dieser Reihenfolge. Das treibstofflose Rotieren des Verbrennungsmotors in Rückwärtsrichtung kann das Rotieren des Verbrennungsmotors über den Motor (wie etwa Motor 120 in 1) umfassen, wobei der Motor über die bordseitige Energiespeichervorrichtung (wie etwa Energiespeichervorrichtung 150 in 1), wie etwa eine Batterie, mit Energie versorgt werden kann. In einem Nicht-Hybridfahrzeug kann der Verbrennungsmotor über einen Anlassermotor und eine Batterie des Fahrzeugs rückwärts rotiert werden. Um den Verbrennungsmotor rückwärts zu rotieren, kann eine H-Brückenschaltung, wie etwa diejenige, die in 4A-4B abgebildet ist, benutzt werden. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors kann über den Motor zur vorbestimmten Drehzahl gesteuert werden. Die vorbestimmte Verbrennungsmotordrehzahl kann eine Drehzahl umfassen, bei der solide Luftstrommessungen über den MAF-Sensor (wie etwa MAF-Sensor 210 in 2) erhalten werden können, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird. In einem Beispiel kann die vorbestimmte Drehzahl niedriger als 500 U/min sein. Ferner versteht es sich, obwohl dies nicht ausdrücklich veranschaulicht ist, dass das Behälterspülventil (wie etwa CPV 261 in 2) während des Drehens des Verbrennungsmotors geschlossen gehalten werden kann, um sicherzustellen, dass keine Luft in das Verdunstungsemissionssystem und/oder Kraftstoffsystem geleitet wird. Außerdem kann, obwohl dies nicht ausdrücklich gezeigt ist, für Fahrzeuge mit Abgasrückführung (exhaust gas recirculation - EGR) (z. B. Hochdruck-EGR und/oder Niedrigdruck-EGR) einem oder mehreren Ventil(en), welche die Abgasrückführung steuern, befohlen werden, sich zu schließen, oder sie können geschlossen gehalten werden.
Bei 506 kann ein E-Booster (wie etwa E-Booster 155 in 2) in eine Rückwärtsrichtung rotiert werden. Unter Bedingungen, bei denen der durch Betreiben des Turboladers bereitgestellte Ladedruck niedriger ist als ein erwünschter Ladedruck, kann der E-Booster in eine Vorwärts-, standardmäßige Richtung betrieben werden, um den erwünschten Ladedruck bereitzustellen. Das Rückwärtsrotieren des E-Booster schafft einen niedrigeren Druck beim Abgaskrümmer, wodurch Luftströmung durch das Abgassystem, den Verbrennungsmotor und den Ansaugkrümmer erleichtert wird. Die Steuerung kann ein Signal an den E-Booster-Aktor senden (wie etwa Aktor 155b in 1), um den E-Booster zu betätigen, unter Verwendung von Energie aus der Energiespeichervorrichtung (wie etwa Energiespeichervorrichtung 250 in 1), die an den E-Booster gekoppelt ist. Die Rotationsgeschwindigkeit des E-Boosters während der Diagnoseroutine kann niedriger als die Rotationsgeschwindigkeit des E-Boosters bei Betrieb zur Kompensation des Rückstands des mechanischen Turboladers sein. In einem Beispiel kann die Rotationsgeschwindigkeit des E-Boosters während der Diagnoseroutine bei 2500 U/min liegen. Durch Betreiben des E-Boosters bei einer niedrigen Drehzahl kann der Energieverbrauch reduziert und die Geräuscherzeugung bei Betreiben des E-Boosters kann ebenfalls reduziert werden. In einem Beispiel kann Schritt 506 des Verfahrens 500 optional sein und die Diagnose des Abgasregelventils kann ohne Drehen des E-Boosters durchgeführt werden. Der E-Booster kann in einem deaktivierten Zustand gehalten werden, wenn der Verbrennungsmotor während der Abgasregelventildiagnoseroutine rückwärts rotiert wird. Bei 508 kann die Öffnung eines Abgasregelventils von einer weit offenen Position (weit offene Drossel) zu einer vollständig geschlossenen Position wechseln. Die Steuerung kann ein Signal an einen Aktor senden, der an das Abgasregelventil gekoppelt ist, um die Position des Abgasregelventils zu einer vollständig offenen Position zu schalten und dann die Position des Ventils von der vollständig offenen Position in eine vollständige geschlossene Position zu schalten. Die Öffnung des Abgasregelventils kann von der vollständig offenen Position in eine vollständige geschlossene Position mit einer konstanten Rate (dE/dt) verkleinert werden. In einem Beispiel kann die Kipprate der Drosselklappe im Abgasregelventil 5 Sekunden über die 90-Grad-Bewegung sein.
Wenn die Position des Abgasregelventils verändert wird, kann sich der Luftstrom in das Abgassystem ändern. In einem Beispiel, wenn das Abgasregelventil in einer weit offenen Position ist, kann aufgrund des Niedrigdrucks, der durch das Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors und des E-Boosters im Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors geschaffen wird, Umgebungsluft über jeden von dem Schalldämpfer und dem Umgehungskanal (wie etwa der Umgehungskanal 224 in 2) in den Abgaskrümmer strömen. Die Luft, die in den Abgaskrümmer eintritt, kann über die Motorzylinder weiterströmen und dann in den Ansaugkrümmer eintreten. Die Umgebungsluft kann dann über den Ansaugkanal aus dem Verbrennungsmotorsystem austreten. Wenn die Öffnung des Abgasregelventils reduziert wird, wird der Luftströmungsweg über den Umgehungskanal eingeschränkt und der Luftstrom ist auf den Strömungsweg über den Schalldämpfer beschränkt, und das Gesamtvolumen der Luft, die in den Abgaskrümmer eintritt, kann sich reduzieren. Nach vollständigem Schließen des Abgasregelventils kann Luft nicht länger über den Umgehungskanal in den Abgaskrümmer strömen, und deshalb kann sich das Gesamtvolumen der Luft, die in den Abgaskrümmer eintritt, weiter reduzieren.
Alternativ dazu kann die Steuerung ein Signal an einen Aktor senden, der an das Abgasregelventil gekoppelt ist, um die Position Abgasregelventils zuerst in eine vollständige geschlossene Position zu schalten, und dann die Position des Ventils von der vollständig geschlossenen Position in eine vollständig offene Position zu schalten. Die Öffnung des Abgasregelventils kann von der vollständig geschlossenen Position in die vollständig offene Position mit einer konstanten Rate erhöht werden.
Bei 510 kann, für jede Position des Abgasregelventils, die Luftmenge, die durch den Abgaskrümmer und dann durch die Zylinder und den Ansaugkrümmer strömt, mittels eines Ansaugluftstromsensors (wie etwa MAF-Sensor 210 in 2) geschätzt werden. Die Luftmenge, die durch die Verbrennungsmotorkomponenten strömt, kann direkt proportional zu einem Öffnungsgrad des Abgasregelventils sein. In einem Beispiel kann die Luftmenge, die in Abgaskrümmer eintritt, mit einer Zunahme der Abgasregelventilöffnung zunehmen, und entsprechend kann die Luftmenge, die in den Abgaskrümmer eintritt, mit einer Abnahme der Abgasregelventilöffnung abnehmen. Deshalb kann, wenn die Öffnung des Abgasregelventils von einer weit offenen Position zu einer vollständig geschlossenen Position reduziert wird, die Messung des MAF-Sensors, die für den Luftstrom des Ansaugkrümmers repräsentativ ist, sich proportional reduzieren.
Bei 511 wird eine Änderungsrate des Ansaugluftstroms (dF/dt), der basierend auf der Messung des MAF-Sensors geschätzt wird, über einen Zeitraum geschätzt. Das Schätzen der dF/dt kann während des Zeitraums durchgeführt werden, in dem die Öffnung des Abgasregelventils von der vollständig offenen Position zu der vollständig geschlossenen Position verkleinert wird (bei einer konstanten Rate). In einem Beispiel kann die MAF-Sensorausgabe periodisch entnommen werden (z. B. in gleichmäßig beabstandeten Intervallen), ab dem Zeitpunkt, wenn das Abgasregelventil in der weit offenen Position ist (z. B. 100 % offen) und fortgesetzt, bis das Abgasregelventil in der voll geschlossenen Position ist (z. B. 0 % offen). Während dieser Zeit kann die MAF-Sensorausgabe entnommen werden, wenn das Abgasregelventil 90 % offen, 80 % offen, 70 % offen und so fort ist. Jedes Mal, wenn die MAF-Sensorausgabe entnommen wird, kann die entnommen Ausgabe im Speicher der Steuerung gespeichert werden. In manchen Beispielen kann auch eine entsprechende Position des Abgasregelventils ebenfalls samt der MAF-Ausgabe an der Abgasregelventilposition gespeichert werden.
Bei 512 beinhaltet die Routine das Bestimmen, ob die Änderungsrate des Ansaugluftstroms (dF/dt) und die Änderungsrate des Öffnen des Abgasregelventils (dE/dt) korreliert sind. Wenn die Öffnung des Abgasregelventil mit einer konstanten Rate (dE/dt) von der weit offenen Position zu der vollständig geschlossenen Position verkleinert wird, kann der Ansaugluftstrom proportional abnehmen. In einem Beispiel kann die Routine bestimmen, ob dF/dt direkt proportional zu dE/dt ist.
In einem weiteren Beispiel kann die Routine das Bestimmen beinhalten, ob die Messung des MAF-Sensors am höchsten bei der weit offenen Position des Abgasregelventils ist und ob die Messung des MAF-Sensors am niedrigsten bei der geschlossenen Position des Abgasregelventils ist. Wie oben beschrieben, wird bei der weit offenen Position des Abgasregelventils eine höchste Messung des MAF-Sensors erwartet, die einem höchsten Volumen von Umgebungsluft entspricht, die in das Verbrennungsmotorsystem eintritt. Auch wird bei der geschlossenen Position des Abgasregelventils eine niedrigste Messung des MAF-Sensors erwartet, die einem niedrigsten Volumen von Umgebungsluft entspricht, die in das Verbrennungsmotorsystem eintritt.
Die höchste MAF-Sensormessung, die oben beschrieben ist, kann die entnommene MAF-Sensorausgabe sein, die den höchsten Wert aller entnommenen MAF-Sensorausgaben aufweist, die während der Zeit gesammelt wurden, während das Abgasregelventil von der voll geöffneten Position in die voll geschlossene Position gekippt wird. Die niedrigste MAF-Sensormessung, die oben beschrieben ist, kann die entnommene MAF-Sensorausgabe sein, die den niedrigsten Wert aller entnommenen MAF-Sensorausgaben aufweist, die während der Zeit gesammelt wurden, während das Abgasregelventil von der voll geöffneten Position in die voll geschlossene Position gekippt wird.
In noch einem Beispiel kann die Routine beinhalten, dass bestimmt wird, ob die MAF-Sensormessung an jeder Position der Abgasregelventilmessungen (z. B. wenn das Regelventil 100 %, 75 %, 50 %, 25 % und 0 % offen ist) im Wesentlichen gleich einem erwarteten Ansaugluftstrom ist. In einem Beispiel kann im Wesentlichen gleich beinhalten, dass die MAF-Sensorlesung innerhalb von 5 % des erwarteten Ansaugluftstroms liegt. Die Steuerung kann eine Nachschlagetabelle benutzen, um einen erwarteten Ansaugluftstrom zu bestimmen, der einer Abgasregelventilöffnung entspricht. Als ein Beispiel kann die Eingabe in die Nachschlagetabelle die Abgasregelventilöffnung sein, während die Ausgabe der Ansaugluftstrom ist. Durch eine Abnahme der Regelventilöffnung kann der Ansaugluftstrom proportional abnehmen.
Falls bestimmt wird, dass die Änderungsrate des Ansaugluftstroms (dF/dt) und die Änderungsrate der Abgasregelventilöffnung (dE/dt) korrelieren (direkt proportional sind), kann daraus geschlossen werden, dass das Abgasregelventil erfolgreich aus einer vollständig offenen Position in eine voll geschlossene Position geschaltet wurde und nicht in einer Position zwischen der vollständig offenen Position und der geschlossenen Position festsitzt.
Falls bestimmt wird, dass die MAF-Sensormessung am höchsten bei der weit offenen Abgasregelventilposition und die MAF-Sensormessung am niedrigsten bei der geschlossenen Position des Abgasregelventils ist, kann daraus ebenfalls geschlossen werden, dass das Abgasregelventil erfolgreich aus einer vollständig offenen Position in eine voll geschlossene Position geschaltet wurde. Auch kann, falls für jede Position des Abgasregelventils die MAF-Sensormessung im Wesentlichen gleich dem erwarteten Ansaugluftstrom ist, daraus geschlossen werden, dass das Abgasregelventil nicht in einer Position zwischen der vollständig offenen Position und der geschlossenen Position festsitzt. Daher kann, bei 514, angezeigt sein, dass das Abgasregelventil nicht beeinträchtigt ist. Bei 516 wird die Diagnoseroutine abgeschlossen und jeder von dem Verbrennungsmotor und dem E-Booster können nicht länger rotiert werden. Die Steuerung kann dem Motor, der den Verbrennungsmotor mit Energie versorgt, ein Signal senden, das Rotieren des Verbrennungsmotors einzustellen. Die Steuerung kann auch ein Signal an den Aktor senden, der an den E-Booster gekoppelt ist, den Betrieb des E-Booster auszusetzen.
