專利名稱：用于濕度傳感器診斷的方法和系統的制作方法
用于濕度傳感器診斷的方法和系統
技術領域：
本發明涉及用于車輛發動機系統中的濕度傳感器的診斷。
背景技木發動機系統可以配置有排氣再循環(EGR)系統，排氣中的至少一部分經排氣再循環系統可以再循環至發動機進氣。可以在發動機系統中連接多種傳感器以估算傳輸至發動機的EGR的量。這些可以包括，例如多種溫度、壓力、氧氣和濕度傳感器。由于EGR估算的精度依賴于多種傳感器的正確的工作，會使用周期性的傳感器診斷。 在美國專利7，715，976中說明了一種診斷濕度傳感器的示例方法。其中，基于在進氣歧管中的第一濕度傳感器估算的進氣濕度和在排氣歧管中的第二濕度傳感器估算的排氣濕度和位于該發動機外部的第三濕度傳感器估算的環境濕度的比較確定濕度傳感器的劣化。在多種預期所有傳感器讀數為大體相等的エ況期間(例如在EGR閥關閉的發動機不加燃料的エ況期間)，會比較傳感器讀數。如果三個濕度傳感器的讀數差別大于閾值，可以確定濕度傳感器劣化。例如，如果環境濕度和排氣濕度大體相等，而進氣濕度與它們的差異大于閾值量，可以確定進氣濕度傳感器的劣化。然而發明人在此認識到這種途徑的ー個潛在問題。確定任何ー個濕度傳感器的劣化的精確度可取決于其他濕度傳感器的正常工作。另外發動機控制可不需要多個濕度傳感器。例如，發明人在此已經認識到，甚至在雙進氣通道系統中，可以利用非対稱濕度感測有效地以降低的排放運轉發動機。
發明內容因此，在一個示例中，可以通過運轉具有濕度傳感器的發動機的方法而至少部分解決上述問題。在一個實施例中，該方法包括，基于自從發動機冷起動后的時間段中進氣的相対濕度和溫度的每個變化而指示濕度傳感器的劣化。例如，在發動機冷起動期間，可以通過進氣歧管溫度傳感器估算發動機進氣溫度而通過濕度傳感器估算進氣相対濕度。可以監控自從發動機冷起動后的時間段的進氣溫度和濕度。循環周期可以基于發動機エ況，例如排氣催化劑溫度。在一個示例中，可以監控進氣溫度和濕度直至排氣催化劑溫度穩定或者達到閾值溫度(例如，起燃溫度)。由于發動機自從冷起動后在循環期間變暖，進氣溫度開始上升。由于相對濕度為在特定溫度下每區域的水蒸氣的比例，預期相対濕度將隨進氣溫度的變化而改變。發動機控制器可比較由濕度傳感器估算的相対濕度的變化和由溫度傳感器估算的進氣溫度的變化。如果相對濕度的變化與氣溫的變化(可以確定濕度變化和溫度變化的差別或比例)不成比例，可以確定濕度傳感器的劣化且可以設定相應的診斷代碼。換句話說，通過利用濕度傳感器產生的溫度效應，可以將合適的濕度傳感器運行與溫度變化相關聯。根據本發明的一個實施例，其中指示包括如果濕度變化與溫度變化的比值低于閾值和/或如果濕度變化與壓カ變化的差值高于閾值指示劣化。
根據本發明一個實施例，其中時間段基于排氣催化劑溫度，該時間段隨著排氣催化劑溫度和閾值溫度之間的差值的升高而增加。根據本發明的一個實施例，其中發動機冷起動エ況包括該排氣催化劑溫度低于起燃溫度。根據本發明一個實施例，其中排氣經由包括EGR閥的EGR回路從發動機排氣中再循環至發動機進氣，其中調節再循環的排氣量包括調節EGR閥的位置。根據本發明一個實施例，其中調節包括如果該濕度傳感器 未劣化則基于濕度傳感器的輸出調節EGR閥的位置；以及如果該濕度傳感器劣化則基于最大濕度調節EGR閥的位置，該最大濕度基于發動機エ況而計算。根據本發明的另一方面，提供一種發動機系統，包括第一和第二并列進氣通道，其均包括渦輪增壓器壓縮器；第一和第二并列排氣通道，其均包括渦輪增壓器渦輪；濕度傳感器和溫度傳感器，其均僅位于第一通道中；以及控制器，其配置用于響應于自從發動機冷起動的時間段內的濕度變化相對于溫度變化指示濕度傳感器劣化。根據本發明的一個實施例，其中系統進一歩包括第一低壓EGR回路，其用于再循環來自渦輪下游的第一并列排氣通道的排氣至壓縮器上游的第一并列進氣通道中；第二低壓EGR回路，其用于再循環來自渦輪下游的第二并列排氣通道的至少一部分排氣至壓縮器上游的第二并列進氣通道中；第一高壓EGR回路，其用于再循環來自渦輪上游的第一并列排氣通道中的至少一部分排氣至壓縮器下游的第一并列進氣通道中；以及第ニ高壓EGR回路，其用于再循環來自渦輪上游的第二并列排氣通道中的至少一部分排氣至壓縮器下游的第二并列進氣通道中。根據本發明的一個實施例，其中指示包括響應于自發動機冷起動后的時間段內由濕度傳感器估算的濕度的變化與由溫度傳感器估算的溫度變化不成比例而指示傳感器的劣化。根據本發明的一個實施例，其中該控制器進ー步配置用于響應于沒有濕度傳感器劣化的指示再循環第一量的排氣穿過第一和第二低壓EGR回路，該第一量基于該濕度傳感器的濕度輸出；響應于濕度傳感器劣化的指示再循環第二、不同量的排氣穿過第一和第ニ低壓EGR回路，該第二量基于最大濕度假設。根據本發明的一個實施例，其中系統進ー步包括排氣催化劑，其中該時間段基于排氣催化劑的溫度，該時間段隨著排氣催化劑的溫度和閾值溫度的差值的上升而增加。應當理解提供上述說明以簡單的形式介紹一系列將在下面詳細描述部分進ー步說明的概念。其并不意味著識別權利要求主題的關鍵或者重要的特征，本發明的范圍唯一由權利要求書限定。進ー步的，權利要求主題不限于解決任何上述或者本說明書任何部分的缺點的實施。
