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颗粒物 传感器诊断系统和方法

阅读：608发布：2023-03-05

专利汇可以提供颗粒物传感器诊断系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于诊断车辆中的颗粒物传感器的诊断模块包括传感器模式选择模块、加热器功率检测器和保护管诊断模块。传感器模式选择模块从多个操作模式中选择用于颗粒物传感器的再生模式。再生模式使颗粒物传感器再生。加热器功率检测器基于施加到颗粒物传感器的电压确定电压输出。电压输出对应于所选择的模式中的颗粒物传感器的操作。保护管诊断模块执行颗粒物传感器的诊断。保护管诊断模块基于在再生模式期间确定的电压输出和再生功率阈值，选择性地诊断颗粒物传感器中的故障。，下面是颗粒物传感器诊断系统和方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于诊断车辆中的颗粒物传感器的诊断模块，所述诊断模块包括：
传感器模式选择模块，其从多个操作模式中选择用于所述颗粒物传感器的再生模式，其中所述再生模式使所述颗粒物传感器再生；
加热器功率检测器，其基于施加到所述颗粒物传感器的电压确定电压输出，其中所述电压输出对应于所选择的模式中的所述颗粒物传感器的操作；以及
保护管诊断模块，其执行所述颗粒物传感器的诊断，其中所述保护管诊断模块基于在所述再生模式期间确定的所述电压输出和再生功率阈值，选择性地诊断所述颗粒物传感器中的故障。
2.根据权利要求1所述的诊断模块，其中所述保护管诊断模块响应于在所述再生模式期间确定的电压输出小于所述再生功率阈值来诊断所述颗粒物传感器中的所述故障。
3.根据权利要求1所述的诊断模块，其进一步包括：
流速确定模块，其确定流过所述车辆的排气处理系统的排气的流速特性，其中当所述流速特性大于或等于最小流速阈值时，所述保护管诊断模块执行所述诊断。
4.根据权利要求1所述的诊断模块，其中：
所述多个操作模式包括保护加热模式，
所述加热器功率检测器响应于所选择的模式为所述保护加热模式将所述电压输出确定为保护电压输出，以及响应于所选择的模式为所述再生模式将所述电压输出确定为再生电压输出，
所述保护管诊断模块响应于所述保护电压输出小于保护功率阈值以及所述再生电压输出小于所述再生功率阈值来诊断所述颗粒物传感器中的所述故障，以及所述保护管诊断模块响应于所述保护电压输出大于所述保护功率阈值或者所述再生电压输出大于所述再生功率阈值诊断所述颗粒物传感器为正常。
5.一种车辆的排气处理系统，其包括：
根据权利要求1所述的诊断模块；
颗粒物传感器，其检测排气中的颗粒物并且包括加热元件；
温度模式模块，其将所述颗粒物传感器的温度控制到期望温度；以及
加热器功率模块，其基于所述期望温度将电压施加到所述加热元件，
其中所述温度模块在所述再生模式中将所述颗粒物传感器的所述温度控制到燃烧温度，并且
其中：
所述多个操作模式包括保护加热模式，
所述温度模块在所述保护加热模式中将所述颗粒物传感器的所述温度控制到大于或等于露点的值并且在所述再生模式中将所述颗粒物传感器的所述温度控制到燃烧温度，所述加热器功率检测器响应于所选择的模式为所述保护加热模式将所述电压输出确定为保护电压输出，以及响应于所选择的模式为所述再生模式将所述电压输出确定为再生电压输出，
所述保护管诊断模块响应于所述保护电压输出小于保护功率阈值以及所述再生电压输出小于所述再生功率阈值诊断所述颗粒物传感器中的所述故障，以及所述保护管诊断模块响应于所述保护电压输出大于所述保护功率阈值或者所述再生电压输出大于所述再生功率阈值诊断所述颗粒物传感器为正常。
6.一种用于诊断车辆中的颗粒物传感器的诊断方法，所述诊断方法包括：
从多个操作模式中选择用于所述颗粒物传感器的再生模式，其中所述再生模式使所述颗粒物传感器再生；
基于施加到所述颗粒物传感器的电压确定电压输出，其中所述电压输出对应于所选择的模式中的所述颗粒物传感器的操作；以及
基于在所述再生模式期间确定的所述电压输出和再生功率阈值，选择性地诊断所述颗粒物传感器中的故障。
7.根据权利要求6所述的诊断方法，其进一步包括：
响应于在所述再生模式期间确定的所述电压输出小于所述再生功率阈值诊断所述颗粒物传感器中的所述故障。
8.根据权利要求6所述的诊断方法，其进一步包括：
确定流过所述车辆的排气处理系统的排气的流速特性，其中当所述流速特性大于或等于最小流速阈值时，执行对所述颗粒物传感器中的所述故障的所述选择性的诊断。
9.根据权利要求6所述的诊断方法，其进一步包括：
从所述多个操作模式中选择用于所述颗粒物传感器的保护加热模式；
响应于所选择的模式为保护加热模式将所述电压输出确定为保护电压输出，以及响应于所选择的模式为所述再生模式将所述电压输出确定为再生电压输出；
响应于所述保护电压输出小于保护功率阈值以及所述再生电压输出小于所述再生功率阈值诊断所述颗粒物传感器中的所述故障；以及
响应于所述保护电压输出大于所述保护功率阈值或所述再生电压输出大于所述再生功率阈值诊断所述颗粒物传感器为正常。
10.根据权利要求6所述的诊断方法，其进一步包括：
使用设置在所述颗粒物传感器中的加热元件，控制所述颗粒物传感器的温度到期望温度；
基于所述期望温度将电压施加到所述加热元件，
其中所述颗粒物传感器的所述温度在所述再生模式中被控制到燃烧温度；
从所述多个操作模式中选择用于所述颗粒物传感器的保护加热模式；
响应于所选择的模式为保护加热模式将所述电压输出确定为保护电压输出，以及响应于所选择的模式为所述再生模式将所述电压输出确定为再生电压输出；
响应于所述保护电压输出小于保护功率阈值以及所述再生电压输出小于所述再生功率阈值诊断所述颗粒物传感器中的所述故障；以及
响应于所述保护电压输出大于所述保护功率阈值或所述再生电压输出大于所述再生功率阈值诊断所述颗粒物传感器为正常，其中
所述颗粒物传感器的所述温度在所述再生模式中被控制到燃烧温度，以及所述颗粒物传感器的所述温度在所述保护加热模式中被控制到大于或等于露点的值。