Falls bei 512 bestimmt wird, dass die Änderungsrate des Ansaugluftstroms (dF/dt) und die Änderungsrate der Abgasregelventilöffnung (dE/dt) nicht direkt proportional sind, kann daraus geschlossen werden, dass das Abgasregelventil nicht aus einer vollständig offenen Position in eine voll geschlossene Position geschaltet werden konnte. Falls bestimmt wird, dass die MAF-Sensormessung nicht am höchsten bei der weit offenen Abgasregelventilposition ist und/oder die MAF-Sensormessung nicht am niedrigsten bei der geschlossenen Position des Abgasregelventils und/oder für jede Position des Abgasregelventils ist, die MAF-Sensormessung nicht im Wesentlichen gleich dem erwarteten Ansaugluftstrom ist, kann daraus geschlossen werden, dass das Abgasregelventil beeinträchtigt ist. Bei 518 kann ein Diagnosecode (Warnzeichen) gesetzt werden, der eine Beeinträchtigung des Abgasregelventils anzeigt. In einem Beispiel kann die Beeinträchtigung des Ventils beinhalten, dass das Ventil in einer fixen Position festsitzt (wie etwa der vollständig offenen Position, der vollständig geschlossenen Position oder einer Position zwischen der vollständig offenen und vollständig geschlossenen Position), selbst wenn es in eine andere Position geschaltet wird. In einem weiteren Beispiel kann die Beeinträchtigung des Ventils eine undichte Stelle im Ventil beinhalten, die verursacht, dass Luft durch den Umgehungskanal und das Ventil strömt, selbst wenn ihm eine vollständig geschlossene Position befohlen wird.
Da das Ventil beeinträchtigt ist, ist es eventuell nicht möglich, die Position des Ventils der gewünschten Abgasgeräuscheinstellung entsprechend anzupassen, wodurch das Fahrerlebnis negativ beeinflusst wird. Daher kann als Reaktion auf die Anzeige einer Beeinträchtigung des Abgasregelventils bei 520 eine Abgasgeräuschregulierung des Verbrennungsmotors über Anpassungen des Abgasregelventils deaktiviert werden, bis das Ventil instandgesetzt wird.
Auf diese Art kann, wenn das Fahrzeug ohne menschlichen Fahrer betrieben wird und wenn das Fahrzeug nicht vom Drehmoment des Verbrennungsmotors angetrieben wird, während eines ersten Betriebszustands des Verbrennungsmotors eine Position des Abgasregelventils basierend auf einem vom Fahrzeugführer ausgewählten Geräuschmodus angepasst werden, und während eines zweiten Betriebszustands eines Verbrennungsmotors kann eine Öffnung des Abgasregelventils von einer vollständig geschlossenen Position in eine vollständig offene Position angepasst werden, ein Ansaugluftstrom kann entsprechend jeder Öffnung des Abgasregelventils über den MAF-Sensor geschätzt werden und das Abgasregelventil kann basierend auf einer Änderung im Ansaugluftstrom mit einer Zunahme der Öffnung des Abgasregelventils diagnostiziert werden. Der erste Betriebszustand des Verbrennungsmotors beinhaltet, dass der Verbrennungsmotor bei Einspritzen von Kraftstoff über Kraftstoffeinspritzvorrichtungen in eine Vorwärtsrichtung rotiert wird und der E-Booster in eine Vorwärtsrichtung basierend auf Drehmomentbedarf rotiert wird, und der zweite Betriebszustand des Verbrennungsmotors beinhaltet, dass der Verbrennungsmotor über eine elektrische Maschine treibstofflos in eine Rückwärtsrichtung rotiert wird.
6 zeigt eine beispielhafte Zeitleiste 600, die eine Abgasregelventildiagnose (wie etwa Abgasregelventil 218 in 2) veranschaulicht. Die horizontale Achse (x-Achse) markiert die Zeit und die vertikalen Marker t1-t4 identifizieren signifikante Zeitpunkte in der Routine für den Betrieb des E-Boosters.
Der erste Graph, Linie 602, zeigt eine Variation der Fahrzeuggeschwindigkeit im Lauf der Zeit. Der zweite Graph, Linie 604, zeigt eine Rotationsrichtung des Verbrennungsmotors. Der Verbrennungsmotor kann in eine Vorwärts-, standardmäßige, Richtung rotiert werden, beispielsweise während des Betriebs des Verbrennungsmotors mit Luftkraftstoffverbrennung in den Motorzylindern, wobei der Kraftstoff den Motorzylindern über Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zugeführt wird. Alternativ kann der Verbrennungsmotor treibstofflos in eine Rückwärtsrichtung rotiert werden, wie etwa über eine elektrische Maschine, die an das Hybridelektrofahrzeug (HEV) gekoppelt ist. Der dritte Graph, Linie 606, zeigt eine Rotationsrichtung eines E-Boosters (wie etwa E-Booster 155 in 1), der parallel zum Ansaugkrümmer, einem Einlassverdichter nachgelagert und einem Ladeluftkühler (charge air cooler - CAC) vorgelagert an eine Leitung gekoppelt ist. Der E-Booster kann in eine Vorwärtsrichtung oder eine Rückwärtsrichtung rotiert werden, indem eine Schaltung eines Aktors umgekehrt wird, der an den E-Booster gekoppelt ist, wobei der E-Booster über eine bordseitige Energiespeichervorrichtung mit Energie versorgt wird. Die Vorwärtsrichtung der Rotation des E-Boosters ist der Rückwärtsrichtung der Rotation des E-Boosters entgegengesetzt. Der vierte Graph, Linie 608, zeigt den Betrieb der elektrischen Maschine, die an das Hybridelektrofahrzeug (HEV) gekoppelt ist. Die Maschine kann betrieben werden, um Motordrehmoment bereitzustellen, um das HEV anzutreiben. Der fünfte Graph, Linie 610, zeigt eine Öffnung eines Abgasregelventils. Der sechste Graph, Linie 612, zeigt ein Volumen des geschätzten Ansaugluftstroms basieren auf einer Eingabe von einem Krümmerluftstrom(manifold air flow - MAF)-Sensor. Die gestrichelte und gepunktete Linie 613 zeigt einen erwarteten Ansaugluftstrom, welcher der Öffnung des Abgasregelventils zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht. Die Steuerung benutzt eine Nachschlagetabelle benutzen, um den erwarteten Ansaugluftstrom zu schätzen, der jeder Öffnung des Abgasregelventils entspricht (z. B. wenn das Regelventil 100 %, 75 %, 50 %, 25 % und 0 % offen ist), mit der Abgasventilöffnung als Eingabe und dem erwarteten Ansaugluftstrom als Ausgabe der Nachschlagetabelle. Der siebte Graph, gestrichelte Linie 616, zeigt ein Warnzeichen, das bedeutet, dass ein Diagnosecode gesetzt ist, um eine Beeinträchtigung des Abgasregelventils anzuzeigen.
Vor Zeitpunkt t1 wird das Fahrzeug über das Verbrennungsmotordrehmoment angetrieben. Der Verbrennungsmotor wird durch Verbrennung angetrieben und in die Vorwärtsrichtung rotiert. Basierend auf dem Drehmomentbedarf wird der E-Booster in eine Vorwärtsrichtung rotiert, um den gewünschten Ladedruck bereitzustellen. Der Ansaugluftstrom während der Motorverbrennung wird basierend auf der Messung des MAF-Sensors geschätzt. Die HEV-Maschine wird nicht zur Rotation des Verbrennungsmotors oder zum Fahrzeugantrieb betrieben. Basierend auf einer erwünschten Abgasgeräuscheinstellung des Verbrennungsmotors (durch den Fahrzeugführer über eine bordseitige Mensch-Maschine-Schnittstelle) wird das Abgasregelventil entsprechend in einer fixen Position zwischen einer vollständig offenen Position und einer vollständig geschlossenen Position gehalten. Da das Abgasregelventil nicht als beeinträchtigt angezeigt ist, wird das Warnzeichen in einer Aus-Position gehalten.
Zu einem Zeitpunkt t1 reduziert sich die Fahrzeuggeschwindigkeit auf Null und zwischen Zeitpunkt t1 und t2 wird das Fahrzeug nicht länger unter Verwendung von Verbrennungsmotordrehmoment und/oder Maschinendrehmoment betrieben (Key-off-Zustand des Fahrzeugs beginnt). Deshalb wird zum Zeitpunkt t1 der Verbrennungsmotor abgeschaltet, indem die Kraftstoffeinspritzung und der Zündfunke an die Motorzylinder ausgesetzt werden. Der E-Booster wird zwischen Zeitpunkt t1 und t2 nicht länger betrieben. Wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird, wird der Ansaugluftstrom nicht länger über den MAF-Sensor überwacht.
Zu einem Zeitpunkt t2, nachdem eine Schwellenwertdauer seit dem Key-off des Fahrzeugs zu einem Zeitpunkt t1 verstrichen ist, wird die Diagnose des Abgasregelventils initiiert, indem die Steuerung geweckt wird. Die Steuerung sendet ein Signal an die HEV-Maschine, um den Verbrennungsmotor treibstofflos in eine Rückwärtsrichtung zu drehen. Die Steuerung sendet auch ein Signal an den Aktor, der an den E-Booster gekoppelt ist, um den E-Booster in eine Rückwärtsrichtung zu drehen. Wenn der Verbrennungsmotor und der E-Booster in ihre jeweilige Rückwärtsrichtung gedreht werden, wird am Abgaskrümmer des Verbrennungsmotors ein niedrigerer Druck geschaffen und Umgebungsluft kann über den Abgaskanal in das Verbrennungsmotorsystem eintreten. Die Steuerung sendet ein Signal an den Aktor, der an das Abgasregelventil gekoppelt ist, das Abgasregelventil in die vollständig geschlossene Position zu verschieben. Zwischen t2 und t3 strömt Luftstrom über den Schalldämpfer (mit geschlossenem Abgasregelventil) in das Verbrennungsmotorsystem und die MAF-Messung kann sich stabilisieren.
Zu einem Zeitpunkt t3 sendet die Steuerung ein Signal an den Aktor, der an das Abgasregelventil gekoppelt ist, die Öffnung des Abgasregelventils von der vollständig geschlossenen Position graduell mit einer konstanten Rate zu vergrößern. Die Rate für das Vergrößern der Abgasregelventilöffnung liegt bei 18 Grad/Sekunde. Zwischen Zeitpunkt t3 und t4, wenn die Position des Abgasregelventil zunimmt, findet eine entsprechende Zunahme an Luftstrom statt, die über den Abgaskanal in das Verbrennungsmotorsystem eintritt und dann über die Motorzylinder zum Ansaugkrümmer strömt. Entsprechend jeder Position des Abgasregelventils wird ein tatsächlicher Luftstrom durch das Verbrennungsmotorsystem über den MAF-Sensor überwacht. Der tatsächliche Luftstrom (Linie 612) wird mit dem erwarteten Luftstrom (Linie 613) verglichen, welcher der Öffnung des Abgasregelventils zu einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt entspricht. Es wird beobachtet, dass der tatsächliche Luftstrom mit dem erwarteten Luftstrom korreliert und das MAF-Sensormessung proportional zur Öffnung des Abgasregelventils zunimmt.
Daher wird am Ende der Diagnoseroutine zu einem Zeitpunkt t4, basierend auf der Beobachtung, dass der tatsächliche Luftstrom mit dem erwarteten Luftstrom korreliert und die MAF-Sensormessung entsprechend der voll geöffneten Position des Abgasregelventils am höchsten ist und die MAF-Sensormessung entsprechend der voll geschlossenen Position des Abgasregelventils am niedrigsten ist, daraus geschlossen, dass das Abgasregelventil nicht beeinträchtigt ist (nicht an irgendeiner Stelle festsitzt und/oder keine undichte Stelle aufweist). Da daraus geschlossen wird, dass das Abgasregelventil nicht beeinträchtigt ist, wird das Warnzeichen in einem Aus-Zustand gehalten.
Zum Zeitpunkt t4, am Ende der Diagnoseroutine, wird das Abgasregelventil zurück in die Position des Ventils vor Initiieren der Diagnoseroutine geschaltet, wie etwa die Position des Ventils vor Zeitpunkt t3. Zum Zeitpunkt t4 sendet die Steuerung auch ein Signal anjede(n) von der HEV-Maschine und den E-Booster-Aktor, den Betrieb auszusetzen und jeweils das Rotieren des Verbrennungsmotors und des E-Boosters einzustellen. Nach Zeitpunkt t4 wird das Fahrzeug nicht unter Verwendung von Verbrennungsmotordrehmoment und/oder Maschinendrehmoment angetrieben und der Verbrennungsmotor wird in dem abgeschalteten Zustand gehalten, bis das Fahrzeug nachfolgend in einen An-Zustand versetzt wird (Key-on). Falls das Abgasregelventil beeinträchtigt ist, nimmt zwischen Zeitpunkt t3 und t4 die MAF-Sensormessung nicht proportional zu Zunahme der Abgasregelventilöffnung zu. Wie von der gestrichelten Linie 611 gezeigt, ändert sich die Ventilöffnung nicht merklich, wenn das Abgasregelventil in einer bestimmten Position offen festsitzt, selbst wenn die Steuerung ein Signal an den Aktor sendet, der an das Abgasregelventil gekoppelt ist, das Ventil graduell von der voll geschlossenen Position in die voll geöffnete Position zu schalten. Entsprechend bleibt, wie von der gestrichelten Linie 614 gezeigt wird, die MAF-Messung im Wesentlichen konstant über die Dauer der Diagnoseroutine zwischen Zeitpunkt t3 und t4. Aus der im Wesentlichen konstanten MAF-Sensormessung kann geschlossen werden, dass das Abgasregelventil beeinträchtigt ist und ein Warnzeichen, welches das beeinträchtigte Abgasregelventil anzeigt, wird bei Zeitpunkt t4 gesetzt.
