区别退化和破坏的机动车车载诊断

摘要

一种用于响应在机动车的车载诊断装置中检测到的并且表示机动车构件老化的情况的方法，该方法包括：如果所述情况表示构件退化是由于破坏，则提供第一响应；并且如果所述情况表示构件退化不是由于破坏，则提供第二响应。

说明书

技术领域

本申请涉及机动车工程领域，更具体地，涉及区别构件退化和破 坏的车载诊断（OBD）系统。

背景技术

机动车可以被构建成装备有各种排放控制构件。这些构件是符合 政府关于机动车排放的规定所必需的。然而，一些机动车操作人员或 维修技师可能试图违反规定地使排放控制构件失去作用。类似地，操 作人员或维修技师可能试图移除机动车的安全装置或者其移除能够使 维修保质期、租赁协议等无效的装置。

通常，机动车的OBD系统可以用于检测各种机动车构件的退化， 是由破坏、维修错误或正常磨损引起的。构件退化的检测可以通过 OBD系统触发响应：设置合适的电子控制系统标记、照亮仪表盘信号 和/或限制机动车的运行。在许多情况下，需要延迟这些动作，直到已 经在两个或更多个行驶周期中检测到退化，以增加对于假阳性检测的 容限。然而，为符合一些政府规定，OBD必须能够在单个行驶周期中 检测出排放控制构件的破坏。

发明内容

因此，本公开的一个实施方式提供用于响应在机动车车载诊断装 置中检测到并且表示机动车构件退化的情况的方法。该方法包括如果 情况表示构件退化是由于破坏，则提供第一响应；以及如果情况表示 构件退化不是由于破坏，则提供第二响应。

在另一个实施方式中，第一响应包括以诱导模式运行车辆以促进 破坏的反转。

在另一个实施方式中，第一响应比第二响应对机动车运行施加了 更大的限制。

在另一个实施方式中，第一响应包括防止车辆超过临界速度。

在另一个实施方式中，如果情况持续临界持续时间则提供第一响 应，并且其中如果情况没有持续临界持续时间则提供第二响应，其中 临界持续时间是十分钟或更多。

在另一个实施方式中，该构件是排放控制构件。

在另一个实施方式中，方法包括：在机动车的车载诊断装置中， 检测表示机动车构件退化的情况；如果情况表示构件退化是由于破坏， 则提供第一响应；并且情况如果表示构件退化不是由于破坏，则提供 第二响应。

在另一个实施方式中，检测情况包括比较第一传感器数据与临界 值，在该临界值以上，则构件退化的程度足以由破坏引起。

在另一个实施方式中，该方法进一步包括基于第二传感器数据确 定退化的程度是否足以由破坏引起、在符合破坏的环境中发生。

在另一个实施方式中，当是肯定性时，所述检测以及所述确定产 生指示破坏的布尔结果，该方法进一步包括使布尔结果不对称地去抖 动，从而以较长的时间常数过滤肯定性结果，并以较短的时间常数过 滤否定性结果。

在另一个实施方式中，机动车的车载诊断装置包括存储器，其编 码处理器可读的指令并使处理器：接收来自车辆中的传感器的数据； 比较该数据与临界值，在该临界值以上，则构件的退化程度足以由破 坏引起；确定退化的程度是否足以由破坏引起、在符合破坏的环境中 发生；如果退化的程度足以由破坏引起并且在符合破坏的环境中发生， 则提供第一响应；和如果退化的程度不足以由破坏引起或在不符合破 坏的环境中发生，则提供第二响应。

在另一个实施方式中，该指令致使处理器接收数据，比较数据， 和确定退化是否在符合破坏的环境中发生，这些全部在机动车的一个 行驶周期中。

上述概要以简要的形式提供，以介绍本公开的选择部分，不是鉴 定关键或实质特征。权利要求限定的要求保护的主题，既不限于此概 要的内容，也不限于本文所述的解决问题或缺陷的实施方式。

附图说明

图1：示意地显示根据本公开的实施方式所述的发动机系统的方 面。

图2：示意地显示根据本公开的实施方式所述的电子控制系统的 方面。

图3：说明根据本公开的实施方式所述的用于响应表示机动车构 件退化的情况之方法的方面。

图4：说明根据本公开的实施方式所述的用于响应表示机动车构 件退化的情况之另一方法的方面。

图5：说明根据本公开的实施方式所述的用于响应表示机动车排 放控制构件退化的情况之方法的方面。

图6：说明根据本公开的实施方式所述的用于响应为反转排放控 制构件破坏而采取的校正行为之方法的方面。

具体实施方式

现在将通过实例并且参考以上列举的示例性实施方式描述本公开 的方面。构件、处理步骤以及其他元件在一个或更多实施方式中可以 是基本上相同的，被协同地确定，并且最少地重复描述。然而，应该 注意的是，协同确定的元件也可以在一定程度上不同。进一步应该注 意的是，包括在本公开中的附图是示意性的，通常不是按比例绘制的。 相反，各个图的比例、纵横比以及图中显示的构件数可能被有意地改 变，从而更容易看见特定的特征或关系。