圖I顯示了ー個示例發動機系統和關聯EGR系統的示意圖。圖2顯示了圖I的發動機系統的燃燒室的示意圖。圖3顯示了基于圖I的濕度傳感器用于調整發動機EGR流量的高級流程圖。圖4-5顯示了說明用于基于進氣溫度或者壓カ指示濕度傳感器劣化的示例程序的高級流程圖。圖6-7顯示了用于基于圖4-5的程序指示濕度傳感器劣化的示例圖。
具體實施方式下述說明涉及用于診斷連接在發動機系統(圖1-2)中的濕度傳感器的系統和方法。基于進氣相対濕度(如通過濕度傳感器所確定的)，可以調整再循環至發動機進氣的EGR流量(圖3)。進ー步的，可以周期性地診斷濕度傳感器。具體地，在選擇エ況期間，濕度傳感器的濕度輸出可以與進氣壓カ或者溫度作比較。基于估算的相対濕度中的變化和估算的進氣溫度或壓カ的變化的相互關系，可以指示濕度傳感器劣化。 在一個示例中發動機控制器可配置用于執行診斷程序(例如圖4所描述的)以基于響應于由EGR節流閥的臨時關閉所產生的進氣壓力變化的相対濕度變化識別濕度傳感器的劣化。在另ー個示例中，控制器可以執行診斷程序(如圖5所描述的)以基于響應于自從發動機冷起動后的時間段內進氣溫度變化的濕度變化識別濕度傳感器劣化。在圖6-7中說明了可用于識別濕度傳感器劣化的示例圖表。這樣，不依賴于額外的濕度控制器可以診斷濕度傳感器劣化。圖I顯示了包含多缸內燃發動機10和雙渦輪增壓器120和130的渦輪增壓發動機系統100的示例的示意圖。如一個非限制性示例，發動機系統100可以作為乘用車輛的推進系統的一部分。發動機系統100可以經由進氣通道140接收進氣。進氣通道140可以包括空氣濾清器156和EGR節流閥230。發動機系統100可以為分體式發動機系統，其中進氣通道140在EGR節流閥230下游分支為第一和第二并列的進氣通道，每個都包括渦輪增壓器壓縮器。具體地，至少一部分進氣經由第一并列進氣通道142導入至渦輪增壓器120的壓縮器122且至少進氣中的另外一部分經由進氣通道140的第二并列進氣通道144導入渦輪增壓器130的壓縮器132。通過壓縮器122壓縮的總進氣的第一部分可以經由第一并列分支進氣通道146供給至進氣歧管160。這樣，進氣通道142和146形成了發動機進氣系統的第一并列分支。類似地，總進氣的第二部分可以經由壓縮器132壓縮，其可以經由第二并列分支進氣通道148供給至進氣歧管160。因此，進氣通道144和148形成了發動機進氣系統的第二并列分支。如圖I所示的，來自進氣通道146和148的進氣在到達進氣歧管160之前可以經由共用進氣通道149而再合井，從而進氣可以被提供至發動機。第一 EGR節流閥230可以位于第一和第二并列進氣通道142和144上游的發動機進氣中，而第二進氣節流閥158可以位于第一和第二并列進氣通道142和144下游和在第一和第二并列分支進氣通道146和148下游(例如在共用進氣通道149)發動機進氣中。在一些示例中，進氣歧管160可以包括用于估算歧管壓力(MAP)的進氣歧管壓カ傳感器182和/或用于估算歧管空氣溫度(MCT)的進氣歧管溫度傳感器183，其各自與控制器12通信。進氣通道149可以包括空氣冷卻器154和/或節氣門(例如第二節流閥158)。可以通過控制系統經由可通信地與控制器12相連的節氣門執行器(未顯示)調節節流閥158的位置。可以提供防喘振閥152以經由旁通道150選擇性地旁通渦輪增壓器120和130壓縮器機級。如ー個示例，當壓縮器上游的進氣壓カ達到閾值時防喘振閥152可以打開以使氣流流穿旁通道150。發動機10可以包括多個汽缸14。在此描述的示例中，發動機10包括V-型構造排布的6個汽缸。具體地，該6個汽缸排布為兩個組13和15，每個組包含3個汽缸。在可替代的示例中，發動機10可以包括兩個或多個汽缸，例如4，5，8，10或更多汽缸。這些多種汽缸可以平均分組并以各種構造排布，例如V型、直列、水平對置等。每個汽缸14可以配置燃料噴射器166。在此描述的不例中，燃料噴射器166可以配置為基于進氣道的燃料噴射器。在下面圖2中描述了單個汽缸14的進ー步細節。經由共用進氣道149提供至每個汽缸14 (在此也被稱為燃燒室14)的進氣可以用于燃料燃燒且燃燒的產物可以隨后經由特定汽缸組的并列的排氣通道而排出。