Auf diese Weise wird ein Verbrennungsmotor in einer Rückwärtsrichtung rotiert und ein Ansaug-E-Booster wird in einer Rückwärtsrichtung rotiert, um Luft durch einen Abgaskanal in den Verbrennungsmotor zu saugen und dann die Luft durch einen Ansaugkanal in die Atmosphäre zu leiten, wird eine Öffnung eines Abgasregelventils variiert und ein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Beeinträchtigung des Abgasregelventils wird basierend auf einer Korrelation zwischen der Öffnung des Abgasregelventils und dem Luftstrom über den Ansaugkanal diagnostiziert.
7 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 700, das umgesetzt werden kann, um Diagnosen eines Ansaugluftfilters durchzuführen. Ähnlich wie die Diagnose des Abgasregelventils kann die Diagnose des Ansaugluftfilters durch treibstoffloses Rückwärtsrotieren eines Verbrennungsmotors während einem Nichtverbrennungszustand des Verbrennungsmotors durchgeführt werden. In einem Beispiel können während einem Key-off-Zustand des Fahrzeugs die Ansaugluftfilterdiagnose und die Abgasregelventildiagnose nacheinander durchgeführt werden.
Bei 702 beinhaltet die Routine das Bestimmen, ob Bedingungen zum Initiieren von Ansaugluftfilterdiagnosen (wie etwa Ansaugluftfilter 215 in 2) erfüllt sind. In einem Beispiel können Bedingungen zum Initiieren von Ansaugluftfilterdiagnosen einen Aus-Zustand des Fahrzeugs beinhalten, wenn das Fahrzeug unbesetzt ist (kein Fahrgast ist im Fahrzeug anwesend). Sitzladezellen, bordseitige Kamera(s) und/oder Türsensortechnologie kann genutzt werden, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug nicht besetzt ist. In einem anderen Beispiel können die Ansaugluftfilterdiagnosen in einem autonomen Fahrzeugmodus durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug ohne menschlichen Fahrer betrieben wird und wenn das Fahrzeug nicht vom Drehmoment des Verbrennungsmotors angetrieben wird. Der Fahrzeugbetrieb kann von einem entfernten Ort gesteuert werden oder kann im Steuerungsspeicher im Voraus programmiert sein. Während des Fahrzeugbetriebs im autonomen Modus können die Diagnosen opportun durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug an einer Ampel anhält oder direkt nach Abschluss eines Fahrzyklus. In noch einem Beispiel können Ansaugluftfilterdiagnosen als Reaktion auf ein Aufwachen der Steuerung nach einer vorbestimmten Dauer nach einem Key-off-Ereignis durchgeführt werden. Eine weitere Bedingung zum Initiieren einer Ansaugluftfilterdiagnose ist, dass eine Rußbeladung an einem Abgaspartikelfilter (PF) niedriger ist als eine Schwellenwertrußbeladung. Die Schwellenwertrußbeladung kann einer Beladung an dem PF entsprechen, welche die Ausgabe eines Differentialdrück(dP)-Sensor, der über den PF hinweg gekoppelt ist, nicht beeinflusst. Als ein Beispiel kann die Rußbeladung einer Rußbeladung entsprechen, die an einem PF nach einer PF-Regeneration verbleibt.
Ein erwarteter Luftstrom durch den Ansaugkrümmer kann als eine Funktion der Ansaugdrosselöffnung geschätzt werden, und ein tatsächlicher Luftstrom durch den Ansaugkrümmer kann basierend auf Eingabe von einem Krümmerluftstrom(manifold air flow - MAF)-Sensor geschätzt werden. Aufgrund einer Blockierung im Ansaugluftfilter kann sich der tatsächliche Luftstrom durch den Ansaugkrümmer unter den erwarteten Luftstrom reduzieren. Eine Diagnose für den Ansaugluftfilter kann opportun durchgeführt werden, wenn erkannt wird, dass der tatsächliche Luftstrom niedriger ist als der erwartete Luftstrom.
Eine erwartete Drehmomentausgabe des Verbrennungsmotors kann basierend auf Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors geschätzt werden, einschließlich der Drehzahl des Verbrennungsmotors, der Belastung des Verbrennungsmotors, der Temperatur des Verbrennungsmotors usw. Ein blockierter Ansaugluftfilter kann die Luftmenge reduzieren, die in die Zylinder zur Verbrennung eintritt, was sich negativ auf die Drehmomentausgabe des Verbrennungsmotors auswirkt. Deshalb kann eine Minderung der Verbrennungsmotorleistung (träger Verbrennungsmotor) im Vergleich zur erwarteten Verbrennungsmotorleistung eine Ansaugluftfilterdiagnose auslösen.
Bedingungen zum Initiieren von Ansaugluftfilterdiagnosen beinhalten die Bestätigung, dass die Verbrennungsmotorsensoren wie etwa der MAF-Sensor, dP-sensor, Sauerstoffsensoren usw. nicht beeinträchtigt sind und dass allgemein keine Diagnosecodes (Warnzeichen) gesetzt sind, die eine Beeinträchtigung einer Komponente des Verbrennungsmotors anzeigen. Ferner kann die Steuerung vor Initiieren der Ansaugluftfilterdiagnose überprüfen, ob seit einer vorangehenden Ansaugluftfilterdiagnoseroutine eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist. In manchen Beispielen kann eine derartige vorbestimmte Zeitdauer einen Tag, mehr als einen Tag jedoch weniger als zwei Tage, mehr als zwei Tage usw. umfassen. In anderen Beispielen kann die vorbestimmte Dauer eine Anzahl gefahrener Meilen, eine Anzahl von Fahrzeugbetriebsstunden oder andere Fahrzeugparameter beinhalten.
Falls bestimmt wird, dass die Bedingungen zum Initiieren der Ansaugluftfilterdiagnose nicht erfüllt sind, kann bei 704 die Ansaugluftfilterdiagnoseroutine verschoben werden, bis die Bedingungen erfüllt sind. In manchen Beispielen, falls die Ansaugluftfilterdiagnosebedingungen nicht erfüllt sind, können aktuelle Betriebsparameter fortgesetzt werden, bis die Ansaugluftfilterventildiagnosebedingungen erfüllt sind. Bei der Verbrennung kann die Ansaugdrossel geöffnet sein, um zu ermöglichen, das Luft über den Ansaugluftfilter in den Ansaugkrümmer strömt. Der Luftfilter entfernt Staub, Schmutz und andere Schwebstoffteilchen aus der Luft, die in den Ansaugkrümmer eintritt. Kraftstoff kann einem oder mehreren Motorzylindern über Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Kraftstoffsystems (wie etwa Kraftstoffsystem 219 in 2) zugeführt werden, und Verbrennungsmotordrehmoment, das von der Verbrennung in den Motorzylindern produziert wird, kann dazu benutzt werden, das Fahrzeug anzutreiben. Dampf, der in dem Kraftstoffsystem erzeugt wird, kann über eine Dampfrückgewinnungsleitung zu einem Verdunstungsemissionssteuersystem (wie etwa dem EVAP-System 251 in 2) geleitet werden, das einen Kraftstoffdampfbehälter beinhaltet. Dämpfe, die in dem Behälter gespeichert werden, können über eine Spülleitung zu dem Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors gespült werden, wobei ein Behälterspülventil (CPV) den Dampfstrom vom Behälter zum Einlass des Verbrennungsmotors reguliert. Eine Entlüftungsleitung kann ermöglichen, dass frische Luft in den Behälter gesaugt wird, wenn gespeicherte Kraftstoffdämpfe zum Einlass des Verbrennungsmotors gespült werden.
Ein E-Booster (wie etwa E-Booster 155 in 2), der an eine Leitung parallel zu einem Ansaugkanal gekoppelt ist, kann dazu benutzt werden, einen erwünschten Ladedruck bereitzustellen unter Bedingungen, bei denen der durch Betreiben des Turboladers (wie etwa Einlassverdichter 114 und Abgasturbine 116 in 2) bereitgestellte Ladedruck niedriger ist als ein erwünschter Ladedruck.
Falls bestimmt wird, dass die Bedingungen zum Initiieren der Ansaugluftfilterdiagnose erfüllt sind, fährt das Verfahren 700 mit 706 fort und beinhaltet das treibstofflose Rotieren oder Drehen des Verbrennungsmotors bei einer vorbestimmten Drehzahl (z. B. vorbestimmte U/min) in Rückwärtsrichtung. Das Rotieren des Verbrennungsmotors in Rückwärtsrichtung kann umfassen, dass der Verbrennungsmotor in die entgegengesetzte Richtung wie beim Betreiben des Verbrennungsmotors zum Verbrennen von Luft und Kraftstoff rotiert wird. Das treibstofflose Rotieren des Verbrennungsmotor in Rückwärtsrichtung kann das Leiten von Luftstrom durch das Abgassystem, den Verbrennungsmotor und den Ansaugkrümmer beinhalten, in dieser Reihenfolge. Das treibstofflose Rotieren des Verbrennungsmotors in Rückwärtsrichtung kann das Rotieren des Verbrennungsmotors über den Motor (wie etwa Motor 120 in 1) umfassen, wobei der Motor über die bordseitige Energiespeichervorrichtung (wie etwa Energiespeichervorrichtung 150 in 1), wie etwa eine Batterie, mit Energie versorgt werden kann. Um den Verbrennungsmotor rückwärts zu rotieren, kann eine H-Brückenschaltung, wie etwa diejenige, die in 4A-4B abgebildet ist, benutzt werden. Das treibstofflose Anlassen des Verbrennungsmotors, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird, wird unter einem vorbestimmten Satz von Bedingungen durchgeführt, wobei der vorbestimmte Satz von Bedingungen eine Drehzahl des Verbrennungsmotors, eine Anlassdauer des Verbrennungsmotors, eine Ansaugdrosselposition und Abgasregelventilposition beinhaltet. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors kann über den Motor gesteuert auf die vorbestimmte Drehzahl gesteuert werden. In einem Beispiel kann die vorbestimmte Drehzahl niedriger als 500 U/min sein. Die vorbestimmten Verbrennungsmotorbedingungen können einen Satz von Bedingungen umfassen, bei dem solide Luftstrommessungen über den MAF-Sensor (wie etwa MAF-Sensor 210 in 2) erhalten werden können, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird. In einem Beispiel können die vorbestimmten Bedingungen durch die Steuerung vor Initiieren der Diagnoseroutine basierend auf dem gewünschten Luftstrom über den MAF-Sensor kalibriert werden. Obendrein kann zum treibstofflosen Rotieren des Verbrennungsmotors in Rückwärtsrichtung Ventilzeitsteuerung zu Standardwerten gesteuert werden.
Außerdem kann, obwohl dies nicht ausdrücklich gezeigt ist, für Fahrzeuge mit Abgasrückführung (exhaust gas recirculation - EGR) (z. B. Hochdruck-EGR und/oder Niedrigdruck-EGR) einem oder mehreren Ventil(en), welche die Abgasrückführung steuern, befohlen werden, sich zu schließen, oder sie können geschlossen gehalten werden.
Bei 708 kann der E-Booster in eine Rückwärtsrichtung rotiert werden. Der E-Booster kann an eine Leitung parallel zu einem Ansaugkanal gekoppelt sein, wobei die Leitung einem Einlassverdichter nachgelagert und einem Ladeluftkühler vorgelagert an den Ansaugkanal gekoppelt ist. Unter Bedingungen, bei denen der durch Betreiben des Turboladers wie etwa Einlassverdichter 114 und Abgasturbine 116 in 2) bereitgestellte Ladedruck niedriger ist als ein erwünschter Ladedruck, kann der E-Booster in eine Vorwärts-, standardmäßige, Richtung betrieben werden, um den erwünschten Ladedruck bereitzustellen. Das Rückwärtsrotieren des E-Booster schafft einen niedrigeren Druck beim Abgaskrümmer, wodurch Luftströmung durch das Abgassystem, den Verbrennungsmotor und den Ansaugkrümmer erleichtert wird. Die Steuerung kann ein Signal an den E-Booster-Aktor senden (wie etwa Aktor 155b in 1), um den E-Booster zu betätigen, unter Verwendung von Energie aus der Energiespeichervorrichtung (wie etwa Energiespeichervorrichtung 250 in 1), die an den E-Booster gekoppelt ist. Der E-Booster kann mit einer vorbestimmten Drehzahl betrieben werden, bei der solide Messungen von Luftstrom über den MAF-Sensor erhalten werden können, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird und der E-Booster rückwärts rotiert wird. In einem Beispiel kann die vorbestimmte Rotationsdrehzahl des E-Boosters von der Steuerung vor Initiiere der Diagnoseroutine basierend auf dem gewünschten Luftstrom über den MAF-Sensor kalibriert werden. Bei dem treibstofflosen Anlassen des Verbrennungsmotors, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht und der E-Booster rückwärts rotiert wird, wird ein Niedrigdruckbereich in dem Abgaskrümmer geschaffen und Umgebungsluft kann über den Auspuff eintreten und durch den Abgaskrümmer, die Motorzylinder und die Ansaugkrümmer strömen (in dieser Reihenfolge), und dann kann Luft in die Atmosphäre über den Ansaugkanal entweichen. In einem Beispiel kann Schritt 708 des Verfahrens 700 optional sein und die Diagnose des Ansaugluftfilters kann ohne Drehen des E-Boosters durchgeführt werden. Der E-Booster kann in einem deaktivierten Zustand gehalten werden, während der Verbrennungsmotor rückwärts rotiert wird, um während der Ansaugluftfilterdiagnoseroutine Umgebungsluft über den Auspuff in den Abgaskrümmer zu leiten.