图1示意地显示机动车的实例发动机系统10的方面。在示例的发 动机系统中，新鲜空气被引入到空气净化器12中，并流入压缩机14 中。在一些实施方式中，压缩机可以是马达或驱动杆驱动的机械增压 器压缩机。在示例的实施方式中，压缩机是机械连接到涡轮16的涡轮 增压器压缩机，涡轮是通过扩张来自排气岐管18的发动机排气驱动的。

压缩机14经增压空气冷却器22和节流阀24流体地连接到进气歧 管20。来自压缩机的加压空气在途中流经增压空气冷却器和节流阀到 达进气歧管。在示例的实施方式中，压缩机旁通阀26连接在压缩机的 入口和出口之间。压缩机旁通阀可以是通常关闭的阀，其被配置以在 选择的操作条件下打开，以减轻过度的升压。

排气歧管18和进气歧管20分别经过一系列排气阀30和进气阀32 连接到一系列汽缸28上。在一个实施方式中，排气和/或进气阀可以是 电子驱动的。在另一个实施方式中，排气和/或进气阀可以是凸轮驱动 的。不论是电子驱动还是凸轮驱动，排气和进气阀的打开和关闭的定 时都可被按需调整，达到预期的燃烧和排放控制性能。

汽缸28可以供应多种燃料的任一种：汽油、醇类、柴油、生物柴 油、压缩天然气等。在示例的实施方式中，来自燃料泵34的燃料经燃 料喷射器36通过直接喷射供应至汽缸。在这里考虑的多个实施方式中， 燃料可以通过直接喷射、气口喷射、节气门体喷射或其任意组合供应。 在发动机系统10中，燃烧是通过压缩点火引起。在其他实施方式中， 燃烧可以通过火花点火引起。

发动机系统10包括HP EGR阀38和HP EGR冷却器40。当HP EGR 阀打开时，来自排气歧管18的一些高压排气通过HP EGR冷却器被引 至进气歧管20。在进气歧管中，高压排气稀释装载的进入空气，以冷 却燃烧温度、减少排放以及其他益处。残余的排气流入涡轮16以驱动 涡轮。当需要减少涡轮扭矩时，取而代之的是，一些排气被引导通过 废气门42，绕过涡轮。混合的排气从涡轮和废气门流出，然后流经发 动机系统的各种排气后处理装置，其在下面会进一步描述。

在发动机系统10中，柴油氧化催化器（DOC）44被连接到涡轮 16的下游。DOC包括施以DOC载体涂料的内部催化器支撑结构。DOC 可以经配置以氧化发动机排气中存在的残余CO、氢和烃类。

柴油微粒过滤器（DPF）46被连接到DOC44的下游。DPF是可再 生的烟粒过滤器，其被配置以捕集排气流中夹带的烟粒；其包括烟粒 过滤基底。施加到该基底上的是载体涂料，该载体涂料在特定情况下 促进累积烟粒的氧化以及过滤器容量的恢复。在一个实施方式中，累 积的烟粒可经受间歇的氧化条件，其中发动机功能经调节以临时提供 较高温的排气。在另一个实施方式中，在正常操作条件下，累积的烟 粒可以被连续或类似连续地氧化。

还原剂喷射器48、还原剂混合器50和SCR站52被连接到在发动 机系统10中DPF 46的下游。还原剂喷射器经配置以接收来自还原剂 贮存器54的还原剂（例如尿素溶液）和可控地喷射还原剂到排气流中。 还原剂喷射器可以包括喷嘴，该喷嘴使还原剂溶液以烟雾剂的形式散 开。安排在还原剂喷射器下游的还原剂混合器经配置以增加在排气流 中喷射的还原剂的分散程度和/或分散均匀性。还原剂混合器可以包括 一个或更多个轮叶，其经配置以使排气流和夹带的还原剂涡漩以提高 分散。在被分散在热的发动机排气中时，至少一些喷射的还原剂可以 分解。在还原剂是尿素溶液的实施方式中，还原剂分解为水、氨和二 氧化碳。残余的尿素在与下游SCR站撞击时分解（见下文）。

