相對(duì)空氣濕度的間接測(cè)量的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及相對(duì)空氣濕度的間接測(cè)量。本公開(kāi)涉及一種用于測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)的新鮮空氣吸氣管中的相對(duì)空氣濕度的方法。在一個(gè)示例中，通過(guò)氧傳感器測(cè)量新鮮空氣吸氣管中的氧濃度，且確定新鮮空氣吸氣管中的溫度。依據(jù)所測(cè)量的氧濃度和所確定的溫度來(lái)確定相對(duì)空氣濕度。
【專利說(shuō)明】相對(duì)空氣濕度的間接測(cè)量
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求2012年7月12日提出的德國(guó)專利申請(qǐng)102012212234.6的優(yōu)先權(quán)，為所有目的其全部?jī)?nèi)容通過(guò)參考并入此文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開(kāi)涉及用于在內(nèi)燃機(jī)的新鮮空氣吸氣管中測(cè)量相對(duì)空氣濕度的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]作為燃料混合物的一部分傳送至內(nèi)燃機(jī)的新鮮空氣的空氣濕度影響了燃燒過(guò)程。在這里，依靠空氣濕度混合的水蒸汽降低了燃燒溫度，從而尤其是產(chǎn)生了較少的有害和不需要的氮氧化物。為此，期望測(cè)量新鮮空氣的相對(duì)空氣濕度，以便能夠模擬在燃燒過(guò)程中發(fā)生的污染物的數(shù)量，且如果合適，控制該數(shù)量。如果相對(duì)空氣濕度是已知的，則檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)于污染物減少和排氣再循環(huán)(EGR)、稀NOx捕集器(LNT)或選擇性催化還原(SCR)的影響，或者能夠控制這種系統(tǒng)以便提高效率。這種用于操作內(nèi)燃機(jī)的方法是已知的，例如從DE102007053719B3。如同涉及類似問(wèn)題的DE19831748A1，使用了濕度傳感器。
[0005]但是這里存在問(wèn)題:相對(duì)空氣濕度較難準(zhǔn)確地測(cè)量且隨著可發(fā)生在新鮮空氣吸氣管中的大范圍的溫度波動(dòng)有小的延遲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，提供了用于在內(nèi)燃機(jī)的新鮮空氣吸氣管中測(cè)量相對(duì)空氣濕度的方法。方法包括通過(guò)氧傳感器測(cè)量新鮮空氣吸氣管中的氧濃度，確定新鮮空氣吸氣管中的溫度，以及依據(jù)所測(cè)量的氧濃度和所確定的溫度來(lái)確定相對(duì)空氣濕度。
[0007]本公開(kāi)依據(jù)的知識(shí)是，相對(duì)空氣濕度能夠使用氧傳感器間接測(cè)量。在此，確定所測(cè)量的氧濃度與正常環(huán)境空氣的大約21%的標(biāo)稱值的偏差，并且使用在新鮮空氣吸氣管中發(fā)生的同樣地確定的溫度確定相對(duì)空氣濕度。
[0008]借助于所述的相對(duì)空氣濕度的間接測(cè)量，根據(jù)本公開(kāi)的方法能夠簡(jiǎn)單和精確地測(cè)量相對(duì)空氣濕度，而無(wú)需使用在以前系統(tǒng)中為該目的提供的單獨(dú)的傳感器。
[0009]上述優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)以及本說(shuō)明書的特征當(dāng)單獨(dú)采用或結(jié)合附圖時(shí)從以下【具體實(shí)施方式】中將會(huì)是顯而易見(jiàn)的。
[0010]應(yīng)當(dāng)理解，提供上述
【發(fā)明內(nèi)容】
以便以簡(jiǎn)化的形式介紹在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的概念的選擇。這并不意味著確認(rèn)了所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵或必要的特征，所要求保護(hù)主題的范圍僅由權(quán)利要求書限定。而且，所要求保護(hù)主題不限于解決以上或本公開(kāi)任一部分中所提到的任何問(wèn)題的實(shí)施。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是發(fā)動(dòng)機(jī)的單個(gè)汽缸的示意圖。[0012]圖2是圖解進(jìn)氣空氣濕度和氧濃度之間的示例性相關(guān)性的圖。