在此描述的示例中，發動機10的第一汽缸組13可以經由第一并列排氣通道17排出燃燒產物且第二汽缸組15可以經由第二并列排氣通道19排出燃燒產物。第一和第二并列排氣通道17和19中每ー個可以進一歩包括渦輪增壓器渦輪。具體地，經由排氣通道17排出的燃燒產物能夠被引導穿過渦輪增壓器120的排氣渦輪124，排氣渦輪124相應地可以 經由軸126提供機械功至壓縮器122以便對進氣提供壓縮。可替代地，通過廢氣門128控制，流穿排氣通道17的部分或者全部排氣可以經由渦輪旁通道123旁通過渦輪124。類似地，經由排氣通道19排出的燃燒產物能夠被引導穿過渦輪增壓器130的排氣渦輪134，排氣渦輪134相應地可以經由軸136提供機械功至壓縮器132以便向流穿發動機進氣系統的第二分支的進氣提供壓縮。可替代地，通過廢氣門138控制，流穿排氣通道19的部分或者全部排氣可以經由渦輪旁通道133繞過渦輪134。在一些示例中，排氣渦輪124和134可以配置為可變幾何渦輪，其中控制器12可以調整渦輪葉輪片(或者葉片)以改變從排氣流中獲得的和傳送至各自的壓縮器的能量水平。可替代地，排氣渦輪124和134可以配置為可變截面噴嘴渦輪，其中控制器12可以調整渦輪噴嘴的位置以改變從排氣流中獲得的和傳送至各自的壓縮器的能量水平。例如，控制系統可以配置為經由各自的執行器獨立地改變排氣渦輪124和134的葉片或者噴嘴位置。在第一并列排氣通道17中的排氣可以經由分支并列排氣通道170導入至大氣而在第二并列排氣通道19中的排氣可以經由分支并列排氣通道180導入至大氣。如進ー步在圖2中詳細說明的，排氣通道170和180可以包括ー個或多個排氣后處理設備，例如催化齊U，和ー個或多個排氣傳感器。發動機10可以進一歩包括一個或多個排氣再循環(EGR)通道或者回路，用于再循環來自第一和第二并列排氣通道17和19和/或第一和第二并列分支排氣通道170和180的至少一部分排氣至第一和第二并列進氣通道142和144，和/或并列分支進氣通道146和148。這些可以包括用于提供高壓EGR(HP-EGR)的高壓EGR回路和低壓EGR(LP-EGR)的低壓EGR回路。在一個示例中，可以在渦輪120，130沒有提供增壓時提供HP-EGR，而可以在提供渦輪增壓時和/或當排氣溫度高于閾值時提供LP-EGR。在又一些示例中，可以同時提供HP-EGR 和 LP-EGR 兩者。在此描述的示例中，發動機10可以包括用于再循環來自位于渦輪124下游的第一分支并列排氣通道170的至少一部分排氣至壓縮器122上游的第一并列進氣通道142中。類似地，發動機可以包括用于再循環來自位于渦輪134下游的第二分支并列排氣通道180的至少一部分排氣至壓縮器132上游的第二并列進氣通道144中。第一和第二 LP-EGR回路202和212可以包括用于控制通過回路的EGR流量(即再循環的排氣的量)的各自的LP-EGR閥204和214，以及用于降低再循環至發動機進氣之前流穿各自的EGR回路的排氣的溫度的各自的充氣冷卻器206和216。在某些情況下，充氣冷卻器206、216還可以用于在排氣進入壓縮器之前加熱流穿LP-EGR回路202、212的排氣以防止水滴沖擊壓縮器。發動機10可以進一歩包括第一高壓EGR回路208用于再循環來自位于渦輪124上游的第一并列排氣通道17的至少一部分排氣至壓縮器122下游的第一分支并列進氣通道146。類似地，發動機可以包括第二高壓EGR回路218用于再循環來自位于渦輪134上游的第二并列排氣通道19的至少一部分排氣至壓縮器132下游的第二分支并列排氣通道148。可以經由各自的HP-EGR閥210和220控制流穿HP-EGR回路208和218的EGR流量。可以在EGR節流閥230下游的僅一個并列進氣通道中(在此描述為在第一并列進氣通道142中而沒有在第二并列進氣通道144中)包含濕度傳感器232和壓カ傳感器234。濕度傳感器232可以配置用于估算進氣的相対濕度。壓カ傳感器234可以配置用于估算進氣的壓力。在一些實施例中，在位于EGR節流閥230下游的相同的并列進 氣通道中還可以包含溫度傳感器。如圖3-5所示，發動機控制器可以基于隨著進氣壓カ或進氣溫度變化與濕度傳感器輸出的相対濕度之間的相對關系確定濕度傳感器是正常還是劣化。如果濕度傳感器正常工作，可以基于濕度傳感器的輸出調節經由HP-EGR和/或LP-EGR回路再循環至發動機進氣的排氣量。例如，可以確定由濕度傳感器感測的相対濕度等同的EGR，可以相應地分別調節LP-EGR閥204和214和/或HP-EGR閥位置以提供需求的LP-EGR和/或HP-EGR。