用于经由排气传感器的湿度检测的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于经由排气传感器的湿度检测的方法和系统。描述了用于经由设置在发动机的排气系统中的排气传感器确定环境湿度的各种方法和系统。在一个示例中，在发动机的非添加燃料条件期间，在第一和第二电压之间调整传感器的参考电压。基于抽运电流的平均变化而确定环境湿度，同时调整电压。
【专利说明】用于经由排气传感器的湿度检测的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明大体涉及经由连接在内燃发动机的排气系统中的排气传感器的环境湿度检测。
【背景技术】
[0002]在发动机非添加燃料条件期间，其中至少一个进气门和一个排气门在运行，例如减速燃料切断(DFS0)，环境空气可流经发动机汽缸并进入排气系统。在一些示例中，排气传感器可被用于确定发动机非添加燃料条件期间的环境湿度。在发动机非添加燃料条件期间，可能花长时间使排气流缺乏碳氢化合物，然而，如此，环境湿度的准确指示可被延迟。
【发明内容】
[0003]发明人在此已经认识到上述问题，并且已经设计出至少部分解决上述问题的途径。因此，公开了用于包括排气传感器的发动机系统的方法。在一个不例中，该方法包括，在发动机非添加燃料条件期间，其中至少一个进气门和一个排气门在运行:调整传感器的参考电压；基于传感器的抽运电流(pumping current)的相应变化而生成环境湿度；以及在所选择的工况期间，基于环境湿度调整发动机运行参数。
[0004]通过在非添加燃料条件期间，例如DFS0，当空燃比仍在变化时调整参考电压和确定抽运电流的变化，可抵消变化的空燃比的影响。如此，可在较短时间内确定环境湿度，因为在环境湿度的正确指示可被确定之前，排气空燃比无需稳定。
[0005]应理解提供以上概述以便以简化的形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的一系列概念。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限制于解决在上面或在本发明的任何部分指出的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1示出发动机系统中的燃烧室的示例性实施例，其中发动机系统包括排气系统和排气再循环系统。
[0007]图2示出示例性排气传感器的示意图。
[0008]图3是图示说明用于确定排气传感器的测量模式的程序的流程图。
[0009]图4是图示说明用于基于排气传感器确定环境湿度的程序的流程图。
[0010]图5示出图示说明在减速燃料切断期间排气传感器的参考电压和抽运电流的图形。
[0011]图6是图示说明用于基于由排气传感器生成的环境湿度而调整发动机运行参数的程序的流程图。
【具体实施方式】[0012]以下描述涉及用于具有排气传感器的发动机系统的方法和系统。在一个示例中，方法包括，在发动机非添加燃料条件期间，其中至少一个进气门和一个排气门在运行:调整传感器的参考电压，基于传感器的抽运电流的相应变化生成环境湿度，以及基于环境湿度调整发动机运行参数。作为示例，在非添加燃料条件期间的持续时间内，抽运电流的变化被平均。以此方式，例如，可提高基于抽运电流的变化的湿度确定的准确性。此外，因为使抽运电流的变化平均减少了变化的空燃比的影响，所以可在减少的时间量内做出环境湿度确定。例如，一旦确定环境湿度，则可在添加燃料条件期间调整一个或更多个发动机运行参数。在一个示例中，基于环境湿度调整排气再循环(EGR)的量。以此方式，该系统可以通过调整参考电压抵消变化的空燃比的影响。
[0013]图1是不出发动机系统100中的多缸发动机10的一个汽缸的不意图，该多缸发动机可以被包括在汽车的推进系统中。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和由来自车辆操作者132经输入装置130的输入控制。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板和踏板位置传感器134，用于产生比例踏板位置信号PP。发动机10的燃烧室(SP，汽缸)30可以包括其中设置有活塞36的燃烧室壁32。活塞36可被连接至曲轴40，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统连接至车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可以经由飞轮连接至曲轴40，从而使得能够进行发动机10的起动操作。
[0014]燃烧室30可以经由进气道42接收来自进气歧管44的进气，并且可以经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气道48能够经由各个进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或者更多个进气门和/或两个或者更多排气门。