Bei 710 kann die Steuerung den Basisluftstrom von einer bordseitigen Datenbank abrufen. In einem Beispiel kann der Basisluftstrom über den MAF-Sensor bei Installation des Luftfilters geschätzt werden, indem der Verbrennungsmotor treibstofflos in Rückwärtsrichtung angelassen und der E-Booster in Rückwärtsrichtung rotiert wird. In einem Beispiel kann die Installation des Luftfilters beinhalten, dass der Luftfilter an einer Fertigungsanlage in den Verbrennungsmotor montiert wird. In einem anderen Beispiel kann die Installation des Luftfilters beinhalten, dass ein älterer Luftfilter mit einem neuen Luftfilter an einem Servicestandort ausgetauscht wird. Der Basisluftstrom kann innerhalb einer ersten Schwellenwertdauer seit Installation des Ansaugfilters geschätzt werden, während die Diagnose des Luftfilters durchgeführt werden kann, wenn der Ansaugluftfilter länger als eine zweite Schwellenwertdauer in Einsatz war, wobei die zweite Schwellenwertdauer länger ist als die erste Schwellenwertdauer. In einem Beispiel kann die erste Zeitdauer 1 Tag seit Installation des Luftfilters sein. In einem anderen Beispiel kann die zweite Schwellenwertdauer 30 Tage seit Installation des Luftfilters sein. Alternativ dazu kann die Basisluftstrom innerhalb einer ersten Schwellenwertfahrstrecke (des Fahrzeugs) seit Installation des Ansaugluftfilters sein, während die Diagnose des Luftfilters durchgeführt werden kann, wenn der Ansaugluftfilter für mehr als eine zweite Schwellenwertfahrstrecke im Einsatz war, wobei die zweite Schwellenwertfahrstrecke länger ist als die erste Schwellenwertfahrstrecke. In einem Beispiel kann die erste Schwellenwertfahrstrecke 30 Meilen seit Installation des Luftfilters sein. In einem anderen Beispiel kann die Schwellenwertfahrstrecke 300 Meilen seit Installation des Luftfilters sein.
Der Basisluftstrom kann erhalten werden, während der Verbrennungsmotor und der E-Booster unter einem vorbestimmten Satz von Bedingungen betrieben werden, einschließlich einer Drehzahl des Verbrennungsmotors, einer Anlassdauer des Verbrennungsmotors, einer Ansaugdrosselposition, Abgasregelventilposition und einer Rotationsgeschwindigkeit des E-Boosters. Als Beispiel kann der vorbestimmte Satz von Bedingungen, bei denen der Basisluftstrom geschätzt wird, derselbe wie der vorbestimmte Satz von Bedingungen sein, bei dem der Verbrennungsmotor in Schritt 706 gedreht und der E-Booster bei Schritt 708 rotiert wird.
In einem Beispiel kann der Basisluftstrom ein einzelner Basisluftstrom sein, der über den Ansaug-MAF-Sensor während des Betriebs des Verbrennungsmotor unter dem vorbestimmten Satz Bedingungen geschätzt wird. In anderen Beispielen können zwei separate Basisluftströme vorliegen, ein erster Basisansaugluftstrom, der über den Ansaug-MAF-Sensor geschätzt wird, ein zweiter Basisabluftstrom, der über einen Abgasdifferentialdruck(dP)-Sensor geschätzt wird, der über einen Abgaspartikelfilter hinweg gekoppelt ist. Jeder von dem ersten Basisansaugluftstrom und dem zweiten Basisabluftstrom kann während eines Betriebs des Verbrennungsmotors unter dem vorbestimmten Satz Bedingungen geschätzt werden. Bei einem nicht beeinträchtigten Verbrennungsmotorsystem kann, da während des Rückwärtsrotierens des Verbrennungsmotors (bei Nichtverbrennungsbedingungen) derselbe Umgebungsluftstrom durch jeden von dem Abgaskanal und dem Ansaugkrümmer strömt, der von dem dP-Sensor geschätzte Luftstrom im Wesentlichen gleich dem vom MAF-Sensor geschätzten Luftstrom sein. Daher können der erste Basisansaugluftstrom und der zweite Basisabluftstrom im Wesentlichen einander gleich sein. In einem anderen Beispiel beinhaltet im Wesentlichen gleich, dass der erste Basisansaugluftstrom innerhalb einer Schwellenwertmarge des zweiten Basisabluftstroms liegt. Zum Beispiel kann die Schwellenwertmarge 5 % sein. Auch kann der erste Basisansaugluftstrom gleich dem zweiten Basisabluftstrom sein.
Bei 712 fährt das Verfahren mit der Diagnoseroutine für den Ansaugluftfilter fort und schätzt den Luftstrom durch das Ansaugsystem über den MAF-Sensor (Ansaugluftstrom) und den Luftstrom durch das Abgassystem über den dP-Sensor (Abluftstrom). Liegen keine Blockierung oder undichte Stelle im Verbrennungsmotorsystem vor, kann dieselbe Luftmenge durch jeden von dem Abgaskrümmer, den Motorzylindern und dem Ansaugkrümmer strömen.
Bei 714 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob eine Korrelation zwischen dem Ansaugluftstrom, dem Abluftstrom und dem Basisluftstrom vorliegt. In einem Beispiel kann die Steuerung bestimmen, ob der Ansaugluftstrom, der Abluftstrom und der Basisluftstrom einander im Wesentlichen gleich sind. Wie oben beschrieben kann eine wesentliche Gleichheit beinhalten, dass jeder der Faktoren innerhalb einer Schwellenwertmarge der anderen zwei Faktoren liegt, wobei die Faktoren der Ansaugluftstrom, der Abluftstrom und der Basisluftstrom singt. In einem Beispiel kann die Schwellenwertmarge 5 % sein. In einem anderen Beispiel kann bestimmt werden, ob der Ansaugluftstrom, der Abluftstrom und der Basisluftstrom einander gleich sind.
Falls zum Beispiel ein separater Basisansaugluftstrom und ein Basisabluftstrom vorliegen, kann die Steuerung bestimmen, ob der Ansaugluftstrom, der Abluftstrom, Basisansaugluftstrom und der Basisabluftstrom im Wesentlichen einander gleich sind.
Falls bestimmt wird, dass eine Korrelation zwischen dem Ansaugluftstrom, dem Abluftstrom und dem Basisluftstrom vorliegt und dass sie im Wesentlichen einander gleich sind, kann daraus geschlossen werden, dass die Umgebungsluftmenge, die zum Zeitpunkt der Diagnose durch die Komponenten des Verbrennungsmotors strömt, im Wesentlichen gleich der Umgebungsluftmenge ist, die bei Installation des Luftfilters durch die Komponenten des Verbrennungsmotors strömt. Daraus kann geschlossen werden, dass der Luftfilter nicht blockiert ist und bei 716 kann die Steuerung anzeigen, dass der Luftfilter nicht beeinträchtigt ist. Die Steuerung kann auch anzeigen, dass der Ansaugluftfilter nicht beeinträchtigt ist, falls der Ansaugluftstrom, der Abluftstrom, Basisansaugluftstrom und der Basisabluftstrom im Wesentlichen einander gleich sind. Auch kann, da der Ansaugluftstrom im Wesentlichen gleich dem Abluftstrom ist, daraus geschlossen werden, dass kein Luftverlust zwischen dem dP-Sensor und dem MAF-Sensor vorliegt, wenn Umgebungsluft durch die Komponenten des Verbrennungsmotors von dem Abgaskrümmer zum Ansaugkrümmer strömt, wodurch angezeigt ist, dass keine undichte Stelle oder Blockierung in den Komponenten des Verbrennungsmotors zwischen dem dP-Sensor und dem MAF-Sensor vorliegt.
Falls bestimmt wird, dass keine Korrelation zwischen dem Ansaugluftstrom, dem Abluftstrom und dem Basisluftstrom vorliegt, bei 720, beinhaltet die Routine das Bestimmen, ob der Ansaugluftstrom und der Abluftstrom konvergent sind, aber jeder von dem Ansaugluftstrom und den Abluftstrom niedriger als der Basisluftstrom ist. In einem Beispiel kann die Steuerung bestimmen, ob der Ansaugluftstrom im Wesentlichen gleich dem Abluftstrom ist, aber jeder von dem Ansaugluftstrom und den Abluftstrom niedriger als der Basisluftstrom ist. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung bestimmen, ob der Ansaugluftstrom im Wesentlichen gleich dem Abluftstrom ist, aber der Ansaugluftstrom und der Abluftstrom jeweils niedriger als der Basisansaugluftstrom und der Basisabluftstrom sind.
Falls bestimmt wird, dass der Ansaugluftstrom und der Abluftstrom nicht konvergent sind, bei 721, kann daraus geschlossen werden, dass der Ansaugluftstrom und der Abluftstrom divergent sind. In einem Beispiel kann die Divergenz zwischen dem Ansaugluftstrom und dem Abluftstrom daraus geschlossen werden, dass der Ansaugluftstrom sich im Wesentlichen von dem Abluftstrom unterscheidet. Als Beispiel kann die Differenz zwischen dem Ansaugluftstrom und dem Abluftstrom höher als 5 % sein. Die Differenz zwischen dem Ansaugluftstrom und dem Abluftstrom zeigt an, dass das Gesamtvolumen von Umgebungsluft, das durch den Auspuff in das Verbrennungsmotorsystem eintritt, durch den Abgaskrümmer strömt, es aber sein kann, dass nicht dasselbe Luftvolumen durch den Ansaugkrümmer strömt. Daraus kann geschlossen werden, dass eine undichte Stelle im Verbrennungsmotorsystem zwischen dem dP-Sensor, der in dem Abgaskrümmer untergebracht ist, und dem MAF-Sensor, der im Ansaugkrümmer untergebracht ist, vorliegen kann, und dass, wenn Luft vom dP-Sensor zum MAF-Sensor strömt, ein Teil der Luft durch die undichte Stelle vom Strömungspfad verloren geht (zwischen dem dP-Sensor und dem MAF-Sensor). Die Steuerung kann ferner Diagnosen des Verbrennungsmotorsystems durchführen, um die undichte Stelle zu orten. In einem Beispiel kann eine undichte Stelle im Ansaugkrümmer basierend auf einer Änderung des Luft-Kraftstoffverhältnisses im Verbrennungsmotor, die über einen Sauerstoffsensor geschätzt wird, der dem Abgaskatalysator vorgelagert an den Abgaskanal gekoppelt ist, bestätigt werden. Wird das Vorhandensein einer undichten Stelle bestätigt, kann die Steuerung das Luft-Kraftstoffverhältnis anpassen, um den Luftverlust vom Ansaugkrümmer auszugleichen. In einem Beispiel kann eine undichte Stelle in einem Verdunstungsemissionssteuersystem, dass an den Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors gekoppelt ist, dazu führen, dass Luft zum EVAP-System geleitet wird, wenn sie vom Abgaskrümmer zum Ansaugkrümmer strömt, was darin resultiert, dass der Ansaugluftstrom (wie vom MAF geschätzt) niedriger ist als der Abluftstrom (wie vom dP geschätzt). Ein Behälterspülventil (wie etwa CPV 261 in 2) ist in einer Behälterspülleitung (wie etwa Spülleitung 228 in 2) des EVAP-Systems untergebracht und ein Behälterentlüftungsventil (wie etwa CW 297 in 2) ist in einem Behälterventilationsweg (wie etwa Ventilationsweg 227 in 2) des EVAP-Systems untergebracht. Die Behälterspülleitung koppelt das Ansaugsystem an einen Behälter des EVAP-Systems und der Behälterventilationsweg koppelt den Behälter an die Atmosphäre, wobei die Behälterspülleitung dem MAF-Sensor nachgelagert an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist. Eine undichte Stelle im CPV kann dazu führen, dass Luft über die Spülleitung von dem Ansaugkrümmer zum Behälter strömt.
Falls bei 720 bestimmt wird, dass der Ansaugluftstrom und der Abluftstrom konvergent sind, aber jeder von dem Ansaugluftstrom und dem Abluftstrom niedriger als der Basisluftstrom ist, kann daraus geschlossen werden, dass eine Blockierung im Luftstrom vorliegt. Es kann bestimmt werden, dass der Ansaugluftstrom und der Abluftstrom konvergent sind, aber der Ansaugluftstrom niedriger ist als der Basisansaugluftstrom und der Abluftstrom niedriger ist als der Basisabluftstrom. Ein sekundärer Strömungsweg für die Luft kann geöffnet werden, um den Ort der Blockierung zu bestimmen. Das Verfahren fährt mit Schritt A fort, wie in 7B erläutert.