SCR站52被连接到还原剂混合器50的下游。SCR站可以经配置 以促进由喷射的还原剂分解形成的氨与来自发动机排气的氮氧化物 （NO_x——例如一氧化氮和二氧化氮）之间的一种或更多种化学反应， 从而减少释放到环境中的NO_x的量。SCR站包括施以SCR载体涂料的 内部催化器支撑结构。SCR载体涂料经配置以吸收NO_x和氨，并催化 其氧化还原反应以形成氮气（N₂）和水。

发动机系统10中排气后处理构件的类型、数目以及排列在本公开 不同的实施方式中可以不同。例如，在图1中单独地显示的一些构件 可以组合为多用途构件。选择性的催化还原过滤器（SCRF）是这样的 构件；其组合了SCR站52和DPF 46的功能，另外，一些实施方式还 可以包括其他的排气后处理构件—例如当排气流稀时，被配置以捕集 来自排气流的NO_x的排气后处理构件，以及当排气流富集时，减少捕 集的NO_x的排气后处理构件。

接着在图1中，所有或部分处理后的排气可以经消音器56释放到 环境中。然而，依赖于运行情况，一些处理后的排气可以通过LP EGR 冷却器58转移。排气可以通过打开串联地与LP EGR冷却器连接的LP EGR阀60而被转移。来自LP EGR冷却器58的冷却排气流入压缩机 14中。

发动机系统10包括电子控制系统62，其被配置以控制多种发动机 系统功能。电子控制系统包括存储器和一个或更多个处理器，处理器 被配置用于响应传感器输入而作出合适的决定，并且针对发动机系统 元件部分的智能控制。根据多种策略，如事件驱动、中断驱动、多任 务、多线程等等建立这些决策制定（decision-making）。在这种方式下， 电子控制系统可被配置以建立下文公开的方法的任意或全部方面。因 此，下文公开的方法步骤—例如，操作、功能和/或行为可以以在电子 控制系统中编入机器可读的存储器介质的代码实施。

图2更详细地示意性显示电子控制系统62的方面。为了评定发动 机系统10以及安装有发动机系统的车辆的运行情况，传感器接口64 接收来自安排在车辆中的各种传感器——流量传感器、温度传感器、 踏板位置传感器、压力传感器等——的输入。在图1中显示了一些实 例传感器—歧管空气压力（MAP）传感器66、歧管空气-温度传感器 （MAT）68、质量空气流（MAF）传感器70、NO_x传感器72和排气 系统温度传感器74。通过读取NO_x传感器72的输出，电子控制系统能 够评定总体上发动机系统中NO_x控制效力，特别是通过SCR站52的 NO_x控制效力。NO_x传感器的适度低输出可指示SCR站功能正常，在 还原剂贮存器54中包含适当浓缩的尿素溶液等。还提供了多种其他传 感器。

电子控制系统62也包括发动机控制接口76。发动机控制接口经配 置以致动可电子控制的阀门和车辆的其他构件部分—例如节流阀24、 压缩机旁通阀26、废气门42以及EGR阀38和60。发动机控制接口 被可操作地连接到各个可电子控制的阀门上，并且经配置以控制其打 开、关闭和/或按需调整以建立本文所述的控制功能。

电子控制系统62还包括车载诊断（OBD）装置78。OBD装置是 电子控制系统的部分，其被配置以诊断发动机系统10各构件的退化。 这些构件可以包括例如NO_x传感器、氧气传感器、燃料喷射器和排放 控制构件。OBD装置可以用于检测退化是由破坏、维修错误还是由正 常磨损引起的。

构件退化的检测可以通过OBD装置引起响应。例如，针对退化构 件和/或退化性质的标记80可以被设置在OBD装置的可电子可擦除可 编程只读存储器（EEPROM）82中。对于某些类型的退化，也可以照 亮合适的仪表盘信号84。并且，在用退化的构件运行车辆违反规定或 合同协议的情况下，可通过发动机控制接口76限制车辆运行。在多种 情况下，需要延迟一些或全部上述行为，直到已经在两个或更多个行 驶周期中检测到退化，以增加对假阳性检测的容限。然而，为了符合 一些政府规定，OBD必须能够在单个行驶周期内检测出排放控制构件 的破坏。此外，与正常磨损相反，不同水平的响应可适于由破坏引起 的退化。

为了解决这些问题同时还提供其他优势，本公开描述了用于响应表 示机动车构件退化的情况的多种方法。这些方法通过上述构造建立， 并继续参考上述构造描述这些方法。然而，应该理解的是，这里描述 的方法以及完全在本公开范围内的其他方法，也能够通过其他构造实 现。这些方法可以在OBD装置78运行的任何时间进入，并可重复进 行。自然地，方法的每次执行可以改变随后执行的进入条件，从而应 用复杂的决策制定逻辑。这种逻辑被完全考虑在本公开中。