[0015]在该示例中，进气门52和排气门54可以经由各个凸轮驱动系统51和53由凸轮驱动控制。凸轮驱动系统51和53每个均可包括一个或更多个凸轮，并且可以使用可由控制器12操作以改变气门运行的凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在可替换的实施例中，进气门52和/或排气门54可以通过电动气门驱动控制。例如，汽缸30可以可替换地包括经由电动气门驱动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮驱动控制的排气门。
[0016]示出燃料喷射器66直接连接至燃烧室30，以便与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地直接喷射燃料到燃烧室中。以此方式，燃料喷射器66提供到燃烧室30的所谓的燃料直接喷射。例如，燃料喷射器可被安装在燃烧室的侧面或者燃烧室的顶部(如图所示)。燃料可以通过燃料系统(未示出)被输送至燃料喷射器66，该燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨。在一些实施例中，燃烧室30可以可替换地或者附加地包括被布置在以下构造中的进气歧管44内的燃料喷射器，该构造提供到燃烧室30上游的进气道内的所谓的燃料进气道喷射。
[0017]进气道42可以包括具有节流板64的节气门62。在该特定示例中，节流板64的位置可以经由被提供至含有节气门62的电动马达或驱动器的信号由控制器12改变，以上构造通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门62可以被操作以改变被提供至燃烧室30以及其他发动机汽缸的进气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号TP被提供至控制器12。进气道42可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于将各个信号MAF和MAP提供至控制器12。
[0018]排气传感器126被示为连接至排放控制装置70上游的排气道48。传感器126可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，例如线性排气传感器或者UEGO (通用或宽域排气传感器)、双态排气传感器或者EGO、HEGO (加热式EGO)、NOx, HC或者CO传感器。排放控制装置70被示为沿排气传感器126下游的排气道48设置。装置70可以是三元催化剂(TWC)、N0x捕集器、各种其他排放控制装置或者其组合。在一些实施例中，在发动机10的运行期间，通过在特定的空燃比内运行发动机的至少一个汽缸，可以周期性地重设排放控制装置70。
[0019]此外，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统140可以经EGR通道142将期望部分的排气从排气道48引导至进气歧管44。提供至进气歧管44的EGR量可以经由EGR阀144由控制器12改变。此外，EGR传感器146可以被设置在EGR通道142内并且可以提供压力、温度以及排气成分浓度中的一个或更多个的指示。在一些条件下，EGR系统140可以被用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度，因此提供在一些燃烧模式期间控制点火正时的方法。此外，在一些条件下，通过控制排气门正时，例如通过控制可变气门正时机构，一部分燃烧气体可以被保留或者捕集在燃烧室中。
[0020]控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O) 104、在该特定示例中被显示为只读存储器芯片(ROM) 106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110以及数据总线。控制器12可以从连接至发动机10的传感器接收各种信号，除了先前讨论的那些信号夕卜，还包括:来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自连接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);来自连接至曲轴40的霍尔效应传感器118 (或者其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用于提供进气歧管中的真空或者压力的指示。注意可以使用上述传感器的各种组合，例如不带MAP传感器的MAF传感器，或反之亦然。在化学计量运行期间，MAP传感器能够给出发动机扭矩的指示。此外，该传感器与检测的发动机转速一起可提供被引入汽缸的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，还被用作发动机转速传感器的传感器118可以在曲轴每次旋转产生预定数量的等间距脉冲。