说明书全文

颗粒物传感器诊断系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于车辆中的颗粒物传感器的故障诊断方法和系统。

背景技术

[0002] 这里提供的背景描述是为了大体上呈现本发明的背景。当前署名的发明人的工作，到该背景部分中所描述的程度，以及在提交时可以不另外被视为现有技术的描述的多个方面，既不明确地也不隐含地被认为是本发明的现有技术。

[0003] 柴油发动机操作涉及产生排气的燃烧。在燃烧期间，空气/燃料混合物通过进气阀被输送到汽缸并且在其中燃烧。在燃烧之后，活塞迫使汽缸中的排气进入排气系统。排气可以包括诸如氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)的排气物。

[0004] 排气处理系统通常用来减少车辆排气物。柴油机颗粒过滤器可用于柴油发动机的排气系统中。柴油机颗粒过滤器从排气中去除颗粒物。颗粒物通常被称为烟灰。配备有运行过滤器的柴油动力车辆将从其排气管中排气出不可见的烟。

[0005] 排气处理系统还可以包括颗粒物传感器。颗粒物传感器检测排气中流动的颗粒物。基于来自PM传感器的信号，控制模块可监测颗粒过滤器的性能并确定被释放到大气中的颗粒物的量。

发明内容

[0006] 在一个特征中，公开了一种用于诊断车辆中的颗粒物传感器的诊断模块。所述诊断模块包括：传感器模式选择模块、加热器功率检测器和保护管诊断模块。传感器模式选择模块从多个操作模式中选择用于颗粒物传感器的再生模式。再生模式使颗粒物传感器再生。加热器功率检测器基于施加到颗粒物传感器的电压确定电压输出。电压输出对应于所选择的模式中的颗粒物传感器的操作。保护管诊断模块执行颗粒物传感器的诊断。保护管诊断模块基于在再生模式期间确定的电压输出和再生功率阈值，选择性地诊断颗粒物传感器中的故障。

[0007] 在进一步的特征中，所述保护管诊断模块响应于在再生模式期间确定的电压输出小于再生功率阈值来诊断颗粒物传感器中的故障。

[0008] 在进一步的特征中，诊断模块进一步包括流速确定模块，所述流速确定模块确定流过车辆的排气处理系统的排气的流速特性。当流速特性大于或等于最小流速阈值时，保护管诊断模块执行诊断。

[0009] 在进一步的特征中，多个操作模式包括保护加热模式。加热器功率检测器响应于所选择的模式为保护加热模式将所述电压输出确定为保护电压输出，以及响应于所选择的模式为再生模式将所述电压输出确定为再生电压输出。保护管诊断模块响应于保护电压输出小于保护功率阈值以及再生电压输出小于再生功率阈值诊断颗粒物传感器中的故障。保护管诊断模块响应于保护电压输出大于保护功率阈值或再生电压输出大于再生功率阈值诊断颗粒物传感器为正常。