Bei 722 (in 7B veranschaulicht) beinhaltet das Verfahren 700 das Öffnen des CPV und das Öffnen (oder Offenhalten) des CW. Die Steuerung kann ein Signal an jeden der Aktoren senden, die an das CPV und das CW gekoppelt sind, um jeden von dem CPV und dem CW in eine offene Position zu schalten. Wenn das CPV und das CW geöffnet werden, kann ein sekundärer Weg, der den Abgaskrümmer des Verbrennungsmotor an die Atmosphäre koppelt, durch die Spülleitung und den Ventilationsweg etabliert werden. In einem Beispiel kann das CW, wenn das CW während der Diagnoseroutine bereits in einer offenen Position ist, in der offenen Position gehalten werden.
Bei 724 beinhaltet das Verfahren 700 das Bestimmen, ob bei Öffnen des sekundären Wegs zur Atmosphäre der Abluftstrom zum Basisluftstrom ansteigt. In einem Beispiel kann die Steuerung bestimmen, ob bei Öffnen des sekundären Wegs zur Atmosphäre der Abluftstrom zum Basisluftstrom ansteigt. Falls der Ansaugluftfilter nicht blockiert ist, wie etwa bei Installation des Luftfilters, kann aufgrund von Niedrigdruck am Abgaskrümmer (erzeugt vom Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors und E-Boosters) eine erste Umgebungsluftmenge in den Abgaskrümmer eintreten und dann über den Ansaugkrümmer (Basisluftstrom) in die Atmosphäre strömen. Wenn jedoch der Ansaugluftfilter blockiert ist, kann der primäre Weg, über den die Luft durch den Abgaskanal (Auspuff) in das Verbrennungsmotorsystem eintritt, um in die Atmosphäre zu entweichen, behindert sein, wodurch der Luftstrom über den primären Weg relativ zum Basisluftstrom reduziert wird. Falls ein unbehinderter sekundärer Weg zur Atmosphäre geöffnet wird, kann eine größere Luftmenge in den Abgaskrümmer eintreten und über den sekundären Pfad in die Atmosphäre strömen. Als ein Beispiel kann, wenn die Spülleitung und der Ventilationsweg des EVAP-Systems den sekundären Weg bereitstellen, die erste Umgebungsluftmenge in den Abgaskrümmer eintreten und dann über die Spülleitung und den Ventilationsweg des EVAP-Systems in die Atmosphäre strömen. Da die Spülleitung dem MAF-Sensor nachgelagert an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist, kann eine Zunahme des Luftstroms durch den Abgaskrümmer von dem dP-Sensor erkannt werden und nicht von dem MAF-Sensor erkannt werden.
Daher kann, falls bestimmt wird, dass der Abluftstrom bei Öffnen des CPV und des CW zum Basisluftstrom (oder Basisabluftstrom) ansteigt, daraus geschlossen werden, dass eine Behinderung im primären Weg vorliegt. Bei 726 kann ein Diagnosecode (Warnzeichen) gesetzt werden, der eine Blockierung oder Beeinträchtigung des Ansaugluftfilters anzeigt.
Da der Ansaugluftfilter beeinträchtigt ist, kann während eines nachfolgenden Verbrennungszustands des Verbrennungsmotors eine niedrigere als erwünschte Luftmenge in den Ansaugkrümmer strömen, was zu einem Luft-Kraftstoffgemisch im Verbrennungsmotor führt, das fetter als stöchiometrisch ist. Während nachfolgenden Verbrennungszuständen des Verbrennungsmotors kann, um ein erwünschtes Luft-Kraftstoffgemisch bereitzustellen, bei 730 die Drosselöffnung basierend auf der Filterblockierung angepasst werden. In einem Beispiel kann, bis der blockierte Luftfilter ausgetauscht ist, die Steuerung die Öffnung der Ansaugdrossel vergrößern, um die Blockierung im Ansaugluftfilter auszugleichen.
Falls bei 724 bestimmt wird, dass selbst nach Öffnen des CPV und des CW der Abluftstrom nicht zum Basisluftstrom (oder Basisabluftstrom) ansteigt, kann daraus geschlossen werden, dass eine Blockierung im Abgassystem oder Ansaugsystem des Verbrennungsmotors an einer anderen Stelle als dem Ansaugluftfilter vorliegen kann. Aufgrund der Blockierung, selbst nach Öffnen eines zweiten Wegs zur Atmosphäre, kann eine niedriger Luftmenge (relativ zur Luftmenge, die bei Installation des Luftfilters durch den Verbrennungsmotor strömt) durch die Komponenten des Verbrennungsmotors strömen. In einem Beispiel kann die Blockierung Fremdkörper im Schalldämpfer oder eine beeinträchtigte Abgasnachbehandlungsvorrichtung sein. Bei 732 kann eine mögliche Blockierung durch das Setzen eines Diagnosecodes angezeigt sein, und die Steuerung kann weitere Diagnosen des Verbrennungsmotorsystems durchführen, um den Ort der Blockierung zu identifizieren. In einem Beispiel kann, falls ein Katalysatorüberwachungssensor (Sauerstoffsensor) nicht zwischen fett und mager wechselt, daraus geschlossen werden, dass der Abgaskatalysator verstopft ist. Eine Verstopfung des Abgaskatalysators kann die Kraftstoffeffizienz reduzieren und das Auftreten von Fehlzündungen erhöhen.
Auf diese Art kann angezeigt sein, dass der Luftfilter blockiert ist, als Reaktion auf eine Zunahme des Abluftstroms nach Öffnen des CPV und des CW, und dass der Luftfilter nicht blockiert ist, als Reaktion darauf, dass sich der Abluftstrom nicht nach Öffnen des CPV und des CW ändert.
Bei 718 ist die Diagnoseroutine abgeschlossen und jeder von dem Verbrennungsmotor und dem E-Booster kann nicht länger rotiert werden. Die Steuerung kann dem Motor, der den Verbrennungsmotor mit Energie versorgt, ein Signal senden, das Rotieren des Verbrennungsmotors einzustellen. Die Steuerung kann auch ein Signal an den Aktor senden, der an den E-Booster gekoppelt ist, den Betrieb des E-Booster auszusetzen.
Auf diese Weise kann während eines ersten Zustands des Verbrennungsmotors der Verbrennungsmotor treibstofflos rückwärts rotiert werden und ein erster Basisansaugluftstrom und ein zweiter Basisabluftstrom können aufgezeichnet werden, wobei der erste Verbrennungsmotorzustand einen Verbrennungsmotorzustand beinhaltet, bei dem eine kürzere als eine erste Schwellenwertdauer seit Installation des Ansaugluftfilters verstrichen ist. Während eines zweiten Verbrennungsmotorzustands kann der Verbrennungsmotor treibstofflos rückwärts rotiert werden und eine aktualisierter Ansaugluftstrom und ein aktualisierter Abluftstrom können aufgezeichnet werden, und ein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Beeinträchtigung eines Ansaugluftfilters kann basierend auf einer Korrelation von jedem des ersten Basisansaugluftstroms, des zweiten Basisluftstroms, des aktualisierten Ansaugluftstroms und des aktualisierten Abluftstroms zueinander aufgezeichnet werden. Der zweite Verbrennungsmotorzustand beinhaltet einen Altverbrennungsmotorzustand, wenn der Ansaugluftfilter länger als eine zweite Schwellenwertdauer im Einsatz war, wobei die zweite Schwellenwertdauer länger ist als die erste Schwellenwertdauer.
8 zeigt eine beispielhafte Zeitleiste 800, die eine Ansaugluftfilterdiagnose (wie etwa Luftfilter 215 in 2) veranschaulicht. Die horizontale Achse (x-Achse) markiert die Zeit und die vertikalen Marker t1-t6 identifizieren signifikante Zeitpunkte in der Routine für die Ansaugluftfilterdiagnose.
Der erste Graph, Linie 802, zeigt eine Variation der Fahrzeuggeschwindigkeit im Lauf der Zeit. Der zweite Graph, Linie 804, zeigt eine Rotationsrichtung des Verbrennungsmotors. Der Verbrennungsmotor kann in eine Vorwärts-, standardmäßige, Richtung rotiert werden, beispielsweise während des Betriebs des Verbrennungsmotors mit Luftkraftstoffverbrennung in den Motorzylindern, wobei der Kraftstoff den Motorzylindern über Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zugeführt wird. Alternativ kann der Verbrennungsmotor treibstofflos in eine Rückwärtsrichtung rotiert werden, wie etwa über eine elektrische Maschine, die an das Hybridelektrofahrzeug (HEV) gekoppelt ist. Der dritte Graph, Linie 606, zeigt eine Rotationsrichtung eines E-Boosters (wie etwa E-Booster 155 in 1), der parallel zum Ansaugkrümmer, einem Einlassverdichter nachgelagert und einem Ladeluftkühler (charge air cooler - CAC) vorgelagert an eine Leitung gekoppelt ist. Der E-Booster kann in eine Vorwärtsrichtung oder eine Rückwärtsrichtung rotiert werden, indem eine Schaltung eines Aktors umgekehrt wird, der an den E-Booster gekoppelt ist, wobei der E-Booster über eine bordseitige Energiespeichervorrichtung mit Energie versorgt wird. Die Vorwärtsrichtung der Rotation des E-Boosters ist der Rückwärtsrichtung der Rotation des E-Boosters entgegengesetzt. Der vierte Graph, Linie 808, zeigt den Betrieb der elektrischen Maschine, die an das Hybridelektrofahrzeug (HEV) gekoppelt ist. Die Maschine kann betrieben werden, um Motordrehmoment bereitzustellen, um das HEV anzutreiben. Der fünfte Graph, Linie 811, zeigt eine Messung eines Differentialdrucksensors (wie etwa dP-Sensor 263 in 2), der über einen in dem Abgaskanal untergebrachten Partikelfilter hinweg gekoppelt ist. Während einer Diagnose des Ansaugluftfilters entspricht die dP-Sensor-Messung dem Abluftstrom. Der sechste Graph 814, zeigt eine Messung eines MAF-Sensors (wie etwa MAF-Sensor 210 in 2), der an Ansaugkrümmer gekoppelt ist. Während einer Diagnose des Ansaugluftfilters entspricht die MAF-Sensormessung dem Ansaugluftstrom. Der siebte Graph, Zeile 818, zeigt eine Öffnung eines Behälterspülventils (CPV), das an eine Behälterspülleitung eines Verdunstungsmissionssteuersystem gekoppelt ist. Die Behälterspülleitung koppelt den Ansaugkanal (vom MAF-Sensor nachgelagert) an einen Behälter des EVAP-Systems. Ferner koppelt ein Behälterventilationsweg, in dem ein Behälterentlüftungsventil (CVV) untergebracht ist, den Behälter an die Atmosphäre. Wenn jedes von dem CPV und dem CVV geöffnet wird, wird ein Strömungsweg zwischen dem Abgaskrümmer und der Atmosphäre durch die Spülleitung und den Behälterventilationsweg etabliert. Der achte Graph, gestrichelte Linie 820, zeigt ein Warnzeichen, das bedeutet, dass ein Diagnosecode gesetzt ist, um eine Beeinträchtigung des Abgasregelventils anzuzeigen.
Vor dem Zeitpunkt t0 wird in einer Fertigungsanlage ein neuer (unbenutzter) Ansaugluftfilter im Ansaugkrümmer des Fahrzeugs installiert. Nach Installation des Luftfilters, zwischen Zeitpunkt t0 und t1, wenn das Fahrzeug nicht über ein Drehmoment des Verbrennungsmotors oder ein Motordrehmoment angetrieben wird und wahlweise nach Bestätigung, dass das Fahrzeug unbesetzt ist, basierend auf Eingabe von bordseitigen Kameras, wird ein Basisluftstrom geschätzt. Zum Zeitpunkt t1 sendet die Steuerung ein Signal an die HEV-Maschine, um den Verbrennungsmotor treibstofflos in eine Rückwärtsrichtung mit einer ersten Verbrennungsmotordrehzahl zu drehen. Die Steuerung sendet auch ein Signal an den Aktor, der an den E-Booster gekoppelt ist, um den E-Booster in eine Rückwärtsrichtung mit einer ersten E-Booster-Drehzahl zu rotieren. Wenn der Verbrennungsmotor und der E-Booster in ihre jeweilige Rückwärtsrichtung rotiert werden, wird am Abgaskrümmer des Verbrennungsmotors ein Niedrigdruck geschaffen und Umgebungsluft tritt über den Abgaskanal in das Verbrennungsmotorsystem ein. Die Umgebungsluft strömt dann durch die Motorzylinder, den Ansaugkrümmer und wird dann über den Ansaugkanal zur Atomsphäre geleitet. Die Umgebungsluft strömt dann über den Ansaugkanal aus dem Verbrennungsmotorsystem austreten. Beim Messen des Basisluftstroms wird das CPV-Ventil in der geschlossenen Position gehalten. Zwischen Zeitpunkt t0 und t1 wird der Ansaugluftstrom, wie über den MAF-Sensor geschätzt und von Linie 810 gezeigt, in einer bordseitigen Datenbank als der Basisluftstrom gespeichert, der einem unbenutzten (nicht blockierten) Luftfilter entspricht. Dieser Basisluftstrom 810 wird später bei der Diagnose des Ansaugluftfilters verwendet. Da der Ansaugluftfilter nicht als beeinträchtigt angezeigt ist, wird das Warnzeichen in einer Aus-Position gehalten.