作為對比，如果濕度傳感器劣化，發動機控制器可以假定最大濕度條件(基于發動機エ況)，計算等同EGR，并相應調節LP-EGR和/或HP-EGR閥。通過基于僅ー個進氣分支中的單個濕度傳感器的輸出調節流入至分體式發動機系統的兩個進氣分支的EGR，用于發動機EGR控制的所需傳感器數量可以減少而不會妥協EGR控制的精度。由于不需在每個進氣通道分支中的專用濕度傳感器，(盡管在替代實施例中如果需求可以提供額外的濕度傳感器)，可以達到減少零部件的優勢。可以經由與閥挺桿相連的液壓驅動的提升器，或者經由凸輪輪廓線變換裝置(其中使用了凸輪凸角)調節每個汽缸14的進氣和排氣門的位置。在這個示例中，可通過利用凸輪驅動系統的凸輪驅動控制每個汽缸14中的至少進氣門。具體地，進氣門凸輪驅動系統25可以包括ー個或多個凸輪且可以利用進氣門和/或排氣門的可變凸輪正時或者升程。在替代實施例中，可通過電動氣門驅動控制進氣門。類似地，可以通過凸輪驅動系統或者電動氣門驅動控制排氣門。可以通過包括控制器12的控制系統15以及通過來自車輛駕駛員經由輸入設備(未顯不)的輸入至少部分控制發動機系統100。控制系統15顯不為從一系列傳感器16 (在此描述了多種示例)接收信息并發送控制信號至一系列驅動器81中。如ー個示例，傳感器16可以包括濕度傳感器232、進氣壓力傳感器234、MAP傳感器182、以及MAT傳感器183。在一些示例中，共用進氣通道149可以包括用于估算節氣門進氣ロ壓カ(TIP)的節氣門進氣ロ壓力傳感器(TIP)和/或用于估算節氣門空氣溫度(TCT)的節氣門進氣ロ溫度傳感器。在其他的示例中，ー個或多個EGR通道可以包括用于確定EGR流動特性的壓力、溫度、空氣-燃料比傳感器。在下面結合圖2詳述了另外的系統傳感器和驅動器。如另ー個示例，驅動器81可以包括燃料噴射器166、HP-EGR閥門210和220、LP_EGR閥門204和214、節流閥158和230、以及廢氣門128、138。其他驅動器，例如多種額外的閥門可以與發動機系統100種多個位置相連。控制器12可以從多個傳感器中接收輸入數據，處理該輸入數據，并響應于該處理的輸入數據基于編程在其中的對應的一個或多個程序的指令或編碼觸發該驅動器。將參照圖3-5在此描述示例控制程序。圖2描述了內燃發動機10的汽缸或燃燒室的示例實施例。發動機10可以從控制器12接收控制參數以及經由輸入設備192(例如加速踏板和用于產生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器194)從車輛駕駛員190接收輸入。發動機10的汽缸(在此也稱為“燃燒室”)14可以包括在其內設置有活塞238的燃燒室壁236。活塞238可以與曲軸240相連使得活塞的往復動作被轉換為曲軸的旋轉動作。曲軸240可經由傳動系統與乘用車輛的至少ー個驅動輪相連。進ー步地，起動電機可以經由飛輪與曲軸240相連以執行發動機10的起動運行。汽缸14可以經由一系列進氣通道242，244和246接收進氣。進 氣通道246可以與發動機10的除了汽缸14之外的其他汽缸相連通。在一些實施例中，一個或多個進氣通道可以包括增壓設備例如渦輪增壓器280。例如圖2示出了發動機10配置有包含布置在進氣通道242和244之間的壓縮器282的渦輪增壓器，以及沿著排氣通道248布置的排氣渦輪284。壓縮器282可至少部分通過排氣渦輪284經由軸286驅動，其中增壓設備配置為渦輪增壓器。節氣門158包括沿著發動機的進氣通道設置的節流板164用以改變提供至發動機汽缸的進氣流率和/或壓力。例如，如圖2所示節氣門158可以設置于壓縮器282的下游，或者可替代地設置在壓縮器的上游。排氣通道248可以從除了汽缸14之外的發動機10的其他汽缸接收排氣。排氣傳感器228顯示為與位于排放控制裝置278上游的排氣通道248相連。傳感器228可以選自多個用于提供排氣空氣/燃料比的合適的傳感器，例如線性氧傳感器或者UEGO (通用或寬域排氣氧氣傳感器)、兩態氧氣傳感器或者EGO (如所描述的)、HEG0 (加熱EGO) ,NOx, HC或CO傳感器。排放控制裝置278可以為三元催化劑(TWC) ,NOx捕集器、多種其他排放控制裝置或者其組合。可以由位于排氣通道248中的ー個或多個溫度傳感器(未顯示)估算排氣溫度。可替代地，可以基于發動機エ況(例如速度、負荷、空-燃比(AFR)、火花延遲等)推算排氣溫度。進ー步地，可以通過一個或多個排氣傳感器228計算排氣溫度。應當理解，可替代地，排氣溫度可以由在此列出的溫度估算方法的組合而估算得出。發動機10的每個汽缸可以包括ー個或多個進氣門和ー個或多個排氣門。例如，汽缸14顯示為包含位于汽缸14的上部區域的至少ー個進氣提升閥250和至少ー個排氣提升閥256。