[0010] 在进一步的特征中，加热器功率检测器包括电压传感器。

[0011] 在进一步的特征中，所述保护管诊断模块响应于诊断颗粒物传感器中的故障存储诊断故障代码。

[0012] 在进一步的特征中，所述车辆的排气处理系统包括：诊断模块、颗粒物传感器、温度模式模块和加热器功率模块。颗粒物传感器检测排气中的颗粒物并且包括加热元件。温度模式模块将颗粒物传感器的温度控制到期望温度。加热器功率模块基于期望温度将电压施加到加热元件。

[0013] 在排气处理系统的进一步的特征中，所述温度模块在再生模式中将颗粒物传感器的温度控制到燃烧温度。

[0014] 在排气处理系统的进一步的特征中，多个操作模式包括保护加热模式。温度模块在保护加热模式中将颗粒物传感器的温度控制到大于或等于露点的值并且在再生模式中将颗粒物传感器的温度控制到燃烧温度。加热器功率检测器响应于所选择的模式为保护加热模式将电压输出确定为保护电压输出，以及响应于所选择的模式为再生模式将电压输出确定为再生电压输出。保护管诊断模块响应于保护电压输出小于保护功率阈值以及再生电压输出小于再生功率阈值诊断颗粒物传感器中的故障。保护管诊断模块响应于保护电压输出大于保护功率阈值或者再生电压输出大于再生功率阈值诊断颗粒物传感器为正常。

[0015] 在一个特征中，公开了一种用于诊断车辆中的颗粒物传感器的诊断方法。所述诊断方法包括：从多个操作模式中选择用于颗粒物传感器的再生模式，其中再生模式使颗粒物传感器再生；基于施加到颗粒物传感器的电压确定电压输出，其中电压输出对应于所选择的模式中的颗粒物传感器的操作；以及基于再生模式期间确定的电压输出和再生功率阈值，选择性地诊断颗粒物传感器中的故障。

[0016] 在进一步的特征中，所述诊断方法进一步包括响应于再生模式期间确定的电压输出小于再生功率阈值诊断颗粒物传感器中的故障。

[0017] 在进一步的特征中，所述诊断方法进一步包括：确定流过车辆的排气处理系统的排气的流速特性；并且当流速特性大于或等于最小流速阈值时，执行对颗粒物传感器中的故障的选择性的诊断。

[0018] 在进一步的特征中，所述诊断方法进一步包括：从多个操作模式中选择用于颗粒物传感器的保护加热模式；响应于所选择的模式为保护加热模式将电压输出确定为保护电压输出，以及响应于所选择的模式为再生模式将电压输出确定为再生电压输出；响应于保护电压输出小于保护功率阈值以及再生电压输出小于再生功率阈值诊断颗粒物传感器中的故障；以及响应于保护电压输出大于保护功率阈值或者再生电压输出大于再生功率阈值诊断颗粒物传感器为正常。

[0019] 在进一步的特征中，使用电压传感器确定电压输出。

[0020] 在进一步的特征中，所述诊断方法进一步包括响应于诊断颗粒物传感器中的故障存储诊断故障代码。

[0021] 在进一步的特征中，所述诊断方法进一步包括：使用设置在颗粒物传感器中的加热元件将颗粒物传感器的温度控制到期望温度；以及基于期望温度将电压施加到加热元件。

[0022] 在进一步的特征中，所述颗粒物传感器的温度在再生模式中被控制到燃烧温度。

[0023] 在进一步的特征中，所述诊断方法进一步包括：从多个操作模式中选择用于颗粒物传感器的保护加热模式；响应于所选择的模式为保护加热模式将电压输出确定为保护电压输出，以及响应于所选择的模式为再生模式将电压输出确定为再生电压输出；响应于保护电压输出小于保护功率阈值以及再生电压输出小于再生功率阈值诊断颗粒物传感器中的故障；以及响应于保护电压输出大于保护功率阈值或再生电压输出大于再生功率阈值诊断颗粒物传感器为正常。颗粒物传感器的温度在再生模式中被控制到燃烧温度，以及颗粒物传感器的温度在保护加热模式中被控制到大于或等于露点的值。