[0013]圖3是圖解根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式的用于確定進(jìn)氣空氣濕度的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參考圖1，內(nèi)燃機(jī)10由電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制器12控制，內(nèi)燃機(jī)10包括多個(gè)汽缸，圖1示出了其中一個(gè)汽缸。發(fā)動(dòng)機(jī)10包含燃燒室30和汽缸壁32，活塞36位于其中且連接至曲軸40。顯示燃燒室30經(jīng)由各個(gè)進(jìn)氣門52和排氣門54與進(jìn)氣歧管44和排氣歧管48相連通。每個(gè)進(jìn)氣和排氣門都可以由進(jìn)氣凸輪51和排氣凸輪53操作。進(jìn)氣凸輪51的位置可以由進(jìn)氣凸輪傳感器55確定。排氣凸輪53的位置可以由排氣凸輪傳感器57確定。
[0015]顯示燃料噴射器66經(jīng)定位以便將燃料直接噴射進(jìn)燃燒室30，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)已知是直接噴射。燃料噴射器66與來(lái)自控制器12的信號(hào)脈沖寬度FPW成比例的傳送燃料。燃料通過(guò)燃料系統(tǒng)傳送至燃料噴射器66，燃料系統(tǒng)包含燃料箱(未示出)、燃料泵(未示出)、燃料泵控制閥(未示出)以及燃料軌(未示出)。另外，計(jì)量閥可位于燃料軌中或與其接近，以便燃料的閉合環(huán)路控制。泵計(jì)量閥也可以調(diào)節(jié)流向燃料泵的燃料，從而減少泵送至高壓燃料泵的燃料。
[0016]顯示進(jìn)氣歧管44與任選的電子節(jié)氣門62相通，電子節(jié)氣門62調(diào)整節(jié)流板64的位置，以便控制來(lái)自進(jìn)氣增壓室46的空氣流動(dòng)。壓縮機(jī)162從進(jìn)氣口 42抽氣，以便供應(yīng)增壓室46。排氣使得經(jīng)由轉(zhuǎn)軸161連接至壓縮機(jī)162的渦輪164旋轉(zhuǎn)。在一些示例中，可以提供增壓空氣冷卻器?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整可變?nèi)~片控制器72的位置或壓縮機(jī)旁通閥158來(lái)調(diào)整壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。在可選的示例中，排氣門74可以替換可變?nèi)~片控制器72或除了可變?nèi)~片控制器72還可使用排氣門74?？勺?nèi)~片控制器72調(diào)整可變幾何形狀的渦輪葉片的位置。排氣能夠經(jīng)過(guò)渦輪164，供應(yīng)少量能量，以便當(dāng)葉片處在打開(kāi)位置時(shí)使渦輪164旋轉(zhuǎn)。排氣能夠經(jīng)過(guò)渦輪164并且當(dāng)葉片處在關(guān)閉位置時(shí)給予渦輪164增加的力?？蛇x地，排氣門74允許排氣圍繞渦輪164流動(dòng)，以致減少供應(yīng)至渦輪的能量數(shù)量。壓縮機(jī)旁通閥158允許在壓縮機(jī)162的出口的壓縮空氣返回至壓縮機(jī)162的入口。這樣，壓縮機(jī)162的效率可降低，以致影響壓縮機(jī)162的流量并減少進(jìn)氣歧管壓力。
[0017]當(dāng)燃料隨著活塞36達(dá)到上止點(diǎn)壓縮沖程而自動(dòng)點(diǎn)火時(shí)，在燃燒室30中開(kāi)始燃燒。在一些示例中，通用排氣氧(UEGO)傳感器126可以連接至排放裝置70上游的排氣歧管48。進(jìn)一步，在一些示例中，UEGO傳感器可以是具有NOx和氧傳感元件兩者的NOx傳感器。NOx傳感器127在SCR70下游取排氣管NOx的樣品。
[0018]在較低的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，電熱塞68可以將電能轉(zhuǎn)化為熱能，以提高燃燒室30中的溫度。通過(guò)提高燃燒室30的溫度，可以比較容易地經(jīng)由壓縮點(diǎn)燃汽缸的空氣燃料混合物。
[0019]在一個(gè)示例中，排放裝置70可包含SCR催化劑磚。在另一示例中，可使用多個(gè)排放控制裝置，其每個(gè)都帶有多塊催化劑磚。在一個(gè)示例中，排放裝置70可包含氧化催化劑。在其他示例中，排放裝置可以包括稀NOx捕集器，然后是選擇性催化還原(SCR)和/或柴油微粒過(guò)濾器(DPF)。尿素可以經(jīng)由尿素注射器90注入SCR催化劑70的上游。尿素注射器90從尿素罐91接收尿素。液位傳感器93感測(cè)儲(chǔ)存在尿素罐91中的尿素的數(shù)量。
[0020]排氣再循環(huán)(EGR)可以經(jīng)由EGR閥80提供給發(fā)動(dòng)機(jī)。EGR閥80是三通閥，其關(guān)閉或允許排氣從排放裝置70的下游流動(dòng)至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中壓縮機(jī)162上游的位置。在可選的示例中，EGR可以從渦輪164的上游流動(dòng)至進(jìn)氣歧管44。EGR可以繞過(guò)EGR冷卻器85，或可選地，EGR可以經(jīng)由穿過(guò)EGR冷卻器85而冷卻。在其他示例中，可以提供高壓和低壓EGR系統(tǒng)。