进一步，在一些实施方式中，可省略这里描述和/或说明的一些过 程步骤，而没有脱离本公开的范围。同样地，达到预期结果不总要求 是所示的过程步骤顺序，而是为了使说明和描述变得容易。取决于所 用的具体策略，一个或更多个示例的动作、功能或操作可以重复执行。

图3示例了用于响应表示机动车构件退化的情况的实例方法86。 在一个实施方式中，退化被表示的构件可以是与排放控制构件关联的 传感器—例如，连接SCR下游或者机动车的其他排气后处理站的NO_x传感器。在其他的实施方式中，构件可以是安全构件—例如安全气囊 或者防锁制动系统。还有其他实施方式中，该构件可以是其失效使机 动车的维修保质期或者租赁协议无效的构件，如车速调节器。

在方法86的88中，在OBD装置78中接收来自机动车一个或更 多个传感器的与构件相关的数据。在一个非限制性实施方式中，数据 可以包括模拟数据—例如从NO_x传感器72接收的电压。在90中，其 确定接收的数据是否指示构件的退化。因此，可将该数据与预期的数 值或数值范围进行比较。如果接收的数据与预期的值或范围不同，则 指示出构件的退化，并且该方法进行到92。在这种方式下，在OBD 系统中检测到表示构件退化的情况。

在92中，确定车辆的某些其他情况是否符合正在被破坏的构件。 如果这些情况符合正在被破坏的构件，则该方法进行到94，在此提供 第一响应。然而，如果情况不符合正在被破坏的构件，则该方法进行 到96中，在此提供第二响应。在这种方式下，区别出破坏与其他退化 原因：如果情况表示退化是由于破坏，则提供第一响应；如果情况表 示构件退化不是由于破坏，则提供第二响应。

在一个实施方式中，OBD装置78可以基于来自第二传感器的数据 确定退化是否发生在符合破坏的环境下。第二传感器可以是例如车速 传感器或排气系统温度传感器。当检测到表示退化的情况时，例如如 果机动车行驶得比临界速度（例如，最低的可检测速度，每小时一英 里等）快，则可提供第二响应。或者，当检测到该情况时，如果机动车 的排气系统在临界温度（如100°C）之上，则可提供第二响应。在另一 个实施方式中，当首次检测到退化时，电子控制系统的计时功能可以确 立，无论环境是否符合破坏。例如，如果在机动车开动后的预定时间间 隔内（例如二十分钟）检测到表示退化的情况，则可提供第一响应。在 另一个实施方式中，如果在超过临界持续时间（例如十分钟）的闲置期 后的预定时间间隔内（例如二十分钟）检测到这些情况，则可提供第一 响应。在这些实例中，第一和第二响应是互相排斥的—即绝不会同时出 现。进一步，在检测到退化并且没有提供第一响应的情况下，可提供第 二响应，反之亦然。

在本公开的不同实施方式中，第一响应的类型可以不同。在一个实 施方式中，第一响应可以包括在OBD装置中设置标记，其指示构件破坏。 如下面进一步所述，该标记可以触发第一响应的随后行为。在一个实施 方式中，表示构件退化的情况可被检测和评定，以证明破坏发生在如下 破坏事件时间内—少于六十分钟，少于三十分钟等。在一个实施方式中， 这种检测和评定可以在机动车的单个行驶周期中进行。相反，第二响应 可以包括，确定该情况是否在机动车随后的行驶周期中被再次检测到， 如96显示。如果该情况至少在随后的行驶周期中被检测到，则可在OBD 装置中设置不同的标记—指示构件退化不是由破坏引起的标记。

图4示例用于响应表示机动车构件退化情况的另一个方法98的方 面。在88中，接收来自机动车一个或多个传感器的与构件有关的数据。 在100中，该数据与临界值进行比较以产生布尔，即值一或零，一指示 构件退化在程度上足以由破坏引起，零指示构件退化不足以由破坏引起。 更具体地，可以从预期的非退化构件的值中减去传感器数据。感测的值 和预期的值之间的差别可以与临界值进行比较。如果绝对差别高于临界 值，然后布尔设置为一。否则，布尔设置为零。