[0024] 从具体实施方式、权利要求书和附图将明白本发明的其他应用领域。具体实施方式和具体实例仅仅旨在用于说明且不旨在限制本发明的范围。

附图说明

[0025] 本发明从具体实施方式和附图将变得更充分理解，其中：

[0026] 图1是根据本发明的原理的示例性发动机系统的功能框图；

[0027] 图2说明根据本发明的原理的发动机系统的排气处理系统的颗粒物(PM)传感器的实例；

[0028] 图3是根据本发明的原理的示例性发动机控制模块的功能框图；

[0029] 图4是根据本发明的原理的PM传感器控制模块的功能框图；

[0030] 图5说明根据本发明的原理的诊断PM传感器的故障的示例性方法；

[0031] 图6说明根据本发明的原理的执行保护加热操作方法的示例性方法；以及[0032] 图7说明根据本发明的原理的执行再生加热操作的示例性方法。

[0033] 在附图中，附图标记可以被重复使用来识别相似和/或相同元件。

具体实施方式

[0034] 排气处理系统可以包括颗粒物(PM)传感器，其用于检测流过排气处理系统的排气中的颗粒物。如果PM传感器被堵塞，或可选地位于排气处理系统以外，那么PM传感器可能无法接收排气。因此，控制模块可能无法监测颗粒过滤器的性能和/或确定被释放到大气中的颗粒物的量。

[0035] 根据本发明的原理的诊断系统和方法确定排气是否流过PM传感器。PM传感器的温度根据以下两种操作模式进行控制：保护加热模式和再生模式。例如，功率模块可以将驱动信号施加到PM传感器以控制PM传感器的温度。基于针对操作模式维持PM传感器的温度所需要的电功率，PM传感器可以被诊断为具有故障或正确操作。

[0036] 现参见图1，根据本发明示出了示例性柴油发动机系统100。柴油发动机系统100实质上仅仅是示例性的。本文所述的PM传感器诊断技术可实施于含有颗粒过滤器的各种发动机系统中。发动机系统可包括汽油直喷式发动机系统和均质充量压缩点火发动机系统。为了便于讨论，本发明将在柴油发动机系统的背景中讨论。

[0037] 发动机系统100包括柴油发动机104和排气处理系统108。发动机控制模块(ECM)112调节发动机系统104和排气处理系统108的操作。发动机104可包括汽缸116、进气歧管
120和空气流量(MAF)传感器124。空气通过进气歧管120流入发动机12并通过MAF传感器124监测。空气被导入汽缸116并与燃料一起燃烧以驱动活塞(未示出)。尽管示出了单个汽缸
116，但应理解，柴油发动机104可包括附加的汽缸116。例如，预期具有2、3、4、5、6、8、10、12和16个汽缸的柴油发动机。

[0038] 在汽缸116内由燃烧引起的排气可以通过排气歧管132排出。位于排气歧管132处的排气歧管压力(EMP)传感器134生成表明排气歧管压力的信号。

[0039] 排气再循环阀136设置在导管内部，该导管将排气从排气歧管132连通入进气歧管120。ECM 112可控制排气再循环阀136。通过控制阀136的打开和关闭，已知从排气歧管136再循环进入进气歧管120的排气的量。控制排气再循环改变了排气中的氧气的量。

[0040] 排气处理系统108在将排气释放到大气之前处理排气。排气处理系统108可包括柴油氧化催化剂(DOC)104、柴油机颗粒过滤器144和颗粒物(PM)传感器148。DOC 140基于燃烧后的空气/燃料比氧化排气中的一氧化碳和烃类。

[0041] 柴油机颗粒过滤器144沿着排气处理系统108中排气的流动路径位于DOC的下游。过滤器144从排气中去除颗粒物。过滤器144可包括位于其中的加热器152。加热器152可具有各种位置和配置，包括径向延伸穿过过滤器144。加热器152加热排气和/或过滤器以启动过滤器144的再生。ECM 112控制加热器152的操作，如下文所述。代替柴油机颗粒过滤器
144，排气处理系统108可包括以下柴油机颗粒过滤器，该柴油机颗粒过滤器不包括加热器并通过增加排气的温度而再生。例如，排气温度可以通过DOC140、发动机104，和/或其他合适的机构来增加。

[0042] PM传感器148可沿着排气处理系统108中排气的流动路径位于过滤器144的下游。PM传感器148检测从过滤器144流出的排气中的颗粒物。ECM 122可执行多种诊断，诸如本文所述的保护管诊断，以诊断PM传感器148的故障。当排气处理系统108被描述为仅具有一个PM传感器148时，排气处理系统108可包括多于一个PM传感器148。作为实例，一个PM传感器
148可位于过滤器144的上游，另一个PM传感器148可位于过滤器144的下游用于检测在过滤器144之前和之后的排气中的颗粒物。

[0043] 排气处理系统108还可包括排气压力传感器156和排气温度传感器160。排气压力传感器156生成表明沿着排气处理系统108不同位置的排气的压力的信号。排气压力传感器160生成表明沿着排气处理系统108不同位置的排气的温度的信号。控制模块112可生成排气温度模型以估计遍及排气处理系统108的排气的温度。