在一些實施例中，發動機10的每個汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸上部區域的至少兩個進氣提升閥和至少兩個排氣提升閥。汽缸14的氣門可以經由與閥門推桿相連的液壓驅動提升器或者經由凸輪輪廓線變換裝置停用，其中利用沒有升程的凸輪凸角用于停用閥門。在此示例中，可以通過凸輪驅動經由相應的凸輪驅動系統251和253控制進氣門250和排氣門256的停用。凸輪驅動系統251和253均可以包括ー個或多個凸輪且可以利用一個或多個可以通過控制器12操作的凸輪輪廓線變換(CPS)系統、可變凸輪正時(VCT)系統、可變氣門正時系統(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統以改變氣門運行。在可替換的實施例中，可以通過電動氣門驅動控制進氣和/或排氣門。在一個示例中，汽缸14可以包括經由包含VCT系統的凸輪驅動控制的進氣門和經由電動氣門驅動控制的排氣門。
在一些實施例中，發動機10的姆個汽缸可以包括用于發起燃燒的火花塞292。在選擇的運行模式下，點火系統290可以響應來自控制器12的火花提前信號SA經由火花塞292提供點火火花至燃燒室14中。然而，在一些實施例中，火花塞292可以省略，例如其中發動機10可以通過自動點火或者通過燃料噴射(可能是ー些柴油發動機的情況下)而發動燃燒。在一些實施例中，發動機10的每個汽缸可以配置有用于提供燃料的燃料噴射器。如一個非限制性不例，汽缸10顯不為包括ー個燃料噴射器166。燃料噴射器166顯不為直接與汽缸14相連以便與經由電子驅動器168從控制器12接收的信號FPW-I的脈沖寬度成比例地直接向其中噴射燃料。這樣，燃料噴射器166以已知為直接噴射(在此后也稱為“DI”)的方式提供燃料至燃燒汽缸14。可替代地，噴射器可以位 于頂部并接近進氣門處以改善混合。燃料可以從包括燃料箱、燃料泵和燃料軌道的高壓燃料系統8傳輸至燃料噴射器166。可替代地，可以通過單級燃料泵以低壓傳輸燃料，在這種情況下，在壓縮沖程期間相比利用高壓燃料系統可以更加限制直接燃料噴射正吋。進ー步地(未顯示出)，燃料箱可以具有用以提供信號至控制器12的壓カ傳感器。應當理解，在一個可替代的實施例中，噴射器166可以為提供燃料至汽缸14上游的進氣道中的進氣道噴射器。在圖2中控制器12顯示為微型計算機，包括微處理単元106，輸入/輸出端108，用于可執行程序和校準值的電子存儲媒介在此具體示例中顯示為只讀存儲器(ROM)芯片110、隨機存儲器(RAM) 112、保活存儲器(KAM) 114和數據總線。存儲媒介只讀存儲器110可編程有計算機可讀數據代表的由處理器102可執行的指令，其用于執行下面描述的方法或者其他預期但未明確列出的變形。控制器12可從與發動機10相連的傳感器接收各種除了之前討論的那些信號之外的信號，包括來自質量空氣流量傳感器231的感應質量空氣流量(MAF);來自與冷卻套118相連的溫度傳感器116的發動機冷卻劑溫度(ECT);來自與曲軸240相連的霍爾效應傳感器260 (或者其他類型的)表面點火感測信號(PIP);來自節氣門位置傳感器的節氣門位置(TP)以及來自傳感器182的絕對歧管空氣壓カ信號(MAP)的測量值。可以通過控制器12從PIP信號產生發動機速度信號RPM。進ー步地，還可以基于PIP信號識別曲軸位置以及曲軸加速度，和曲軸擺動。可以利用來自歧管壓カ傳感器182的歧管空氣壓カ信號MAP以提供進氣歧管中的真空或壓カ的指示。進ー步地，如在此指出的，可以基于其他運行參數，例如基于MAF和RPM估算歧管壓カ。發動機10進ー步包括濕度傳感器232。濕度傳感器可以監測經由進氣通道242進入進氣歧管的空氣的水蒸氣濃度。如之前所描述的，濕度傳感器232可以位于EGR節氣門(230，圖I)的下游但是位于進氣節氣門158的上游。基于EGR節氣門230和LP-EGR，以及HP-EGR閥(圖I)的位置，由濕度傳感器產生的相対濕度讀數指示了新鮮空氣的濕度或者新鮮空氣和再循環排氣的混合物的濕度。如上所述，圖2顯示了多汽缸發動機的僅ー個汽缸，且每個汽缸可類似地包含各自的ー組進氣/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。圖3示出了用于基于進氣的相対濕度調節ー個或多個EGR閥(例如EGR節流閥，LP-EGR閥和/或HP-EGR閥)以提供所需求的再循環排氣量(EGR)的示例程序300。程序確定等同于如位于EGR節流閥下游的進氣道中的濕度傳感器估算的相対濕度的EGR的量。具體地，利用進氣中的水蒸氣濃度，通過利用質量守恒等式可以產生等同的EGR量的精確的指示。