[0021]控制器12在圖1中顯示為傳統(tǒng)的微型計(jì)算機(jī)，其包括:微處理器單元102、輸入/輸出端口 104、只讀存儲(chǔ)器106、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器108、?；畲鎯?chǔ)器110以及傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線。顯示控制器12從連接至發(fā)動(dòng)機(jī)10的傳感器接收各種信號(hào)，除了前面所討論過(guò)的那些信號(hào)以外還包括:來(lái)自連接至冷卻套管114的溫度傳感器112的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT);連接至加速器踏板130的位置傳感器134，其用于感測(cè)通過(guò)腳部132調(diào)整的加速器位置；來(lái)自連接至進(jìn)氣歧管44的壓力傳感器121的發(fā)動(dòng)機(jī)歧管壓力(MAP)的測(cè)量；來(lái)自壓力傳感器122的增壓壓力；來(lái)自氧傳感器126的排氣氧濃度；來(lái)自感測(cè)曲軸40位置的霍爾傳感器118的發(fā)動(dòng)機(jī)位置傳感器；來(lái)自傳感器120 (例如熱線式空氣流量計(jì))進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣質(zhì)量的測(cè)量；以及來(lái)自傳感器58的節(jié)氣門位置的測(cè)量。也可感測(cè)大氣壓力(未示出傳感器)，以便由控制器12進(jìn)行處理。在當(dāng)前描述的優(yōu)選的方面，發(fā)動(dòng)機(jī)位置傳感器118對(duì)于曲軸的每一轉(zhuǎn)產(chǎn)生了預(yù)定數(shù)量的同等間隔的脈沖，由此能夠確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)。
[0022]在操作期間，發(fā)動(dòng)機(jī)10內(nèi)的每個(gè)汽缸典型地經(jīng)歷四沖程循環(huán):循環(huán)包括進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。在進(jìn)氣沖程期間，一般地，排氣門54關(guān)閉并且進(jìn)氣門52打開(kāi)?？諝饨?jīng)由進(jìn)氣歧管44引進(jìn)燃燒室30，并且活塞36移動(dòng)到汽缸的底部，以增加燃燒室30內(nèi)的容量?；钊?6接近汽缸的底部并且在其沖程的末端時(shí)(例如當(dāng)燃燒室30處在它的最大容量時(shí))所在的位置典型地被本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)為是下止點(diǎn)(BDC)。在壓縮沖程期間，進(jìn)氣門52和排氣門54是關(guān)閉的。活塞36朝向汽缸蓋移動(dòng)以壓縮燃燒室30內(nèi)的空氣?；钊?6在其沖程的末端并且距汽缸蓋最近時(shí)(例如當(dāng)燃燒室30處在它的最小容量時(shí))所在的位置典型地被本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)為是上止點(diǎn)(TDC)。在以下被稱為是噴射的過(guò)程中，燃料被引進(jìn)燃燒室。在一些示例中，在單個(gè)汽缸循環(huán)中燃料可以多次噴射至汽缸。在以下被稱為是點(diǎn)火的過(guò)程中，所噴射的燃料通過(guò)壓縮點(diǎn)火點(diǎn)燃，導(dǎo)致燃燒。在膨脹沖程期間，膨脹氣體推動(dòng)活塞36朝向BDC返回。曲軸40使活塞運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩。最終，在排氣沖程期間，排氣門54打開(kāi)以便使燃燒的空氣燃料混合物釋放到排氣歧管48，并且活塞返回到TDC。
[0023]注意，以上內(nèi)容僅作為示例描述，并且進(jìn)氣和排氣門打開(kāi)和/或關(guān)閉正時(shí)可以變化，以提供正或負(fù)氣門交疊，延遲進(jìn)氣門關(guān)閉或不同的其他示例。進(jìn)一步，在一些示例中，可以使用兩沖程循環(huán)而不是四沖程循環(huán)。
[0024]另外，進(jìn)氣氣體組成傳感器192提供在進(jìn)氣系統(tǒng)中。如圖所示，進(jìn)氣氣體組成傳感器192定位在增壓室46中節(jié)氣門的上游。然而，進(jìn)氣氣體組成傳感器可以提供在進(jìn)氣系統(tǒng)的不同部分比如進(jìn)氣歧管44中。例如，進(jìn)氣氣體傳感器192可以確定進(jìn)氣空氣中的氧濃度。在一個(gè)示例中進(jìn)氣氣體傳感器192可以是寬域型氧傳感器，或者在另一示例中可以是窄域型氧傳感器。進(jìn)氣氣體組成傳感器測(cè)量氧氣的分壓，其也取決于總進(jìn)氣空氣壓力。因此，進(jìn)氣氣體組成傳感器的輸出可以基于進(jìn)氣空氣傳感器而校正。進(jìn)一步，其它氧化劑和還原劑的存在可影響進(jìn)氣氣體組成讀數(shù)。