[0044] 参见图2，示出了PM传感器148的实例。PM传感器148可包括保护管200、检测元件204、加热元件208和温度传感器212。保护管200可限定入口220和出口224。来自过滤器144的一部分排气经由入口220和出口224流经PM传感器148。

[0045] 检测元件204和加热元件208在保护管200中延伸。检测元件204可基于电阻或阻抗的改变来感测颗粒物。作为实例，检测元件204可包括设置在基底上的一对电极，两个电极之间设有间隙。排气流经PM传感器148，颗粒物可沉积在检测元件204的电极上。随着颗粒物累积在电极上，电极之间的电阻可开始下降。颗粒物可在电极之间形成导电通路，通过其电流可以开始在电极之间流动。检测元件204可以将表明电流的信号输出到ECM 112。基于来自PM传感器148的信号，ECM 112可以确定排气中颗粒物的量。

[0046] 加热元件208加热检测元件204并可以与检测元件204集成在一起。作为实例，加热元件208包括陶瓷基底。检测元件204的电极设置在陶瓷基底的表面上。加热元件208可以由ECM 112控制以将PM传感器148加热到所需温度。温度传感器212可感测PM传感器148中的温度并将表明温度的信号输出到ECM 112。

[0047] 参见图3，示出了ECM 112的示例性功能框图。ECM 112可以包括湿气检测模块304、质量流速计算器308、过滤器控制模块312和PM传感器控制模块314。ECM 112控制发动机104和排气处理系统108的部件(诸如过滤器144和PM传感器148)的操作。ECM 112接收来自压力传感器156、温度传感器160、PM传感器148和设置在发动机系统处的其他传感器的数据。此外，ECM 112可以经由车辆网络316与车辆中的其他模块和传感器通信。车辆网络316可以是控制器区域网络(CAN)、本地互连网络(LIN)、或者包括有线和无线通信的其他合适的通信网络。

[0048] 湿气检测模块304确定排气是否包括水汽。具体地，湿气检测模块304可以估计水的露点并且计算排气温度。如果排气温度低于估计露点，那么湿气检测模块304可以确定在排气处理系统108中流动的排气包括水汽。排气温度在发动机启动时通常低于露点。为了防止水在部件处形成，如下所述，可以增加部件诸如过滤器144和PM传感器148的温度。

[0049] 质量流速计算器308估计在排气处理系统108中移动的排气的质量流速。例如，质量流速计算器308可以基于来自MAF传感器124的进气的速率和通过发动机104中喷油嘴喷射的燃料的质量，来确定质量流速。

[0050] 过滤器控制模块312控制过滤器144，并且更加具体地加热器152的操作。例如，当过滤器144饱和有颗粒物时，过滤器控制模块312可以通过烧掉累积在过滤器144内的颗粒物来清洁过滤器144。具体地，过滤器控制模块312经由加热器152将过滤器144加热至颗粒物的燃烧温度(例如，780℃)。过滤器控制模块312还可以通过将过滤器144加热至水的估计露点以上的温度(例如，200℃)来防止水在发动机启动之后形成或者接触过滤器144。过滤器控制模块312可以将温度控制在较高的温度直到排气温度高于估计露点为止。

[0051] PM传感器控制模块312基于来自传感器的数据和/或来自ECM 112其他模块的信息来控制PM传感器148的操作。例如，PM传感器控制模块314可以将PM传感器148加热至特定范围以便清洁PM传感器148或者防止水接触检测元件204。

[0052] 参见图4，描绘了PM传感器控制模块314的示例性功能框图。PM传感器控制模块314可以包括温度模式模块404、温度检测器408、加热器功率模块412、PM传感器操作模块416(在下文中“操作模块416”)、以及诊断模块420。

[0053] 温度模式模块404控制PM传感器148的温度。具体地，温度模式模块404通过增加或者降低加热元件208的温度来控制PM传感器148的温度。例如，温度模式模块404可以在一个或者多个操作模式下，诸如保护加热模式和再生模式下，操作加热元件208。

[0054] 在保护加热模式下，控制加热元件208，以加热PM传感器148并使PM传感器148维持在高于露点(例如，200℃)的保护温度设定点上或者高于该保护温度设定点。温度模式模块404可以维持保护加热模式至少直到排气温度大于估计露点为止。

[0055] 在再生模式中，加热元件208被加热，以使PM传感器148维持在再生设定点温度上或者高于该再生设定点温度，该再生设定点温度基于颗粒物(例如，780℃)的燃烧温度。温度模式模块404可以维持再生模式直到颗粒物被烧完为止，这可以通过由PM传感器148输出的信号来确定。