基于等同于確定的濕度的EGR量，調節ー個或者多個EGR閥的位置以提供需求的EGR流量。在302處，程序包括估算和/或測量發動機運轉參數。這些可以包括，例如，點火火花正時、空燃比、發動機轉速、扭矩需求、催化劑溫度、燃料類型等。在304處，可以基于估算的發動機エ況確定需求的EGR量。這些可以包括確定再循環至發動機進氣(例如，在分體式發動機系統中從并列的排氣通道至各自的并列進氣通道中)中的排氣的量、流量和溫度。這可以進ー步包括確定是否將以LP-EGR流、HP-EGR流或者其組合提供所需求的EGR的量。在306處，可以確定濕度傳感器是否為正常工作。這樣，可以利用診斷程序(例如參考圖4-5展開描述的)周期性地診斷濕度傳感器。如果濕度傳感器為正常工作，則在308處，可以接收濕度傳感器輸出。這樣，由于濕度傳感器位于排氣進入EGR系統 處的上游，濕度傳感器的濕度讀數指示了(新鮮)進氣的水蒸氣濃度。在310處，可以應用質量守恒等式(即質量守恒定律)于接收的濕度讀數以確定進氣的濕度等同的EGR量，并相應地確定將傳輸的排氣分數。在一個示例中，基于質量守恒等式，進ー步基于水和EGR的比熱的比，質量為I %的水可以確定為等同于1.7^^々EGR。在312處，如果確定濕度傳感器未劣化，可以基于濕度傳感器的輸出而調節從發動機排氣再循環至發動機的排氣的量。具體地，可以基于來自濕度傳感器輸出計算的濕度等同的EGR量調節ー個或多個EGR閥的位置以提供需求的EGR量。該ー個或多個被調節的EGR閥可以包括ー個或多個EGR節流閥、LP-EGR閥(用于調節提供的LP-EGR的量)、以及HP-EGR閥(用于調節提供的HP-EGR的量)。具體地，可以調節該ー個或多個EGR閥以提供EGR量(例如利用排氣和/或進氣)的差異。在一個示例中，相対濕度可以為40%。可以將發動機校準在特定濕度且可以基于水的量高于或者低于在特定濕度水平(即40%)的基準水濃度而增加或減少計劃的EGR量。相反，在320處，響應于濕度傳感器的劣化的指示(在306處接收的)，可以基于最大濕度假設調節至發動機的EGR流量。也就是，可以基于發動機エ況(例如，基于環境溫度和壓カ條件)確定最大相対濕度且可以確定最大假設濕度等同的EGR量。相應地，在322處，可以調節該ー個或多個EGR閥的位置以提供EGR量的差異。這樣，估算的進氣相對濕度還指示了在渦輪增壓器的壓縮器的入口和出口處以及充氣冷卻器出口和歧管中的冷凝的可能性。因此，如果濕度傳感器劣化，可以設置需求的EGR為不發生冷凝的值。通過基于假定的最大(例如100% )相対濕度調節傳輸的EGR，可以減少在發動機系統中(特別是在壓縮器和在EGR回路中)的冷凝。在一個示例中，濕度傳感器可以包括在具有第一和第二并列進氣通道的分體式發動機系統中，每個進氣通道連接至不同的汽缸組。濕度傳感器可以位于第一或者第二進氣通道中。在此，可以基于單個濕度傳感器的輸出而調節流至進氣通道兩者中(隨后進入不同的汽缸組)的EGR。通過減少控制發動機所需的濕度傳感器的數量，在不必妥協EGR確定和流量控制的精度的情況下，在發動機系統中可以達到減少零部件的優勢。現在轉到圖4，描述了基于進氣壓カ的診斷濕度傳感器的示例診斷程序400。在402處，可以估算和/或測量發動機エ況。這些可以包括，例如進氣壓力、溫度、濕度、發動機轉速、需求扭矩等。在404處，可以關閉第一EGR節流閥而同時打開第二進氣節流閥。也就是，EGR節流閥臨時關閉而通過打開空氣進氣節流閥而瞬時地補償扭矩擾動。這樣，EGR節流閥可以全部關閉或部分關閉。在一個示例中，可以基于發動機エ況而關閉EGR節流閥一段時間。在另ー個示例中，可以通過調節閥的工作周期而關閉EGR節流閥，閥的エ作周期基于發動機エ況而調節。在406處，可以確定由EGR節流閥的關閉導致的每個進氣壓カ的變化和進氣相對濕度的變化。進氣相対濕度的變化可以基于位于EGR節流閥下游的濕度傳感器的輸出，而進氣壓力的變化可以基于連接在EGR節流閥下游的進氣通道中的壓カ傳感器的輸出。在一個示例中，當節流閥關閉時可以估算起始濕度和壓カ且當節流閥再次打開時可以估算最終濕度和壓力，從而可以相應地計算濕度和壓カ的變化。在408處，可以執行響應于EGR節流閥關閉引起的相対濕度的變化(ΛΗ)和引起的進氣壓力的變化(ΛΡ)的比較。在一個示例中，該比較可包括確定濕度變 化和壓カ變化的比。在另ー個示例中，該比較可以包括確定濕度變化和壓カ變化的差值(例如絕對差值)。如果壓カ變化和濕度變化的比高于閾值，隨后在410處，可以確定濕度傳感器正常工作且濕度傳感器的輸出可靠。相反，如果該比值小于閾值，隨后在412處，可以確定濕度傳感器的劣化。