[0025]進(jìn)氣氣體組成傳感器192的輸出可以用來(lái)確定一些條件下的進(jìn)氣空氣的濕度。如將在下面參考圖2-3更詳細(xì)地描述的，高的濕度水平可能會(huì)使進(jìn)氣空氣的氧氣含量減少足以被進(jìn)氣氣體傳感器探測(cè)到的量。因此，當(dāng)濕度增加時(shí)，由進(jìn)氣氣體傳感器測(cè)量的進(jìn)氣空氣的氧氣含量將會(huì)減少。相反地，當(dāng)濕度減少時(shí)，進(jìn)氣空氣的氧氣含量將會(huì)增加。
[0026]進(jìn)氣空氣的濕度與進(jìn)氣氧濃度的相關(guān)性可依賴于進(jìn)氣空氣的溫度。如下面參考圖2更詳細(xì)地解釋的，在相對(duì)較低的溫度(例如30° C)，進(jìn)氣空氣的氧濃度可相對(duì)地獨(dú)立于進(jìn)氣空氣濕度。在較高的溫度(例如90° C)，進(jìn)氣氧濃度可以隨著濕度的增加而減小。因此，在一些示例中，進(jìn)氣空氣的溫度可以由溫度傳感器確定，以便使?jié)穸扰c進(jìn)氣氧濃度正確地互相關(guān)聯(lián)。溫度傳感器可以作為進(jìn)氣氣體組成傳感器192的部件包括在內(nèi)，或者可以提供為獨(dú)立的傳感器。因?yàn)檫M(jìn)氣氧濃度和濕度之間的相關(guān)性的準(zhǔn)確度隨著溫度的升高而增加，所以在一些實(shí)施例中當(dāng)測(cè)量進(jìn)氣氧濃度時(shí)，可以加熱進(jìn)氣空氣。為了加熱進(jìn)氣空氣，可以在進(jìn)氣道中提供換熱器。然而，在一些條件下，加熱抵達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)的全部進(jìn)氣空氣可能不是期望的(例如熱的進(jìn)氣空氣可能會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)帶來(lái)大的負(fù)擔(dān)和/或引起燃燒穩(wěn)定性問(wèn)題)。因此，進(jìn)氣氣體組成傳感器192可以提供在與進(jìn)氣道分開(kāi)的、并行的管道中，并且穿過(guò)管道和經(jīng)過(guò)進(jìn)氣氣體組成傳感器的空氣可由電加熱器加熱或經(jīng)由與發(fā)動(dòng)機(jī)的熱交換來(lái)加熱。
[0027]在新鮮空氣吸氣管(或稱為進(jìn)氣道)中的溫度可以例如使用帶有溫度傳感器的溫度測(cè)量件來(lái)確定。在這里，溫度傳感器可直接布置在新鮮空氣吸氣管中，或者布置在與新鮮空氣吸氣管連接的位置。在第一種情況下，在新鮮空氣吸氣管中的溫度可通過(guò)直接測(cè)量準(zhǔn)確地確定。在第二種情況下，新鮮空氣吸氣管中的溫度可使用適當(dāng)?shù)哪M從在溫度傳感器的實(shí)際位置測(cè)量的溫度測(cè)量值獲得。
[0028]在新鮮空氣吸氣管中的溫度也可具體地以溫度的數(shù)學(xué)模型確定。在這里，內(nèi)燃機(jī)的操作參數(shù)和裝置的熱狀態(tài)的模擬可在溫度的數(shù)學(xué)模型中考慮，以便能夠充分準(zhǔn)確地估算溫度。具體地，可以考慮在裝置的其他位置確定的溫度值。
[0029]也有可能通過(guò)加熱或冷卻而使得新鮮空氣管道中的溫度在預(yù)定的范圍值內(nèi)。一方面，這可用來(lái)確保溫度的測(cè)定，因?yàn)樗O(shè)置到預(yù)定值并且所確定的溫度值可與預(yù)定值對(duì)應(yīng)，另一方面，可增加測(cè)量的準(zhǔn)確度。測(cè)量準(zhǔn)確度的增加是基于這樣的觀察:在更高溫度的氧濃度的測(cè)量值對(duì)于相對(duì)空氣濕度的相同間隔覆蓋了顯著更大范圍的數(shù)值。例如，在30攝氏度的溫度下相對(duì)空氣濕度在百分之30和70的變化僅導(dǎo)致大約百分之1.5的所測(cè)量的氧濃度的改變，而在90攝氏度的溫度相對(duì)空氣濕度的同樣改變導(dǎo)致大于百分之5的所測(cè)量的氧濃度的改變。具體地將其與圖2及相應(yīng)的描述相比較。因此測(cè)量準(zhǔn)確度能夠增加，尤其是通過(guò)加熱新鮮空氣。然而，例如依靠散熱器的冷卻也可以是有用的，如果相對(duì)空氣濕度作為溫度的函數(shù)和在要設(shè)置的特定的溫度間隔內(nèi)的空氣中所測(cè)量的氧氣的函數(shù)特別準(zhǔn)確地建模。
[0030]如果在新鮮空氣吸氣管中的溫度低于預(yù)定的閾值溫度，在方法中可執(zhí)行校準(zhǔn)步驟。根據(jù)本公開(kāi)的方法的該實(shí)施方式也利用了氧濃度的測(cè)量值對(duì)溫度的不同依賴關(guān)系。因?yàn)閷?duì)于低溫，氧濃度幾乎是獨(dú)立于空氣的相對(duì)空氣濕度，可以假設(shè)，對(duì)于低溫，氧傳感器的輸出值等于正常環(huán)境空氣的大約百分之21的標(biāo)稱值。因此，規(guī)定預(yù)定閾值溫度，其可以是例如30攝氏度或更低，因?yàn)榈陀谠摐囟?，氧濃度的可能的測(cè)量值幾乎獨(dú)立于溫度。
[0031]特別優(yōu)選地，在校準(zhǔn)步驟中，氧傳感器的電流輸出值經(jīng)設(shè)置等于氧氣的預(yù)定濃度。所述氧氣的預(yù)定濃度通常與正常環(huán)境空氣的氧濃度的標(biāo)稱值對(duì)應(yīng)，即大約百分之21。因?yàn)檠鮽鞲衅鞯碾娏鬏敵鲋翟诘陀陬A(yù)定閾值溫度的溫度下經(jīng)設(shè)置等于正常環(huán)境空氣的氧濃度的標(biāo)稱值，因此對(duì)于測(cè)量可消除傳感器的偏差。