[0056] 温度检测器408确定PM传感器148的温度(即，PM传感器温度)。温度检测器408可以从位于在PM传感器148处的温度传感器212接收PM传感器温度。PM温度可能由于排气流过PM传感器148而波动。更具体地，随着流过PM传感器148的排气增加，PM传感器温度可以降低。因此，温度模式模块404可以基于由温度检测器408确定的PM传感器温度来增加加热元件
208的温度。

[0057] 加热器功率模块412基于来自温度模式模块404的信号来驱动PM传感器148的加热元件208。例如，温度模式模块404可以确定将加热元件208加热至期望温度所需的电功率的量。温度模式模块404可以基于PM传感器温度、操作模式、排气温度、加热元件208的加热特性，和/或可以影响PM传感器148的加热性能的其他合适的变量，来确定所需的电功率。

[0058] 操作模块416控制PM传感器148的操作温度。更具体地，操作模块416可以控制PM传感器148的温度以防止水滴沉积在PM传感器148上，或者清洁检测元件204以将累积的颗粒物从检测元件204去除。如果排气的温度低于估计露点，那么为了防止水沉积在PM传感器148上，操作模块1416可以请求温度模式模块404在保护加热模式下操作PM传感器148。如果检测元件204饱和有颗粒物，那么为了清洁检测元件204，操作模块416可以请求温度模式模块400在再生模式下操作PM传感器148。

[0059] 诊断模块420可执行保护管诊断以确定排气是否流过PM传感器148的保护管200。保护管诊断可能与两种故障状态相关，其中每种都可导致保护管诊断的故障。第一种故障状态可以是在保护管200中发生堵塞。更具体地，如果入口220和/或出口224被堵塞，那么排气可能不流过PM传感器148。第二种故障状态是排气处理系统108中不存在PM传感器148。特别地，PM传感器148可以被有目的地移动离开排气处理系统108，使得排气不到达PM传感器
148。

[0060] 诊断模块420可以包括保护管诊断模块440、模式选择模块444、排气流确定模块448、加热器功率检测器452、以及存储器456。保护管诊断模块440通过在特殊的操作模式下控制PM传感器148的温度和在特殊的温度下分析维持PM传感器148所需的电功率的量，来确定排气是否流过保护管220。

[0061] 模式选择模块444可指示温度模式模块404在期望操作模式(诸如保护加热模式或再生模式)下控制PM传感器148。模式选择模块444还可以指示温度模式模块404以停用正在执行的操作模式。

[0062] 排气流确定模块448确定流过排气处理系统108的排气的流动特性。排气流确定模块448可基于由质量流速计算器308所提供的质量流速确定流动特性。流动特性可包括速度、加速度，和/或所计算的排气质量流速。

[0063] 加热器功率检测器452可确定加热器功率模块412的电压输出。加热器功率检测器452可包括电压传感器，其检测被提供给加热元件208的电压。因此，电压输出可以为实际电压电平、基于所检测的电压水平和预定偏置的集成电压水平，和/或其他合适的可测电特性。加热器功率模块412的电压输出还可以称作电输出。

[0064] 保护管诊断模块440可执行诊断以确定在发动机启动时排气是否流过保护管200。当保护管诊断模块440确定排气没有流过PM传感器148的保护管200时，该保护管诊断模块
440可诊断带有保护管故障的PM传感器148并生成标识故障的诊断故障码(DTC)。DTC随后可储存在存储器456中。

[0065] 由保护管诊断模块440执行的诊断可包括保护加热诊断和再生诊断。在保护加热诊断下，PM传感器148在保护加热模式下运行，其可由模式选择模块444来启动。当排气的流动特性至少是在最小流速阈值时，保护管诊断模块440确定加热器功率模块412的电压输出是否大于预定的保护功率阈值。保护功率阈值可代表将PM传感器温度控制在保护温度设定点所需的最小电压输出。

[0066] 如果加热器功率模块412的电压输出大于保护功率阈值，那么保护管诊断模块440确定排气流过保护管200和PM传感器148是正常的。更具体地，一旦PM传感器温度处于保护温度设定点，如果排气未进入PM传感器，加热器功率模块412的电压输出可保持恒定或略微减少。如果PM传感器148处于正确的位置且保护管220未被堵塞，PM传感器温度由于排气流过保护管220而降低。因此，加热器功率模块412的电压输出可增加以补偿由排气所引起的温度的下降。相反地，如果PM传感器148未处于正确的位置或保护管220被堵塞，因为没有排气流过保护管220，PM传感器温度可能不降低。因此，加热器功率模块412的电压输出可维持相同或可减小。

[0067] 如果加热器功率模块412的电压输出小于保护功率阈值，那么保护管诊断模块440执行再生诊断。在再生诊断下，PM传感器148在再生模式下运行。再生模式可由模式选择模块444启动。