Zum Zeitpunkt t1, wenn der Basisluftstrom im Speicher gespeichert ist, sendet die Steuerung ein Signal an jede(n) von der HEV-Maschine und den E-Booster-Aktor, den Betrieb auszusetzen und jeweils das Rotieren des Verbrennungsmotors und des E-Boosters einzustellen (zum Zweck der Diagnoseroutine). Die Zeitdauer zwischen Zeitpunkt t1 und t2 entspricht einer Schwellenwertdauer, nach der erwünscht wird, dass eine Diagnoseroutine für den Ansaugluftfilter opportun durchgeführt wird. Die Dauer zwischen Zeitpunkt t1 und t2 beinhaltet eine Vielzahl von Fahrzyklen und Zeitperioden, wenn das Fahrzeug nicht betrieben wird (nicht durch Verbrennungsmotor- oder Maschinendrehmoment angetrieben).
Zum Zeitpunkt t2 startet das Fahrzeug aus dem Ruhezustand und wird durch Verbrennungsdrehmoment angetrieben. Der Verbrennungsmotor wird von Verbrennung angetrieben und wird in eine Vorwärtsrichtung rotiert. Basierend auf dem Drehmomentbedarf wird der E-Booster in eine Vorwärtsrichtung rotiert, um den erwünschten Ladedruck bereitzustellen. Die HEV-Maschine wird nicht zur Verbrennungsmotorrotation oder zum Fahrzeugantrieb betrieben. Zwischen Zeitpunkt t2 und t3 gibt die MAF-Messung die Luftmenge an, die über den Ansaugkanal zur Verbrennung in den Verbrennungsmotor tritt. Die Luftmenge, die in den Ansaugkanal tritt, ist proportional zur Drosselöffnung. Die dP-Sensormessung entspricht der Rußladung, die sich auf dem Partikelfilter, über den der dP-Sensor gekoppelt ist, angesammelt hat. Zwischen Zeitpunkt t2 und t3 wird der Partikelfilter regeneriert. Während der Regeneration des Partikelfilters verbrennt die Wärme aus dem Auspuff den Ruß, der sich auf dem Partikelfilter abgelagert hat, und wenn die Rußladung auf dem Partikelfilter abnimmt, wird eine entsprechende Abnahme des Differentialdrucks über den Partikelfilter hinweg beobachtet.
Zu einem Zeitpunkt t3 reduziert sich die Fahrzeuggeschwindigkeit auf Null und zwischen Zeitpunkt t3 und t4 wird das Fahrzeug nicht länger unter Verwendung von Verbrennungsmotordrehmoment und/oder Maschinendrehmoment betrieben (Key-off-Zustand des Fahrzeugs beginnt). Deshalb wird zum Zeitpunkt t3 der Verbrennungsmotor abgeschaltet, indem die Kraftstoffeinspritzung und der Zündfunke an die Motorzylinder ausgesetzt werden. Der Betrieb des E-Boosters wird ebenfalls ausgesetzt. Zwischen Zeitpunkt t3 und t4 wird der Verbrennungsmotor im Aus-Zustand gehalten.
Zum Zeitpunkt t4, nachdem eine Schwellenwertdauer seit dem Fahrzeug-Key-off zum Zeitpunkt t3 verstrichen ist und wahlweise nach Bestätigung, dass das Fahrzeug basierend auf Eingabe von bordseitigen Kameras unbesetzt ist, wird die Diagnose des Ansaugluftfilter durch Aufwecken der Steuerung initiiert. Die Steuerung sendet ein Signal an die HEV-Maschine, um den Verbrennungsmotor treibstofflos in eine Rückwärtsrichtung mit einer ersten Verbrennungsmotordrehzahl zu drehen. Die Steuerung sendet auch ein Signal an den Aktor, der an den E-Booster gekoppelt ist, um den E-Booster in eine Rückwärtsrichtung mit einer ersten E-Booster-Drehzahl zu rotieren. Wenn der Verbrennungsmotor und der E-Booster in ihre jeweilige Rückwärtsrichtung rotiert werden, wird am Abgaskrümmer des Verbrennungsmotors ein Niedrigdruck geschaffen und Umgebungsluft kann über den Abgaskanal in das Verbrennungsmotorsystem eintreten. Zwischen Zeitpunkt t4 und t5 strömt Umgebungsluft durch den Abgaskrümmer, die Motorzylindern und den Ansaugkrümmer, in dieser Reihenfolge. Der Basisluftstrom 813, wie zwischen Zeitpunkt t0 und t1 geschätzt, wird von der bordseitigen Datenbank abgerufen und mit jedem von dem Ansaugluftstrom, wie basierend auf der MAF-Messung geschätzt, und dem Abluftstrom, wie basierend auf der dP-Sensormessung geschätzt, verglichen.
Zwischen Zeitpunkt 4 und t5 wird beobachtet, dass der Ansaugluftstrom gleich dem Abluftstrom ist, jedoch jeder von dem Ansaugluftstrom und dem Abluftstrom niedriger sind als der Basisluftstrom 813. Daraus wird geschlossen, dass eine gleiche Luftmenge durch den Abgaskrümmer und den Ansaugkrümmer strömt, jedoch aufgrund einer Blockierung im Verbrennungsmotorsystem die Luftmenge, die in das Verbrennungsmotorsystem eintritt, während dieser Zeit geringer ist verglichen mit der Luftmenge, die in Verbrennungsmotor (zwischen Zeitpunkt t0 und t1) bei Installation des Ansaugluftfilters eintritt.
Zum Zeitpunkt t5 sendet die Steuerung ein Signal an das CPV, das Ventil in eine offene Position zu schalten. Das CW wird auch in einer offenen Position gehalten, um fluidische Kommunikation zwischen dem Ansaugkrümmer und der Atmosphäre über die Behälterspülleitung und den Behälterventilationsweg zu etablieren. Nach Öffnen des CPV, zwischen Zeitpunkt t5 und t6, wird beobachtet, das eine Erhöhung in der dP-Sensor-Messung stattgefunden hat, ohne signifikante Änderung (über 5 % Änderung) in der MAF-Sensormessung. Der erhöhte Abluftstrom ist gleich dem Basisluftstrom 813. Basierend auf der Erhöhung des Abluftstrom zum Basisluftstrom wird daraus geschlossen, dass eine Blockierung im Ansaugluftfilter vorliegt und, wenn der ungehinderte Strömungsweg zur Atmosphäre über die Behälterspülleitung und den Behälterventilationsweg geöffnet wird, kommt es zu einer Erhöhung des Luftstroms, der in den Abgaskrümmer eintritt.
Als Reaktion auf das Erkennen einer Blockierung im Ansaugluftfilter wird der Warnhinweis nach Zeitpunkt t5 gesetzt, um den Fahrzeugführer zu benachrichtigen. Zum Zeitpunkt t6, am Ende der Diagnoseroutine, sendet die Steuerung auch ein Signal an jede(n) von der HEV-Maschine und den E-Booster-Aktor, den Betrieb auszusetzen und jeweils das Rotieren des Verbrennungsmotors und des E-Boosters einzustellen. Das CPV wird in die geschlossene Position geschaltet, um das EVAP-System abzudichten. Nach Zeitpunkt t6 wird das Fahrzeug nicht unter Verwendung von Verbrennungsmotordrehmoment und/oder Maschinendrehmoment angetrieben und der Verbrennungsmotor wird in dem abgeschalteten Zustand gehalten, bis das Fahrzeug nachfolgend in einen An-Zustand versetzt wird (Key-on). Der Warnhinweise, der die Ansaugluftfilterblockierung (Beeinträchtigung) anzeigt, wird beibehalten, bis der Luftfilter ausgetauscht oder instandgesetzt ist.
Auf diese Art können bestehende Komponenten des Verbrennungsmotors wie etwa der Differentialdrucksensor und der MAF-Sensor zur Diagnose des Ansaugluftfilters jeweils zu einem Abluftstrommesser und Ansaugstrommesser umfunktioniert werden. Der technische Effekt des Bestätigens einer Blockierung im Ansaugluftfilter durch Öffnen eines sekundären Wegs zur Atmosphäre über das EVAP-System ist, dass eine Blockierung im Ansaugluftfilter von einer Blockierung in anderen Ansaug- und Abgaskomponenten wie etwa dem Abgaskatalysator differenziert werden kann. Durch Erkennen einer Beeinträchtigung des Ansaugluftfilters kann ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis reguliert und die Verbrennung eines fetteren Luft-Kraftstoffgemischs reduziert werden. Insgesamt kann durch das opportune Überwachen des Ansaugluftfilterzustands eine Beeinträchtigung des Luftfilters frühzeitig erkannt werden und der blockierte Ansaugluftfilter umgehend ausgetauscht werden.
Ein beispielhaftes Verbrennungsmotorverfahren umfasst: beim treibstofflosen Anlassen eines Verbrennungsmotors, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird, das Anzeigen eines blockierten Ansaugluftfilters basierend auf einem Luftstrom durch ein Abgassystem relativ zum Luftstrom durch ein Ansaugsystem, und ferner basierend auf einer Änderung des Luftstroms durch das Abgassystem bei Öffnen eines sekundären Wegs zur Atmosphäre. In einem beliebigen vorangehenden Beispiel, zusätzlich oder wahlweise, umfasst das Anzeigen eines blockierten Ansaugluftfilters basierend auf einem Luftstrom durch ein Abgassystem relativ zum Luftstrom durch ein Ansaugsystem Folgendes: Vergleichen eines Luftstroms durch das Abgassystem und eines Luftstroms durch das Ansaugsystem miteinander und mit einem Basisluftstrom; als Reaktion darauf, dass der Luftstrom durch das Abgassystem im Wesentlichen gleich dem Luftstrom durch das Ansaugsystem ist und jeder von dem Luftstrom durch das Abgassystem und dem Luftstrom durch das Ansaugsystem niedriger als der Basisluftstrom ist, Anzeigen einer Luftstromblockierung, und Anzeigen, dass die Luftstromblockierung der blockierte Ansaugluftfilter ist, basierend auf einer Änderung des Luftstroms durch das Abgassystem bei Öffnen eines sekundären Wegs zur Atmosphäre. In einem oder allen vorangehenden Beispielen, zusätzlich oder wahlweise, wird der Luftstrom über einen Differentialdruck(dP)-Sensor geschätzt, der über einen im Abgaskanal untergebrachten Partikelfilter hinweg gekoppelt ist, und der Luftstrom durch das Ansaugsystem wird über einen Krümmerluftstrom(manifold air flow - MAF)-Sensor geschätzt, der an einen Ansaugkrümmer gekoppelt ist. In einem oder allen vorangehenden Beispielen, zusätzlich oder wahlweise, beinhaltet das Anzeigen, dass die Luftstromblockierung der blockierte Filter basierend auf der Änderung des Luftstroms durch das Abgassystem bei Öffnen des sekundären Wegs in die Atmosphäre ist, Folgendes: das Anzeigen, dass die Luftfilterblockierung der blockierte Luftfilter ist, als Reaktion auf eine Zunahme des Luftstroms durch das Abgassystem nach Öffnen jedes von einem Verdichterspülventil (compressor purge valve - CPV) und einem Verdichterentlüftungsventil (compressor vent valve - CW) eines Verdunstungsemissionssteuer(EVAP)-Systems. In einem oder allen vorangehenden Beispielen, zusätzlich oder wahlweise, ist das CPV in einer Behälterspülleitung des EVAP-Systems untergebracht und das CW ist in einem Behälterventilationsweg des EVAP-Systems untergebracht, wobei die Behälterspülleitung das Ansaugsystem an einen Behälter des EVAP-Systems koppelt und der Behälterventilationsweg den Behälter an die Atmosphäre koppelt, und wobei die Behälterspülleitung dem MAF-Sensor nachgelagert an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist. In einem oder allen vorangehenden Beispielen umfasst das Verfahren ferner, zusätzlich oder wahlweise, das Anzeigen, dass die Luftstromblockierung eine Blockierung im Abgassystem ist, als Reaktion darauf, dass eine Änderung im Luftstrom durch das Abgassystem bei Öffnen des sekundären Wegs zur Atmosphäre geringer ist als eine Schwellenwertänderung als Reaktion auf das Öffnen von jedem des CPV und des CW. In einem oder allen vorangehenden Beispielen umfasst das Verfahren ferner, zusätzlich oder wahlweise, das Anzeigen einer undichten Stelle in mindestens einem von dem Ansaugsystem und dem Abgassystem als Reaktion darauf, dass der Luftstrom durch das Abgassystem sich wesentlich von dem Luftstrom durch das Ansaugsystem unterscheidet, wobei die undichte Stelle dem dP-Sensor vorgelagert ist. In einem oder allen vorangehenden Beispielen umfasst das Verfahren ferner, zusätzlich oder wahlweise, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird, das Betreiben eines Ansaug-E-Boosters in einer Rückwärtsrichtung, um Umgebungsluft über einen oder mehrere Motorzylinder von einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors zu einem Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors zu leiten. In einem oder allen vorangehenden Beispielen, zusätzlich oder wahlweise, wird das treibstofflose Anlassen des Verbrennungsmotors, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird, unter einem vorbestimmten Satz von Bedingungen durchgeführt, wobei der vorbestimmte Satz von Bedingungen eine Drehzahl des Verbrennungsmotors, eine Anlassdauer des Verbrennungsmotors, eine Ansaugdrosselposition, eine E-Booster-Drehzahl und Abgasregelventilposition beinhaltet. In einem oder allen vorangehenden Beispielen, zusätzlich oder wahlweise, wird der Basisluftstrom über den MAF-Sensor bei Installation des Luftfilters durch treibstoffloses Anlassen des Verbrennungsmotors in die Rückwärtsrichtung unter einem vorbestimmten Satz von Bedingungen geschätzt. In einem oder allen vorangehenden Beispielen, zusätzlich oder wahlweise, ist der Verbrennungsmotor in einem Fahrzeug gekoppelt und das Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors wird über einen Motor durchgeführt, der von einer Batterie mit Energie versorgt wird, unter Bedingungen, in denen das Fahrzeug nicht belegt ist und das Fahrzeug nicht in Bewegung ist. In einem oder allen vorangehenden Beispielen umfasst das Verfahren ferner, zusätzlich oder wahlweise, als Reaktion auf das Erkennen des blockierten Ansaugluftfilters das Setzen eines Diagnosecodes und das Anpassen einer Öffnung einer Ansaugdrossel, um die Blockierung im Ansaugluftfilter auszugleichen.