[0032]本公開(kāi)的第二方面涉及具有新鮮空氣吸氣管的機(jī)動(dòng)交通工具，該吸氣管連接至內(nèi)燃機(jī)并在其中放置氧傳感器，并且連接至氧傳感器的控制單元包含用來(lái)執(zhí)行根據(jù)本公開(kāi)的方法的指令。
[0033]圖2示出了曲線圖，其中相對(duì)空氣濕度以從百分之O到100的數(shù)值對(duì)于10、30、60和90攝氏度的溫度線性地應(yīng)用到數(shù)值在百分之7和22之間的所測(cè)量的氧濃度。對(duì)于全部溫度，顯示在相對(duì)空氣濕度和所測(cè)量的氧濃度之間幾乎線性的關(guān)系。對(duì)于降低溫度，相對(duì)空氣濕度對(duì)所測(cè)量的氧濃度的影響甚至更小，以致對(duì)于10攝氏度的溫度，對(duì)于任一相對(duì)空氣濕度給出幾乎恒定的測(cè)量值。隨著溫度的增加，相反其他的測(cè)量范圍也包括在內(nèi)，以致相對(duì)空氣濕度的間接測(cè)量借助于氧濃度的測(cè)量甚至更加準(zhǔn)確。因?yàn)殡S著內(nèi)燃機(jī)的操作產(chǎn)生了廢熱，新鮮空氣能夠例如依靠換熱器簡(jiǎn)單地加熱，以便保證足夠的測(cè)量準(zhǔn)確度。
[0034]圖3是基于來(lái)自進(jìn)氣氧傳感器比如圖1的進(jìn)氣氣體組成傳感器192的輸出值確定進(jìn)氣空氣濕度的方法300的流程圖。方法300可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器比如控制器12根據(jù)儲(chǔ)存在其上的指令來(lái)執(zhí)行。
[0035]在302，方法300包括確定發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)。確定的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)可以包括但不限于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、進(jìn)氣空氣溫度、EGR閥位置和進(jìn)氣氧濃度。在304，確定EGR是否禁用。如上面相對(duì)于圖1所解釋的，EGR系統(tǒng)將排氣按線路返回至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口，以便減少增壓空氣的氧濃度。因?yàn)镋GR降低了進(jìn)氣氧濃度，在進(jìn)氣空氣中存在EGR可能混淆進(jìn)氣空氣濕度的確定。因此，當(dāng)啟用EGR時(shí)，可能不會(huì)獲取精確的濕度測(cè)量。EGR可能在某些發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/負(fù)荷點(diǎn)引起燃燒穩(wěn)定性問(wèn)題。因此，在空轉(zhuǎn)操作期間、在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷或其他操作條件下可能會(huì)禁用EGR。禁用EGR可由EGR閥位置(例如，如果EGR閥完全關(guān)閉，則可確定EGR禁用)或由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷指示。
[0036]如果未禁用EGR，則方法300進(jìn)行至306，以便基于來(lái)自進(jìn)氣氧傳感器的反饋調(diào)整EGR閥位置。例如，基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷，通過(guò)調(diào)整EGR閥位置并因此調(diào)整引導(dǎo)至進(jìn)氣口的EGR數(shù)量，可以保持指定的進(jìn)氣空氣氧濃度。方法300于是返回。
[0037]如果EGR是禁用的，則方法300進(jìn)行至308，以便確定進(jìn)氣空氣溫度是否在閾值范圍內(nèi)。如上面相對(duì)于圖2所解釋的，進(jìn)氣空氣濕度可與進(jìn)氣空氣的氧濃度相關(guān)聯(lián)；然而，這種相關(guān)性的準(zhǔn)確度取決于進(jìn)氣空氣的溫度。在較低的溫度下，進(jìn)氣空氣的氧濃度相對(duì)地獨(dú)立于進(jìn)氣空氣濕度，而在較高的溫度下，進(jìn)氣空氣的氧濃度取決于進(jìn)氣空氣的濕度。閾值范圍可以是合適的溫度范圍，比如在60和90° C之間，通過(guò)進(jìn)氣氧濃度可探測(cè)到在該溫度范圍內(nèi)進(jìn)氣空氣濕度的小變化。