[0068] 当排气的流动特性处于最小流速阈值时，保护管诊断模块440确定加热器功率模块412的电压输出是否大于预定的再生功率阈值。再生功率阈值可代表将PM传感器温度控制在再生温度设定点所需的最小电压输出。再生功率阈值大于保护功率阈值。

[0069] 根据再生诊断，如果加热器功率模块412的电压输出大于再生功率阈值，那么保护管诊断模块440确定排气流过保护管200且诊断PM传感器148具有正常的保护管200。如果加热器功率模块412的电压输出小于再生功率阈值，保护管诊断模块440确定没有排气流过保护管200且将PM传感器148视为保护管故障。

[0070] 在再生诊断期间，与保护诊断相比，PM传感器148在更高的温度设定值处运行。如果排气流过保护管200，那么用于维持PM传感器温度的电压输出在再生诊断期间也大于保护诊断期间的电压输出。更具体地，正常传感器和故障传感器之间的电压输出的差在再生诊断期间可大于保护诊断期间的差。例如，在保护诊断期间，被堵塞的PM传感器可需要接近于保护输出阈值的电压输出。通过执行再生诊断，被堵塞的PM传感器的电压输出和正常PM传感器的电压输出之间的差要大得多，使得保护管诊断模块440可清晰地区分出正常传感器和故障传感器。

[0071] 在示例性实施例中，保护管诊断模块440执行保护诊断和再生诊断。可选地，保护管诊断模块440可只执行再生诊断。具体地，在发动机启动后，一旦排气温度高于估计的露点，保护管诊断模块440就可执行再生诊断以确定排气是否流过PM传感器148。

[0072] 参见图5，示出了示例性诊断方法500的流程图。诊断模块420可以执行方法500且当启动发动机时可启动该方法500。在502处，诊断模块420执行保护加热操作，在图6中提供了其实例。在506处，模块420确定保护电压输出是否小于保护功率阈值。具体地，模块420确定在保护加热模式期间加热器功率模块412的电压输出是否小于或等于预定的保护功率阈值。如果保护电压输出小于或等于保护功率阈值，模块420在510处执行传感器再生操作，在图7中提供了其实例。如果保护电压输出大于保护功率阈值，模块420在514处声明排气流过PM传感器148的保护管200。在518处模块420诊断保护管200的正常操作并将表明保护管200正常操作的信息存储在存储器456中。

[0073] 模块420在510处执行传感器再生操作之后，确定再生电压输出是否小于或等于再生功率阈值。如果再生电压输出大于再生功率阈值，那么模块420继续至514和518以诊断保护管200的正常操作并在存储器456中存储诊断。

[0074] 如果加热器功率输出小于或等于再生功率阈值，那么模块420在526处声明没有排气流过保护管，在528处模块420诊断PM传感器管为故障且存储表明PM传感器管出现故障的DTC。

[0075] 参见图6，示出了示例性保护加热操作方法600的流程图。诊断模块420可执行方法600并可在方法500的502处开始该方法600。在602处，模块420启动保护加热模式。例如，模块420可请求温度模式模块404在保护加热模式下操作PM传感器148。

[0076] 在606处，模块420确定排气流过排气处理系统108的流动特性，并在610处确定所确定的流动特性是否大于或等于流速阈值。如果所确定的流动特性小于流速阈值，那么模块420返回到606直到流动特性达到流速阈值。如果所确定的流动特性大于或等于流速阈值，那么模块420在614处确定PM传感器温度并在618处确定传感器温度是否大于或等于保护温度设定点。

[0077] 如果PM传感器温度小于保护温度设定点，那么模块420返回到614直到温度至少等于保护温度设定点为止。如果PM传感器温度等于或大于保护温度设定点，那么模块420在622处确定加热器功率模块412的电压输出以将PM传感器温度维持在保护温度设定点。提供电压输出作为在方法500的506处的确定的功率电压输出。在626处，模块420停用PM传感器
149的保护加热模式并返回到方法500。更具体地，模块420可以指示温度模式模块404停用保护加热模式。响应于停用，一旦排气温度高于估计的露点时，温度模式模块可停用保护加热模式。

[0078] 参见图7，示出了示例性再生加热操作方法700的流程图。诊断模块420可执行方法700且可在方法500的510处开始该方法700。在702处，模块420启动PM传感器的再生模式。例如，模块420可请求温度模式模块404在再生模式下操作PM传感器148。

[0079] 在706处，模块420确定排气流过排气处理系统108的流动特性，并在710处确定所确定的流动特性是否大于或等于流速阈值。如果所确定的流动特性小于流速阈值，那么模块420返回到706直到流动特性达到流速阈值为止。如果所确定的流动特性大于或等于流速阈值，那么模块420在714处确定PM传感器温度并且在718处确定传感器温度是否大于或等于再生温度设定点。