相應地，在414處，可以設定診斷編碼。進ー步地，如之前在圖3描述的(在320-322處)，在沒有可靠濕度傳感器輸出的情況下，可以基于最大濕度條件的假設調節EGR流量，以減少發動機系統中的冷凝。在可替代的示例中，可以響應于壓カ變化和濕度變化的差值(例如絕對差值)高于閾值而指示濕度傳感器的劣化。這樣，通過將預期濕度變化關聯于壓カ變化，可以在不要求額外的濕度傳感器的情況下精確地確定濕度傳感器劣化。在示例圖6中顯示了基于壓カ的濕度傳感器診斷的示例。圖600描述了在606處的EGR節流閥位置，在602處的進氣壓カ變化以及在604處的進氣濕度的相應變化。在tl處，EGR節流閥可以關閉持續直至t2的時間段。同樣，壓カ傳感器和濕度傳感器都位于EGR節流閥下游的進氣道中。因此，響應于EGR節流閥關閉，來自壓カ傳感器的壓カ輸出可開始減小。由于進氣的相対濕度是基于進氣壓力的，預期壓力降低會引起濕度傳感器的相対濕度輸出的成比例的降低。如所描述的，在tl和t2之間，如濕度傳感器估算的由閥門關閉引起的相対濕度變化WH)與如壓カ傳感器估算的由閥門關閉引起的壓カ變化(ΛΡ)成比例，指示了濕度傳感器正常工作。響應于節流閥后續在t2處開啟，進氣壓カ可以開始増加，相應地，如所預期的濕度也開始升高。在另ー時間t3處，EGR節流閥可以關閉直至t4的時間段。在此，響應于EGR節流閥關閉，進氣壓カ開始降低，然而，估算的濕度沒有實質的變化。因此，響應于由濕度傳感器估算的濕度變化與由壓カ傳感器估算的壓力變化不成比例，當節流閥關閉時，發動機控制器在t4處可確定濕度傳感器劣化并設定診斷編碼。現在轉到圖5，描述了用于基于進氣溫度診斷濕度傳感器的示例診斷程序500。在502處，可以確定發動機處于冷起動エ況。這樣，如果排氣催化劑溫度低于起燃溫度和/或如果發動機在閾值時間段內沒有啟動則可以確定冷起動エ況。如果沒有確定發動機冷起動，程序可以終止。在504處，可以估算和/或測量發動機エ況。這些可以包括，例如進氣壓力、溫度、濕度、發動機轉速、需求扭矩等。
在506處，可以監視自發動機冷起動后的特定時間段內的進氣充氣溫度。可以通過位于第一 EGR節流閥下游的發動機進氣道中的溫度傳感器而估算進氣充氣溫度。在508處，可以監視相同時間段內的進氣濕度。可以通過位于第一 EGR節流閥下游的發動機進氣中的濕度傳感器估算進氣相対濕度。這樣，可以基于發動機エ況而調節監視溫度和濕度的時間段。例如，可以持續監視進氣溫度和濕度直至排氣催化劑溫度穩定和/或到達起燃溫度(例如，180°C )。在510處，可以確定具體時間段內的進氣溫度(AT)的變化和進氣濕度(ΛΗ)的變化。例如，在時間段開始處可以估算起始濕度和溫度，在時間段結束處可以估算最終濕度和溫度。在512處，可以將溫度變化(AT)與濕度變化(ΛΗ)作比較。在一個示例中，該比較可以包括確定濕度變化與溫度變化的比值。在另ー個示例中，該比較可以包括確定濕度變化和溫度變化的差值(例如絕對差值)。
如果溫度變化和濕度變化的比值高于閾值，隨后在514處，可以確定濕度傳感器正常工作且濕度傳感器的輸出可靠。相反，如果該比值低于閾值，隨后在516處，可以確定濕度傳感器劣化。相應地，在518處，可以設定診斷編碼。進ー步地，如圖3(在320-322處)描述的，在沒有可靠濕度傳感器的情況下，可以基于最大濕度條件假設而調節EGR流量以減少發動機系統中的冷凝。在可替代的示例中，可以響應于溫度變化和濕度變化的差值(例如絕對差值)高于閾值而指示濕度傳感器的劣化。這樣，通過將濕度變化關聯于溫度變化，不需額外的濕度傳感器就可以精確地確定濕度傳感器的劣化。在圖7中顯示了基于溫度的濕度傳感器的診斷的示例。圖700描述了在706處的排氣催化劑溫度，在702處的進氣溫度的變化和在704處的進氣濕度的相應變化。在t0處，可以確定發動機冷起動。在自從冷起動的一段時間段內，特別是在t0和t5之間，可以監視井比較進氣溫度(ACT)和濕度。這樣，該時間段可以是排氣溫度升高并穩定在或者超出起燃溫度的時間段。進氣溫度傳感器和濕度傳感器都可以位于EGR節流閥下游的進氣通道中。因此，隨著發動機在自從冷起動后的時間段內開始暖機，進氣溫度上升。由于相對濕度基于溫度，預期溫度上升會引起濕度傳感器的相対濕度的輸出降低。在to和t5之間，可以確定空氣溫度(AT)的變化相對于濕度的變化(Λ H)成比例，其指示了濕度傳感器為正常工作。在可替代的示例中，其中濕度變化與溫度變化不成比例，可以響應于自從發動機冷起動后的期間內由濕度傳感器估算的濕度變化與由溫度傳感器估算的溫度變化不成比例而指示濕度傳感器的劣化。盡管描述的診斷程序說明了基于壓カ或者溫度的一者對于相対濕度的影響，應當理解在其他示例中，可以基于壓カ和溫度的每ー者對相對濕度的影響指示濕度傳感器的劣化。