[0038]如果進(jìn)氣空氣溫度不是在閾值范圍內(nèi)，則方法300進(jìn)行至310，以便將進(jìn)氣空氣加熱或冷卻以達(dá)到指定的溫度范圍，然后方法300進(jìn)行至312。進(jìn)一步，在308，如果進(jìn)氣空氣已經(jīng)在閾值溫度以內(nèi)，則方法300也進(jìn)行至312。在312，進(jìn)氣空氣濕度基于進(jìn)氣空氣的氧濃度確定。在一個(gè)示例中，控制器可以包括將進(jìn)氣氧濃度和進(jìn)氣空氣濕度相關(guān)聯(lián)的查找表格或圖形，比如圖2中所示的圖形。進(jìn)氣空氣濕度可進(jìn)一步基于溫度。作為示例，根據(jù)圖2中的圖形，如果進(jìn)氣空氣溫度是60° C且來(lái)自進(jìn)氣氧傳感器的輸出值指示進(jìn)氣空氣的氧濃度為19.5%，則相對(duì)進(jìn)氣空氣濕度可確定為50%。雖然上述示例確定了進(jìn)氣空氣的相對(duì)濕度，但是在一些示例中可確定比濕度。[0039]在314，基于確定的進(jìn)氣空氣濕度，可以調(diào)整一個(gè)或更多發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)。確定的濕度可以用來(lái)調(diào)整一個(gè)或更多發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)，比如在其中啟用EGR的未來(lái)的操作期間引導(dǎo)至發(fā)動(dòng)機(jī)的EGR (LP和/或HP)的量，如在316所指示的。例如，EGR降低汽缸充入物的含氧量，這可能導(dǎo)致燃燒穩(wěn)定性問(wèn)題。如果濕度是高的，則燃燒問(wèn)題可能會(huì)進(jìn)一步惡化，因此EGR的水平可基于進(jìn)氣空氣濕度來(lái)控制?？苫跐穸日{(diào)整的其他參數(shù)包括提供至排氣后處理裝置(如在318所指示的)的還原劑(例如燃料或尿素)的量、火花正時(shí)、空燃比等。進(jìn)一步，如在320所指示的，可基于所確定的濕度執(zhí)行合理性檢查。合理性檢查可以在進(jìn)氣氧傳感器上執(zhí)行，濕度傳感器也提供在進(jìn)氣系統(tǒng)、EGR閥或其它合適的組件中。
[0040]在一個(gè)示例中，合理性檢查可在已知的濕度條件下執(zhí)行。例如，如果于其中安裝發(fā)動(dòng)機(jī)的交通工具進(jìn)入洗車臺(tái)或經(jīng)歷了雨淋，則濕度可假定為100%。如果濕度是已知的且進(jìn)氣空氣溫度是已知的(例如從進(jìn)氣空氣溫度傳感器確定)，則來(lái)自進(jìn)氣氧傳感器的輸出值可以與基于已知的濕度和溫度預(yù)測(cè)的或估算的進(jìn)氣氧濃度相比。如果輸出值與所估算的濃度不同，則可指示進(jìn)氣氧傳感器退化。
[0041]類似地，可使用進(jìn)氣氧濃度和已知的濕度和進(jìn)氣空氣溫度判斷EGR閥的位置。在一個(gè)示例中，可在已知的濕度條件下指令關(guān)閉EGR閥且測(cè)量進(jìn)氣空氣溫度和氧濃度。然后，可指令EGR閥到指定位置。如果進(jìn)氣空氣的氧濃度沒(méi)有下降到指定濃度，則可確定EGR閥退化。
[0042]如以上解釋的，隨著溫度的升高，進(jìn)氣空氣濕度和進(jìn)氣空氣的氧濃度之間的相互關(guān)系的準(zhǔn)確度增加。因此，當(dāng)對(duì)于氧傳感器或EGR閥執(zhí)行合理性檢查時(shí)，檢查可基于進(jìn)氣空氣的溫度而校正。在較低的空氣溫度，在指示進(jìn)氣氧傳感器或EGR閥的退化以前，可容忍所估算的進(jìn)氣空氣的氧濃度和所測(cè)量的進(jìn)氣空氣的氧濃度之間的較大數(shù)量的差別。然后，隨著進(jìn)氣空氣溫度的增加，在指示進(jìn)氣氧傳感器或EGR閥的退化以前，在所估算的進(jìn)氣空氣的氧濃度和所測(cè)量的進(jìn)氣空氣的氧濃度之間容忍的差別的量可減小。
[0043]因此，在一個(gè)示例中，在已知的濕度條件下，進(jìn)氣空氣氧傳感器或EGR閥的退化可基于進(jìn)氣空氣氧傳感器的輸出值而指示。如果所估算的進(jìn)氣空氣的氧濃度與所測(cè)量的進(jìn)氣空氣的氧濃度的差別超過(guò)閾值數(shù)量，可以確定退化。閾值數(shù)量可取決于進(jìn)氣空氣的溫度。例如，如果進(jìn)氣空氣的溫度低于閾值，則閾值可能大于如果進(jìn)氣空氣的溫度大于閾值的閾值。
[0044]因此，所描述的系統(tǒng)和方法提供了這樣的方法，其包括在選擇條件下，基于由氧傳感器測(cè)量的進(jìn)氣空氣的氧濃度確定發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的相對(duì)濕度。
[0045]在一個(gè)示例中，選擇的條件包括禁用排氣再循環(huán)(EGR)。當(dāng)啟用EGR時(shí)，方法可進(jìn)一步包括基于進(jìn)氣空氣的氧濃度和確定的相對(duì)濕度調(diào)整引導(dǎo)至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的EGR數(shù)量。在示例中，由位于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的排氣后處理裝置所傳送的還原劑的量可基于所確定的相對(duì)濕度而調(diào)整。
[0046]選擇條件可選地或額外地可包括高于閾值溫度的進(jìn)氣溫度。如果進(jìn)氣空氣溫度低于閾值溫度，則進(jìn)氣空氣可在確定相對(duì)濕度之前被加熱。在一個(gè)示例中，如果進(jìn)氣空氣溫度大于閾值溫度比如60° C，則可能僅確定進(jìn)氣空氣的濕度。如果進(jìn)氣空氣溫度不在閾值溫度以上，那么可延遲進(jìn)氣空氣的濕度的確定，直到進(jìn)氣空氣加熱至或以其它方式達(dá)到閾值溫度。