Ein weiteres beispielhaftes Verbrennungsmotorverfahren für ein autonomes Fahrzeug umfasst: während eines ersten Verbrennungsmotorzustands, wenn das Fahrzeug ohne menschlichen Fahrer betrieben wird und wenn das Fahrzeug nicht durch Verbrennungsmotordrehmoment angetrieben wird, treibstoffloses Rückwärtsrotieren eines Verbrennungsmotors und Aufzeichnen eines ersten Basisansaugluftstrom und eines zweiten Basisabluftstrom, während eines zweiten Verbrennungsmotorzustands, wenn das Fahrzeug ohne menschlichen Fahrer betrieben wird und wenn das Fahrzeug nicht durch Verbrennungsmotordrehmoment angetrieben wird, treibstoffloses Rückwärtsrotieren eines Verbrennungsmotors und Aufzeichnen eines aktualisierten Ansaugluftstrom und eines aktualisierten Abluftstroms, und Diagnostizieren eines Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins einer Beeinträchtigung eines Ansaugluftfilters basierend auf einer Korrelation von jedem des ersten Basisansaugluftstroms, des zweiten Basisluftstroms, des aktualisierten Ansaugluftstroms und des aktualisierten Abluftstroms zueinander. In einem beliebigen vorangehenden Beispiel, zusätzlich oder wahlweise, kann der erste Verbrennungsmotorzustand einen Verbrennungsmotorzustand beinhalten, bei dem eine kürzere als eine erste Schwellenwertdauer seit Installation des Ansaugluftfilters verstrichen ist, und ein zweiter Verbrennungsmotorzustand beinhaltet einen Altverbrennungsmotorzustand, wenn der Ansaugluftfilter länger als eine zweite Schwellenwertdauer im Einsatz war, wobei die zweite Schwellenwertdauer länger ist als die erste Schwellenwertdauer ist. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele, zusätzliche oder wahlweise, basiert das Diagnostizieren des Vorhandenseins einer Beeinträchtigung des Ansaugluftfilters darauf, dass der aktualisierte Ansaugluftstrom im Wesentlichen gleich dem aktualisierten Abluftstrom ist, der aktualisierte Ansaugluftstrom niedriger als der erste Basisansaugluftstrom ist und der aktualisierte Abluftstrom niedriger als der erste Basisabluftstrom ist, und das Vorhandensein der Beeinträchtigung des Ansaugfilters ferner auf einer Zunahme des aktualisierten Abluftstroms basiert, wenn ein Luftströmungsweg dem MAF-Sensor nachgelagert zur Atmosphäre geöffnet wird. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele, zusätzliche oder wahlweise, verläuft der Luftströmungsweg dem MAF-Sensor nachgelagert in die Atmosphäre über eine Behälterspülleitung, einen Behälter und einen Behälterventilationsweg eines Verdunstungsemissionssystems, und wobei der Luftströmungsweg geöffnet wird, indem jedes von einem Behälterspülventil, das an die Behälterspülleitung gekoppelt ist, in eine offene Position geschaltet wird, und ein Behälterentlüftungsventil, das an den Behälterventilationsweg gekoppelt ist, in eine geschlossene Position geschaltet wird. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele, zusätzliche oder wahlweise, basiert das Diagnostizieren des Nichtvorhandenseins einer Beeinträchtigung des Ansaugluftfilters darauf, dass der aktualisierte Ansaugluftstrom im Wesentlichen gleich dem aktualisierten Abluftstrom ist, wobei der aktualisierte Ansaugluftstrom im Wesentlichen gleich dem ersten Basisansaugluftstrom ist und der aktualisierte Abluftstrom im Wesentlichen gleich dem ersten Basisabluftstrom ist.
In einem weiteren Beispiel umfasst ein Hybridfahrzeugsystem: ein Fahrzeug, einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, die an eine Batterie gekoppelt ist, die in der Lage ist, den Verbrennungsmotor zu rotieren, einen Ansaugkanal einschließlich eines Ansaugluftfilters und eines Verdichters, einen Abgaskanal einschließlich eines Partikelfilters, einen Krümmerluftstrom(manifold air flow - MAF)-Sensor, der an den Ansaugkanal gekoppelt ist, einen Differentialdrucksensor, der über den Partikelfilter hinweg gekoppelt ist, eine Behälterspülleitung und einen Ventilationsweg, der den Ansaugkanal über den Behälter an die Atmosphäre koppelt, wobei die Behälterspülleitung ein Behälterspülventil (CPV) beinhaltet, und der Ventilationsweg ein Behälterentlüftungsventil beinhaltet (CVV). Das Hybridfahrzeug umfasst ferner eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichttransitorischen Speicher gespeichert sind, zum: Erhalten eines Basisluftstroms über den MAF-Sensor durch Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors mit der elektrischen Maschine, wenn der Ansaugluftfilter erstmals installiert wird; und nach Verwendung des Ansaugluftfilters für eine Schwellenwertdauer seit Installation des Ansaugluftfilters und während der Verbrennungsmotor von der elektrischen Maschine rückwärts rotiert wird, Erhalten eines ersten Ansaugluftstroms über den MAF-Sensor und eines ersten Abluftstroms über den Differentialdrucksensor, Vergleichen des ersten Ansaugluftstroms, des ersten Abluftstroms und des Basisluftstroms, und als Reaktion darauf, dass der erste Ansaugluftstrom und der erste Abluftstrom gleich sind und niedriger als der Basisluftstrom sind, Diagnostizieren des Ansaugluftfilters als Reaktion auf eine Änderung im ersten Abluftstrom nach Öffnen des CPV und des CW. In einem beliebigen vorangehenden Beispiel, zusätzlich oder wahlweise, beinhaltet das Diagnostizieren des Ansaugluftfilters als Reaktion auf eine Änderung im ersten Abluftstrom eines von Anzeigen, dass der Filter blockiert ist, als Reaktion auf eine Zunahme des ersten Abluftstroms nach Öffnen des CPV und des CW und des Anzeigens, dass der Luftfilter nicht blockiert ist, als Reaktion darauf, dass sich ein erster Abluftstrom nach dem Öffnen des CPV und des CW nicht ändert. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele, zusätzlich oder wahlweise, jeder von dem Basisluftstrom, dem ersten Ansaugluftstrom und dem ersten Abluftstrom für eine Schwellenwertdauer bei Leerlaufdrehzahl gemessen wird, wenn das Fahrzeug nicht besetzt ist und das Fahrzeug nicht angetrieben wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass die beispielhaften hierin enthaltenen Steuerungs- und Schätzungsroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen benutzt werden können. Ausgewählte Vorgänge der hierin offenbarten Steuerverfahren und - routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigen Speichern gespeichert werden und können von dem Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Motor-Hardware ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehr einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien umgesetzt werden können, z. B. vorgangsgesteuerten, unterbrechungsgesteuerten, Multitasking-, Multi-Threading- und ähnliche Strategien. In diesem Sinne können abgebildete Schritte und/oder Funktionen in der abgebildeten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Ähnlich ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht notwendigerweise erforderlich, um die hierin beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, sondern dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Einer oder mehrere der dargestellten Schritte, Vorgänge und/oder Funktionen können wiederholt durchgeführt werden, je nach der jeweils verwendeten Strategie. Ferner können die beschriebenen Schritte, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code zum Programmieren in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem darstellen, wobei die beschriebenen Schritte durch das Ausführen der Anweisungen in einem System durchgeführt werden, einschließlich der verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technologie auf V-6, I-4, I-6, V-12, 4-Zylinder-Boxer und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstige hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verbrennungsmotorverfahren beim treibstofflosen Anlassen eines Verbrennungsmotors, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird, das Anzeigen eines blockierten Ansaugluftfilters basierend auf einem Luftstrom durch ein Abgassystem relativ zu einem Luftstrom durch ein Ansaugsystem, und ferner basierend auf einer Änderung des Luftstroms durch das Abgassystem bei Öffnen eines sekundären Wegs zur Atmosphäre.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass ein Anzeigen eines blockierten Ansaugluftfilters basierend auf einem Luftstrom durch das Abgassystem relativ zu einem Luftstrom durch das Ansaugsystem beinhaltet: Vergleichen eines Luftstroms durch das Abgassystem und eines Luftstroms durch das Ansaugsystem miteinander und mit einem Basisluftstrom; als Reaktion darauf, dass der Luftstrom durch das Abgassystem im Wesentlichen gleich dem Luftstrom durch das Ansaugsystem ist und jeder von dem Luftstrom durch das Abgassystem und dem Luftstrom durch das Ansaugsystem niedriger als der Basisluftstrom ist, Anzeigen einer Luftstromblockierung; und Anzeigen, dass die Luftstromblockierung der blockierte Ansaugluftfilter ist, basierend auf einer Änderung des Luftstroms durch das Abgassystem bei Öffnen eines sekundären Wegs zur Atmosphäre.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Luftstrom über einen Differentialdruck(dP)-Sensor geschätzt, der über einen im Abgaskanal untergebrachten Partikelfilter hinweg gekoppelt ist, und der Luftstrom durch das Ansaugsystem wird über einen Krümmerluftstrom(manifold air flow - MAF)-Sensor geschätzt, der an einen Ansaugkrümmer gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Anzeigen, dass die Luftstromblockierung der blockierte Filter basierend auf der Änderung des Luftstroms durch das Abgassystem bei Öffnen des sekundären Wegs in die Atmosphäre ist, Folgendes: das Anzeigen, dass die Luftfilterblockierung der blockierte Luftfilter ist, als Reaktion auf eine Zunahme des Luftstroms durch das Abgassystem nach Öffnen jedes von einem Verdichterspülventil (compressor purge valve - CPV) und einem Verdichterentlüftungsventil (compressor vent valve - CW) eines Verdunstungsemissionssteuer(EVAP)-Systems.
Gemäß einer Ausführungsform ist das CPV in einer Behälterspülleitung des EVAP-Systems untergebracht und das CW ist in einem Behälterventilationsweg des EVAP-Systems untergebracht, wobei die Behälterspülleitung das Ansaugsystem an einen Behälter des EVAP-Systems koppelt und der Behälterventilationsweg den Behälter an die Atmosphäre koppelt, und wobei die Behälterspülleitung dem MAF-Sensor nachgelagert an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Anzeigen, dass die Luftstromblockierung eine Blockierung im Abgassystem ist, als Reaktion darauf, dass eine Änderung im Luftstrom durch das Abgassystem bei Öffnen des sekundären Wegs zur Atmosphäre geringer ist als eine Schwellenwertänderung als Reaktion auf das Öffnen von jedem des CPV und des CW.
Gemäß einer Ausführungsform Anzeigen einer undichten Stelle in mindestens einem von dem Ansaugsystem und dem Abgassystem als Reaktion darauf, dass der Luftstrom durch das Abgassystem sich wesentlich von dem Luftstrom durch das Ansaugsystem unterscheidet, wobei die undichte Stelle dem dP-Sensor vorgelagert ist.
Gemäß einer Ausführungsform, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird, das Betreiben eines Ansaug-E-Boosters in einer Rückwärtsrichtung, um Umgebungsluft über einen oder mehrere Motorzylinder von einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors zu einem Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors zu leiten.
Gemäß einer Ausführungsform wird das treibstofflose Anlassen des Verbrennungsmotors, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird, unter einem vorbestimmten Satz von Bedingungen durchgeführt, wobei der vorbestimmte Satz von Bedingungen eine Drehzahl des Verbrennungsmotors, eine Anlassdauer des Verbrennungsmotors, eine Ansaugdrosselposition, eine E-Booster-Drehzahl und Abgasregelventilposition beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Basisluftstrom über den MAF-Sensor bei Installation des Luftfilters durch treibstoffloses Anlassen des Verbrennungsmotors in die Rückwärtsrichtung unter einem vorbestimmten Satz von Bedingungen geschätzt.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor in einem Fahrzeug gekoppelt und das Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors wird über einen Motor durchgeführt, der von einer Batterie mit Energie versorgt wird, unter Bedingungen, in denen das Fahrzeug nicht belegt ist und das Fahrzeug nicht in Bewegung ist.