在92中，确定车辆的某些其他情况是否符合破坏的构件。如果不符 合，则在102中使布尔值无效至零。由于88中的感应检测、100中的临 界值比较以及102中的选择性的无效，提示破坏的瞬时情况促使布尔值 变为一，不提示破坏的瞬时情况使布尔值降为零。为了提供较少的瞬时 结果，方法98包括在104中的去抖动步骤。在一个实施方式中，布尔值 可以不对称地去抖动，使得肯定性状态（一）被相对较长的时间常数过 滤，否定性状态（零）被相对较短的时间常数过滤。在更具体的实施方 式中，肯定性状态可以被十分钟或更多的时间常数过滤，而否定性状态 可以被一秒或更少的时间常数过滤。通过去抖动，如果表示退化的情况 持续临界时间—例如十分钟或更多，则可提供第一响应。相反，如下面 进一步所描述的，如果情况没有持续临界时间，则可提供第二响应。

图5示例用于响应表示机动车排放控制构件退化的情况之方法106 的方面—具体地，连接SCR站下游的传感器。在一个实施方式中，方法 106可以是方法98的延续，建立在其中提供的去抖动的布尔值基础上。 因此，去抖动的布尔值——例如，方法98的结果——在方法106的108 中于OBD装置中被接收。在110中，确定去抖动的布尔值是否有逻辑值 一。在这种情况下，布尔值区别出构件破坏和不是源于破坏的退化。例 如，逻辑值一指示SCR站的构件—例如下游的NO_x传感器—已被破坏。

还在该实施方式中，如果情况表示退化是由于破坏，则OBD装置提 供第一响应94。在此，第一响应在方法步骤112，ff中。因此，如果去抖 动的布尔值为一，则该方法前进到112中，在此在OBD装置中设置SCR 站的破坏标记。破坏标记的设置可以触发随后的第一响应动作，如下进 一步描述。

读者可以注意到，机动车SCR站的破坏的可能动机是避免或消除在 尿素施加提供不适当的NO_x控制时OBD装置可能建立的尿素质量警示 链（UQWC）。UQWC可以包括促使机动车的操作者补充贮存器中的尿 素的诱导模式。该诱导模式可以起始于视觉和/或听觉警示，并且在其最 终阶段阻止车辆超过非常低的临界速度—例如每小时五英里。因此，在 示例的实施方式中，在114中通过抢先激活包括诱导模式的UQWC，接 着进行破坏标记的设置。在一个实施方式中，诱导模式可在激活UQWC 的四个小时内将车速限制于非常低的速度。

相反，UQWC的抢先激活可不被包括在第二响应（见上）中，在第 二响应中没有检测到破坏。也就是说，在检测到退化的第一个行驶周期 内，由于正常磨损引起的SCR或NO_x传感器退化可以不触发UQWC的 激活。对于当车辆在运行或当排气系统发热的时候检测到的退化，例如， 可以延迟UQWC，直到在机动车随后的行驶周期中再次检测到退化。因 此，第一响应比第二响应对机动车的运行施加更大的限制。

接着在图5中，方法106然后前进到116，其中专用的OBD计时器 118被重新设置为零并固定在那里；该计时器的功能在方法120的环境下 更容易被理解，如下所述。在122中，当前的尿素质量问题第一次出现 的时间点被储存在OBD装置的EEPROM中。

图6示例用于响应为反转上述方法106中确定的破坏采取的校正行 为的实例方法120的方面。按照设置在OBD装置中的破坏标记、UQWC 的激活、诱导模式的进入等，促使机动车操作者或维修技师会采取这种 行为。因此，方法120可以是第一响应94的部分。

在方法120的124中，OBD装置确定校正行为是否已使退化的排放 控制构件恢复到非退化的运行中。如果行为已使构件恢复到非退化的运 行中，则方法前进到126，在此OBD装置中的破坏标记被清除。在128 中，使UQWC失效。在130中尿素质量问题得到解决的时间点被储存在 EEPROM中，并且在132中，专用的OBD计时器118被计时。在破坏 标记被清除之后，该计时器保持追踪流逝的时间。在134中，确定记录 在该计时器中的值是否超过临界值—在一个实施方式中是四十小时。

如果该值没有超过临界值，则方法返回到132，在此计时器继续计时。 当计时器最终超过临界值时，则方法前进到136，其中尿素质量问题被从 EEPROM中擦除，使EEPROM有效地恢复到其破坏前的状态。方法120 的这方面解决这样的情况：操作者可以试图使排放控制传感器反复失效 并且在运行一段时间后使其恢复能力，以避免UQWC最终的速度限制阶 段。

应该理解的是，上文描述的产品、系统和方法是本公开的实施方式 —非限制性实例，也考虑其多种变化和扩展。因此，本公开包括在这里 公开的产品、系统和方法的所有新的和非显而易见的组合和子组合以及 其任意或所有等同形式。