[0047]在實(shí)施方式中，方法包括基于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的濕度，調(diào)整再循環(huán)至發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量，所述濕度基于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的氧濃度確定。方法進(jìn)一步包括在現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)期間當(dāng)禁用排氣再循環(huán)時(shí)，測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的氧濃度和基于所測(cè)量的氧濃度確定發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的濕度。該濕度可進(jìn)一步基于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的溫度。
[0048]方法可進(jìn)一步包括在已知的濕度條件下當(dāng)禁用排氣再循環(huán)(EGR)時(shí)，確定發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的溫度和氧濃度^fEGR閥指令到指定位置；以及如果發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的氧濃度沒(méi)有改變閾值量，則指示EGR閥退化。閾值數(shù)量可基于EGR閥的指令位置且進(jìn)一步基于進(jìn)氣空氣溫度。
[0049]注意，本文包括的實(shí)例控制和評(píng)估方法可與不同發(fā)動(dòng)機(jī)和/或交通工具系統(tǒng)配置一起使用。本文描述的具體方法可以代表諸多處理策略的一種或多種，比如事項(xiàng)驅(qū)動(dòng)的、中斷驅(qū)動(dòng)的、多任務(wù)處理、多線程處理等等。因此，所示出的不同行為、操作和/或功能可以以示出的順序、并行地或在一些省略的情況下執(zhí)行。同樣，不必要求處理的順序來(lái)實(shí)現(xiàn)本文所描述的實(shí)例實(shí)施方式的特征和優(yōu)勢(shì)，而是為了便于示出和描述而提供。所示出的動(dòng)作、操作和/或功能的一種或多種可以取決于所使用的具體策略重復(fù)地執(zhí)行。進(jìn)一步，所描述的動(dòng)作、操作和/或功能可以圖示地表示要編程入發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的非暫時(shí)性存儲(chǔ)器的代碼。
[0050]應(yīng)該理解，本文公開(kāi)的配置和方法實(shí)際上是示范性的，并且這些具體的實(shí)施方式不以限定的含義考慮，因?yàn)樵S多改變是可能的。例如，上述技術(shù)可應(yīng)用于V-6、1-4、1-6、V-12、對(duì)置4缸和其他發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本公開(kāi)的主題包含本文公開(kāi)的不同系統(tǒng)和配置以及其他特征、功能和/或性質(zhì)的全部新穎的和非顯而易見(jiàn)的結(jié)合與子結(jié)合。
[0051]權(quán)利要求特別指出被認(rèn)為是新穎的和非顯而易見(jiàn)的某些結(jié)合和子結(jié)合。這些權(quán)利要求可以指“一個(gè)” 元件或“第一”元件或其等同物。這些權(quán)利要求應(yīng)該被理解成包含并入一個(gè)或更多這種元件，既不要求也不排除兩個(gè)或更多這種元件。本文公開(kāi)的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其他結(jié)合和子結(jié)合可以通過(guò)當(dāng)前權(quán)利要求的修改或者通過(guò)在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中的新權(quán)利要求的遞交而要求保護(hù)。這些權(quán)利要求，無(wú)論其相對(duì)于原始權(quán)利要求在范圍上更寬、更窄、相等或不同，也被認(rèn)為是包含在本公開(kāi)主題范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)的新鮮空氣吸氣管中的相對(duì)空氣濕度的方法，其包括: 通過(guò)氧傳感器測(cè)量所述新鮮空氣吸氣管中的氧濃度； 確定所述新鮮空氣吸氣管中的溫度；以及 依據(jù)測(cè)量的氧濃度和確定的溫度，確定所述相對(duì)空氣濕度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用帶有溫度傳感器的溫度測(cè)量件，確定所述新鮮空氣吸氣管中的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中用數(shù)學(xué)模型確定所述新鮮空氣吸氣管中的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過(guò)加熱或冷卻使得所述新鮮空氣管中的溫度在預(yù)定的數(shù)值范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括:如果所述新鮮空氣吸氣管中的溫度位于預(yù)定的閾值溫度以下，則校準(zhǔn)所述氧傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述校準(zhǔn)包括將所述氧傳感器的電流輸出值設(shè)置為等于預(yù)定的氧濃度。