Gemäß einer Ausführungsform als Reaktion auf das Erkennen des blockierten Ansaugluftfilters das Setzen eines Diagnosecodes und das Anpassen einer Öffnung einer Ansaugdrossel, um die Blockierung im Ansaugluftfilter auszugleichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verbrennungsmotorverfahren für ein autonomes Fahrzeug Folgendes: während eines ersten Verbrennungsmotorzustands, wenn das Fahrzeug ohne menschlichen Fahrer betrieben wird und wenn das Fahrzeug nicht durch Verbrennungsmotordrehmoment angetrieben wird, treibstoffloses Rückwärtsrotieren eines Verbrennungsmotors und Aufzeichnen eines ersten Basisansaugluftstrom und eines zweiten Basisabluftstrom, während eines zweiten Verbrennungsmotorzustands, wenn das Fahrzeug ohne menschlichen Fahrer betrieben wird und wenn das Fahrzeug nicht durch Verbrennungsmotordrehmoment angetrieben wird, treibstoffloses Rückwärtsrotieren eines Verbrennungsmotors und Aufzeichnen eines aktualisierten Ansaugluftstrom und eines aktualisierten Abluftstroms, und Diagnostizieren eines Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins einer Beeinträchtigung eines Ansaugluftfilters basierend auf einer Korrelation von jedem des ersten Basisansaugluftstroms, des zweiten Basisluftstroms, des aktualisierten Ansaugluftstroms und des aktualisierten Abluftstroms zueinander.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der erste Verbrennungsmotorzustand einen Verbrennungsmotorzustand, bei dem eine kürzere als eine erste Schwellenwertdauer seit Installation des Ansaugluftfilters verstrichen ist, und ein zweiter Verbrennungsmotorzustand beinhaltet einen Altverbrennungsmotorzustand, wenn der Ansaugluftfilter länger als eine zweite Schwellenwertdauer im Einsatz war, wobei die zweite Schwellenwertdauer länger ist als die erste Schwellenwertdauer ist.
Gemäß einer Ausführungsform basiert das Diagnostizieren des Vorhandenseins einer Beeinträchtigung des Ansaugluftfilters darauf, dass der aktualisierte Ansaugluftstrom im Wesentlichen gleich dem aktualisierten Abluftstrom ist, der aktualisierte Ansaugluftstrom niedriger als der erste Basisansaugluftstrom ist und der aktualisierte Abluftstrom niedriger als der erste Basisabluftstrom ist, und das Vorhandensein der Beeinträchtigung des Ansaugfilters basiert ferner auf einer Zunahme des aktualisierten Abluftstroms, wenn ein Luftströmungsweg dem MAF-Sensor nachgelagert zur Atmosphäre geöffnet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Luftströmungsweg dem MAF-Sensor nachgelagert in die Atmosphäre über eine Behälterspülleitung, einen Behälter und einen Behälterventilationsweg eines Verdunstungsemissionssystems verläuft, und wobei der Luftströmungsweg geöffnet wird, indem jedes von einem Behälterspülventil, das an die Behälterspülleitung gekoppelt ist, in eine offene Position geschaltet wird, und ein Behälterentlüftungsventil, das an den Behälterventilationsweg gekoppelt ist, in eine geschlossene Position geschaltet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnostizieren des Nichtvorhandenseins einer Beeinträchtigung des Ansaugluftfilters darauf basiert, dass der aktualisierte Ansaugluftstrom im Wesentlichen gleich dem aktualisierten Abluftstrom ist, wobei der aktualisierte Ansaugluftstrom im Wesentlichen gleich dem ersten Basisansaugluftstrom ist und der aktualisierte Abluftstrom im Wesentlichen gleich dem ersten Basisabluftstrom ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Hybridfahrzeugsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Fahrzeug, einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, die an eine Batterie gekoppelt ist, die in der Lage ist, den Verbrennungsmotor zu rotieren, einen Ansaugkanal einschließlich eines Ansaugluftfilters und eines Verdichters, einen Abgaskanal einschließlich eines Partikelfilters, einen Krümmerluftstrom(manifold air flow - MAF)-Sensor, der an den Ansaugkanal gekoppelt ist, einen Differentialdrucksensor, der über den Partikelfilter hinweg gekoppelt ist, eine Behälterspülleitung und einen Ventilationsweg, der den Ansaugkanal über den Behälter an die Atmosphäre koppelt, wobei die Behälterspülleitung ein Behälterspülventil (CPV) beinhaltet, und der Ventilationsweg ein Behälterentlüftungsventil beinhaltet (CW). Das Hybridfahrzeug umfasst ferner eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichttransitorischen Speicher gespeichert sind, zum: Erhalten eines Basisluftstroms über den MAF-Sensor durch Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors mit der elektrischen Maschine, wenn der Ansaugluftfilter erstmals installiert wird; und nach Verwendung des Ansaugluftfilters für eine Schwellenwertdauer seit Installation des Ansaugluftfilters und während der Verbrennungsmotor von der elektrischen Maschine rückwärts rotiert wird, Erhalten eines ersten Ansaugluftstroms über den MAF-Sensor und eines ersten Abluftstroms über den Differentialdrucksensor, Vergleichen des ersten Ansaugluftstroms, des ersten Abluftstroms und des Basisluftstroms, und als Reaktion darauf, dass der erste Ansaugluftstrom und der erste Abluftstrom gleich sind und niedriger als der Basisluftstrom sind, Diagnostizieren des Ansaugluftfilters als Reaktion auf eine Änderung im ersten Abluftstrom nach Öffnen des CPV und des CW.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Diagnostizieren des Ansaugluftfilters als Reaktion auf eine Änderung im ersten Abluftstrom eines von Anzeigen, dass der Filter blockiert ist, als Reaktion auf eine Zunahme des ersten Abluftstroms nach Öffnen des CPV und des CW, und Anzeigen, dass der Luftfilter nicht blockiert ist, als Reaktion darauf, dass sich ein erster Abluftstrom nach dem Öffnen des CPV und des CW nicht ändert.
Gemäß einer Ausführungsform wird jeder von dem Basisluftstrom, dem ersten Ansaugluftstrom und dem ersten Abluftstrom für eine Schwellenwertdauer bei Leerlaufdrehzahl gemessen, wenn das Fahrzeug nicht besetzt ist und das Fahrzeug nicht angetrieben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 20110185895 [0003]

Claims

Verbrennungsmotorverfahren, Folgendes umfassend: beim treibstofflosen Anlassen eines Verbrennungsmotors, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird, das Anzeigen eines blockierten Ansaugluftfilters basierend auf einem Luftstrom durch ein Abgassystem relativ zu einem Luftstrom durch ein Ansaugsystem, und ferner basierend auf einer Änderung des Luftstroms durch das Abgassystem bei Öffnen eines sekundären Wegs zur Atmosphäre.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Anzeigen eines blockierten Ansaugluftfilters basierend auf einem Luftstrom durch das Abgassystem relativ zu einem Luftstrom durch das Ansaugsystem Folgendes beinhaltet: Vergleichen eines Luftstroms durch das Abgassystem und eines Luftstroms durch das Ansaugsystem miteinander und mit einem Basisluftstrom; als Reaktion darauf, dass der Luftstrom durch das Abgassystem im Wesentlichen gleich dem Luftstrom durch das Ansaugsystem ist und jeder von dem Luftstrom durch das Abgassystem und dem Luftstrom durch das Ansaugsystem niedriger als der Basisluftstrom ist, Anzeigen einer Luftstromblockierung; und Anzeigen, dass die Luftstromblockierung der blockierte Ansaugluftfilter ist, basierend auf der Änderung des Luftstroms durch das Abgassystem bei Öffnen eines sekundären Wegs zur Atmosphäre.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Luftstrom durch das Abgassystem über einen Differentialdruck(dP)-Sensor geschätzt wird, der über einen im Abgaskanal untergebrachten Partikelfilter hinweg gekoppelt ist, und der Luftstrom durch das Ansaugsystem über einen Krümmerluftstrom(manifold air flow sensor - MAF)-Sensor geschätzt wird, der an einen Ansaugkrümmer gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Anzeigen, dass die Luftstromblockierung der blockierte Filter basierend auf der Änderung des Luftstroms durch das Abgassystem bei Öffnen des sekundären Wegs in die Atmosphäre ist, Folgendes beinhaltet: das Anzeigen, dass die Luftfilterblockierung der blockierte Luftfilter ist, als Reaktion auf eine Zunahme des Luftstroms durch das Abgassystem nach Öffnen jedes von einem Verdichterspülventil (compressor purge valve - CPV) und einem Verdichterentlüftungsventil (compressor vent valve - CW) eines Verdunstungsemissionssteuer(evaporative emissions control - EVAP)-Systems.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das CPV in einer Behälterspülleitung des EVAP-Systems untergebracht ist und das CW in einem Behälterventilationsweg des EVAP-Systems untergebracht ist, wobei die Behälterspülleitung das Ansaugsystem an einen Behälter des EVAP-Systems koppelt und der Behälterventilationsweg den Behälter an die Atmosphäre koppelt, und wobei die Behälterspülleitung dem MAF-Sensor nachgelagert an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend das Anzeigen, dass die Luftstromblockierung eine Blockierung im Abgassystem ist, als Reaktion darauf, dass eine Änderung im Luftstrom durch das Abgassystem bei Öffnen des sekundären Wegs zur Atmosphäre geringer ist als eine Schwellenwertänderung als Reaktion auf das Öffnen von jedem des CPV und des CW.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend das Anzeigen einer undichten Stelle in mindestens einem von dem Ansaugsystem und dem Abgassystem als Reaktion darauf, dass der Luftstrom durch das Abgassystem sich wesentlich von dem Luftstrom durch das Ansaugsystem unterscheidet, wobei die undichte Stelle dem dP-Sensor vorgelagert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird, das Betreiben eines Ansaug-E-Boosters in einer Rückwärtsrichtung, um Umgebungsluft über einen oder mehrere Motorzylinder von einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors zu einem Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors zu leiten.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das treibstofflose Anlassen des Verbrennungsmotors, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird, unter einem vorbestimmten Satz von Bedingungen durchgeführt wird, wobei der vorbestimmte Satz von Bedingungen eine Drehzahl des Verbrennungsmotors, eine Anlassdauer des Verbrennungsmotors, eine Ansaugdrosselposition, eine E-Booster-Drehzahl und Abgasregelventilposition beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Basisluftstrom über den MAF-Sensor bei Installation des Luftfilters durch treibstoffloses Anlassen des Verbrennungsmotors in die Rückwärtsrichtung unter einem vorbestimmten Satz von Bedingungen geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor in einem Fahrzeug gekoppelt und das Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors wird über einen Motor durchgeführt, der von einer Batterie mit Energie versorgt wird, unter Bedingungen, in denen das Fahrzeug nicht belegt ist und das Fahrzeug nicht in Bewegung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, als Reaktion auf das Erkennen des blockierten Ansaugluftfilters das Setzen eines Diagnosecodes und das Anpassen einer Öffnung einer Ansaugdrossel, um die Blockierung im Ansaugluftfilter auszugleichen.
Hybridfahrzeugsystem, Folgendes umfassend: ein Fahrzeug; einen Verbrennungsmotor; eine elektrische Maschine, die an eine Batterie gekoppelt ist, die in der Lage ist, den Verbrennungsmotor zu rotieren; einen Ansaugkanal einschließlich eines Ansaugluftfilters und eines Verdichters; einen Abgaskanal einschließlich eines Partikelfilters; einen Krümmerluftstrom(manifold air flow - MAF)-Sensor, der an den Ansaugkanal gekoppelt ist; einen Differentialdrucksensor, der über den Partikelfilter hinweg gekoppelt ist; eine Behälterspülleitung und einen Ventilationsweg, der den Ansaugkanal über den Behälter an die Atmosphäre koppelt, wobei die Behälterspülleitung ein Behälterspülventil (canister purge valve - CPV) und der Ventilationsweg ein Behälterentlüftungsventil (canister vent valve - CW) beinhaltet; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichttransitorischen Speicher gespeichert sind, zum: Erhalten eines Basisluftstroms über den MAF-Sensor durch Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors mit der elektrischen Maschine, wenn der Ansaugluftfilter erstmals installiert wird; und nach Verwendung des Ansaugluftfilters für eine Schwellenwertdauer seit Installation des Ansaugluftfilters und während der Verbrennungsmotor von der elektrischen Maschine rückwärts rotiert wird, Erhalten eines ersten Ansaugluftstroms über den MAF-Sensor und eines ersten Abluftstroms über den Differentialdrucksensor, Vergleichen des ersten Ansaugluftstroms, des ersten Abluftstroms und des Basisluftstroms; und und als Reaktion darauf, dass der erste Ansaugluftstrom und der erste Abluftstrom gleich sind und niedriger als der Basisluftstrom sind, Diagnostizieren des Ansaugluftfilters als Reaktion auf eine Änderung im ersten Abluftstrom nach Öffnen des CPV und des CW.
System nach Anspruch 13, wobei Diagnostizieren des Ansaugluftfilters als Reaktion auf eine Änderung im ersten Abluftstrom eines von Anzeigen, dass der Filter blockiert ist, als Reaktion auf eine Zunahme des ersten Abluftstroms nach Öffnen des CPV und des CW, und Anzeigen, dass der Luftfilter nicht blockiert ist, als Reaktion darauf, dass sich ein erster Abluftstrom nach dem Öffnen des CPV und des CW nicht ändert, beinhaltet.
System nach Anspruch 13, wobei jeder von dem Basisluftstrom, dem ersten Ansaugluftstrom und dem ersten Abluftstrom für eine Schwellenwertdauer bei Leerlaufdrehzahl gemessen wird, wenn das Fahrzeug nicht besetzt ist und das Fahrzeug nicht angetrieben wird.