例如，可以將進氣相對濕度輸出的變化與由溫度傳感器輸出的溫度變化和由壓カ傳感器輸出的壓カ變化中的每ー者作比較。在ー個方式中，如果濕度變化與溫度變化和壓カ變化兩者都不對應，則可以指示濕度傳感器的劣化。這樣，通過將進氣溫度和/或濕度的變化關聯于進氣濕度的變化，在沒有依賴于額外的濕度傳感器且使用現存溫度和壓カ傳感器的情況下可以識別濕度傳感器的劣化。通過基于單個濕度傳感器的輸出調節至發動機的EGR流量，可以精確提供基于濕度的EGR調節并且達到了減少零部件的優勢。應當注意在此包括的示例控制和估算程序可以與多種發動機和/或車輛系統構造共同使用。在此描述的具體程序可以代表ー個或多個任意數目的處理策略，例如事件-驅動、中斷-驅動、多-任務、多-線程等。同樣，可以以所說明的順序執行、并行執行所說明的各種步驟、運行或功能，或在一些情況下有所省略。類似地，處理順序不是達到在此描述的示例實施例的特征和優勢所必需的，而僅僅為了描述和說明的方便。取決于使用的具體策略，可以重復執行ー個或多個描述的步驟或動作。進ー步地，描述的步驟可圖形化地代表編程入發動機控制系統中的計算機可讀存儲介質的編碼。應當理解在此掲示的構造和程序實質上為示例，且這些不能以限制意義看待具體實施例，因為存在多種可能的變形。例如，上述技術可以用于V-6、I-4、I-6、V-12、對置4缸以及其他發動機類型。本發明主題包括所有多種系統和配置以及本文公開的其他特征、功能和/或特性的新穎和非顯而易見的組合和次組合。下面的權利要求具體指出了某些被認為是新穎的和非顯 而易見的組合和子-組合。這些權利要求可提及“ー個”元素或者“第一”元素或者其等同物。這些權利要求應當理解為包括一個或者多個這樣的元素，既不要求也不排除兩個或者多個這樣的元素。掲示的特征、功能、元件和/或性能的組合和子-組合可以通過修改現有的權利要求書或者通過在本申請或者相關申請中提出新的權利要求而主張權利。這樣的權利要求，與原權利要求相比，不論其保護范圍更廣、更窄、相等同或者不同，都包括在本發明主題中。
權利要求
1.一種用于運行包括濕度傳感器的發動機的方法，包含 基于自從發動機冷起動開始后的時間段內的進氣的相對濕度和溫度的每個變化指示濕度傳感器的劣化。
2.如權利要求I所述的方法，其中所述相對濕度通過所述濕度傳感器估算，且其中所述溫度通過溫度傳感器估算，所述濕度傳感器和所述溫度傳感器中的每一者都位于第一節流閥下游的發動機進氣中。
3.如權利要求I所述的方法，其中所述指示包括響應于在所述時間段內所述濕度變化與所述溫度的變化的比值低于閾值而指示所述濕度傳感器的劣化。
4.如權利要求I所述的方法，其中所述指示包括響應于在所述時間段內的所述濕度變化和所述溫度變化之間的差異高于閾值而指示所述濕度傳感器的劣化。
5.如權利要求I所述的方法，其中所述指示包括設定診斷編碼。
6.如權利要求I所述的方法，其中所述指示基于排氣催化劑溫度。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述時間段隨著所述排氣催化劑溫度和閾值溫度之間的差值的上升而增加。
8.如權利要求I所述的方法，其中所述發動機包括發動機進氣，發動機排氣，連接在所述發動機進氣和所述發動機排氣之間的EGR回路，且其中基于所述劣化的指示調節穿過所述EGR回路的EGR流量。
9.如權利要求I所述的方法，其中所述調節包括，當所述濕度傳感器未劣化時基于所述濕度傳感器的輸出調節所述EGR流量，以及當所述濕度傳感器劣化后基于最大濕度的假設而調節所述EGR流量。
10.一種用于運行在發動機進氣道中包括濕度傳感器和溫度傳感器的發動機的方法，包含 在發動機冷起動工況期間，估算自從所述冷起動后的時間段內的進氣溫度和相對濕度的每一者； 基于在所述時間段內的所述濕度的變化相對于所述溫度的變化指示所述濕度傳感器的劣化；以及 基于所述濕度傳感器劣化的所述指示調節從發動機排氣再循環至所述發動機進氣中的排氣量。
全文摘要
本發明提供了一種用于包括濕度傳感器的發動機的方法和系統。在選定的工況下，可以基于進氣相對濕度的變化與進氣溫度或壓力的變化的比較確定濕度傳感器的劣化。基于該濕度傳感器是劣化或正常工作不同地調節再循環至發動機進氣的排氣量。
文檔編號F02D41/00GK102678392SQ20121005006
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月29日 優先權日2011年3月10日
發明者G·蘇尼拉, I·H·馬基, J·M·克恩斯, M·J·于里克, R·R·嚴茨, T·J·克拉克 申請人:福特環球技術公司