7.—種機(jī)動(dòng)交通工具，其包括: 新鮮空氣吸氣管，其中布置氧傳感器； 連接至所述新鮮空氣吸氣管的內(nèi)燃機(jī)；以及 連接至所述氧傳感器且包含執(zhí)行權(quán)利要求1所述的方法的指令的控制單元。
8.一種方法，其包括: 在選擇條件下，基于由氧傳感器測(cè)量的進(jìn)氣空氣的氧濃度確定發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的相對(duì)濕度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述選擇條件包括禁用排氣再循環(huán)(EGR)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括:當(dāng)啟用EGR時(shí)，基于進(jìn)氣空氣的氧濃度和所述確定的相對(duì)濕度調(diào)整引導(dǎo)至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的EGR數(shù)量。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述選擇條件包括進(jìn)氣溫度在閾值溫度以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括:如果進(jìn)氣空氣溫度低于所述閾值溫度，則在確定所述相對(duì)濕度之前加熱所述進(jìn)氣空氣。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括:基于所述確定的相對(duì)濕度調(diào)整由位于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的排氣后處理裝置傳送的還原劑的量。
14.一種方法,其包括: 基于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的濕度，調(diào)整再循環(huán)至發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量，所述濕度基于所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的氧濃度確定。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括:在先前發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間當(dāng)禁用排氣再循環(huán)時(shí)，測(cè)量所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的氧濃度和基于所述測(cè)量的氧濃度確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的濕度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法， 其中所述濕度進(jìn)一步基于所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的溫度。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括在已知濕度條件下: 當(dāng)禁用排氣再循環(huán)(EGR)時(shí)，確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的溫度和氧濃度； 將EGR閥指令到指定位置；以及如果所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣的氧濃度沒(méi)有改變閾值量，則指示所述EGR閥退化。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的 方法，其中所述閾值量基于所述EGR閥的指令位置且進(jìn)一步基于進(jìn)氣空氣溫度。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK103573440SQ201310291200
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月12日
【發(fā)明者】Y·M·S·雅庫(kù)伯, C·W·維吉爾德 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司