[0080] 如果PM传感器温度小于再生温度设定点，那么模块420返回到714直到温度至少等于再生温度设定点为止。如果PM传感器温度等于或大于再生温度设定点，那么模块420在722处确定加热器功率模块412的电压输出以将PM传感器温度维持在再生温度设定点。提供电压输出作为在方法500的522处的确定的再生电压输出。在726处，模块420停用PM传感器
149的再生模式并返回到方法500。更具体地，模块420可以指示温度模式模块404停用再生模式。一旦PM传感器148为洁净，温度模式模块404就可停用再生模式。

[0081] 前述描述在本质上仅仅是示例性的，并且决不旨在限制本发明及其应用或使用。本发明的广泛教导可以通过各种形式来实现。因此，虽然本发明包括了特定示例，但是本发明的真实范围不应局限于此，因为其他修改将根据研读附图、说明书和随附权利要求而变得显而易见。如本文所用，短语A、B和C的至少一个应被解释为表示逻辑(A或B或C)，其使用非排他性的逻辑或，且不应被解释为表示“A的至少一个、B的至少一个及C的至少一个”。应理解，在不改变本发明的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以按不同顺序(或同时地)执行。

[0082] 在本申请中，包括以下定义，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”替换。术语“模块”可以包括以下或是指以下的一部分：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或模拟/数字混合离散电路；数字、模拟或模拟/数字混合集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或成组)；存储由处理器电路251执行的代码的存储器电路(共享、专用或成组)；其他的提供所描述功能的合适的硬件部件；或者上述的一些或全部的组合，诸如在片上系统内等。

[0083] 模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括有线或无线接口，其连接至局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或它们的组合。本发明的任何给定模块的功能可以分配在多个经由接口电路连接的模块中。例如，多个模块可以使得负载平衡。在进一步的示例中，服务器(也称为远端或云)模块可以为客户端模块完成一些功能。

[0084] 如上文所用，术语代码可以包括软件、固件和/或微码，可以指程序、例行程序、功能、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包含单个处理器电路，其执行来自多个模块的一些或全部代码。术语成组处理器电路包含处理器电路，其结合附加的处理器电路，执行来自一个或多个模块的一些或全部代码。多个处理器电路的的引用包含离散模上的多个处理器电路、单个片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个芯、单个处理器电路的多个线程、或以上的组合。术语共享存储器电路包含单个存储器电路，其存储来自多个模块的一些或全部代码。术语成组存储器电路包含存储器电路，其结合附加的存储器，存储来自一个或多个模块的一些或全部代码。

[0085] 术语存储器电路为术语计算机可读介质的子集。如本文所用，术语计算机可读介质不包含通过介质(诸如通过载波等)传播的瞬时电子或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可以看成是有形的、非瞬时的。非瞬时有形计算机可读介质的非限制性示例为非易失性存储器电路(诸如闪存电路、可擦可编程只读存储器电路，或掩模只读存储器电路)、易失性存储器电路(诸如静态随机访问存储器电路或动态随机访问存储器电路)、磁存储介质(诸如模拟或者数字磁带或硬盘驱动器)，以及光学存储介质(诸如CD、DVD或蓝光盘)。

[0086] 本申请中描述的设备及方法可以部分或完全地由专用计算机实施，通过配置通用计算机以执行一种或多种嵌入计算机程序的特定功能，创造该专用计算机。以上所述的功能块、流程部件及其他元件用作软件规范，其可通过技术人员或程序员的常规作业翻译为计算机程序。

[0087] 计算机程序包括处理器可执行指令，其存储在至少一个非瞬时的、有形的计算机可读介质上。计算机程序也可以包括或者可以依赖于所存储的数据。计算机程序可以包含与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定装置交互的装置驱动程序、一个或多个操作系统、用户应用、后台服务、后台应用程序等等。

[0088] 计算机程序可包括：(i)待解析的描述性文本，诸如HTML(超文本标记语言)或XML(可扩展标记语言)，(ii)汇编代码，(iii)通过编译器由源代码生成的目标代码，(iv)由解释器执行的源代码，(v)由即时编译器编译和执行的源代码等等。仅作为示例，源代码可使用来自以下语言的语法进行编写，包括C、C++、C#、Objective C、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、 HTML5、Ada、ASP(动态服务器页面)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、 Lua和

[0089] 权利要求中没有引用元件意欲为35U.S.C.§112(f)的意义中的装置加功能，使用短语“用于……的装置”明确地表示元件，或者在方法权利要求的情况下，使用短语“用于……的操作”或“用于……的步骤”除外。

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