[0021]存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器102执行以执行以下所述方法以及可被预期但未具体列出的其他变体的非临时指令。
[0022]如上所述，图1仅示出多缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸可以类似地包括其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等等。
[0023]图2示出例如UEGO传感器200的排气传感器的示例性实施例的示意图，该传感器被配置为测量排气流中的氧(02)浓度。例如，传感器200可以运行为以上参考图1描述的排气传感器126。传感器200包括以堆叠构造布置的一种或更多种陶瓷材料的多个层。在图2的实施例中，五个陶瓷层被示为层201、202、203、204以及205。这些层包括能够传导离子氧的一层或更多层固体电解质。合适的固体电解质的示例包括但不限于，氧化锆基材料。此外，在例如图2所示的一些实施例中，加热器207可以经设置与这些层热连通，以增加层的离子传导性。虽然所示的UEGO传感器200由五个陶瓷层形成，但是应明白UEGO传感器可以包括其他合适数量的陶瓷层。
[0024]层202包括形成扩散路径210的材料或多种材料。扩散路径210被配置为通过扩散将排气引入第一内部腔室222。扩散途径210可以被配置为允许一个或更多排气组分，包括但不限于所需的分析物(例如，02)，以比通过抽运电极对212和214抽运进或者抽运出的分析物更受限的速率扩散至内部腔室222。以此方式，可在第一内部腔室222中获得化学计量水平的O2。
[0025]传感器200还包括在层204内的第二内部腔室224，其通过层203与第一内部腔室222隔开。第二内部腔室224被配置为维持等于化学计量条件的恒定的氧分压，例如，第二内部腔室224内呈现的氧水平等于在空燃比为化学计量时排气具有的氧水平。第二内部腔室224中的氧浓度通过抽运电流Icp保持恒定。在本文中，第二内部腔室224可被称为参比室(reference cell)。
[0026]一对感测电极216和218被设置与第一内部腔室222和参比室224连通。由于高于或低于化学计量水平的排气的氧浓度，感测电极对216和218检测可在第一内部腔室222和参比室224之间发生的浓度梯度。例如，高氧浓度可由稀排气混合物引起，而低氧浓度可由富混合物引起。
[0027]抽运电极对212和214被设置与内部腔室222连通，并且被配置为从内部腔室222电化学地抽运选择的气体成分(例如，O2)穿过层201并且抽出传感器200。可替换地，抽运电极对212和214可被配置为电化学地抽运选择的气体穿过层201并且抽运至内部腔室222中。在本文中，抽运电极对212和214可被称为O2抽运单元(pumping cell)。
[0028]电极212、214、216和218可以由各种合适的材料制成。在一些实施例中，电极212、214,216和218可以至少部分地由催化氧分子分解的材料制成。这种材料的示例包括但不限于含钼和/或金的电极。
[0029]将氧电化学地抽出或抽入内部腔室222的过程包括将电流Ip施加至抽运电极对212和214两端。施加至O2抽运单元的抽运电流Ip将氧抽入或抽出第一内部腔室222，以便维持腔室抽运单元中氧的化学计量水平。抽运电流Ip与排气中的氧浓度成比例。因此，稀混合物将引起氧被抽运出内部腔室222，并且富混合物将引起氧被抽运入内部腔室222。
[0030]控制系统(图2中未示出)根据维持第一内部腔室222内的化学计量水平所需的抽运电流Ip的强度，生成抽运电压信号Vp。
[0031]应明白本文所述UEGO传感器仅是UEGO传感器的示例性实施例，UEGO传感器的其他实施例可具有另外的和/或可替换的特征和/或设计。
[0032]图3、图4以及图6分别示出用于排气传感器和发动机系统的程序的流程图。例如，图3中所示的程序确定传感器应该被运行以基于发动机添加燃料条件而测量排气氧浓度还是环境湿度。图4中所示的程序基于例如以上参考图2所述的排气传感器200的排气传感器来确定环境湿度。图6示出用于基于经图3所示的程序确定的环境湿度而调整发动机运行参数的程序。
[0033]图3示出图示说明用于基于发动机添加燃料条件，控制排气传感器的程序300的流程图，排气传感器例如为以上参考图2描述并且如图1所示放置的排气传感器。具体地，该程序确定发动机系统是否运行在非添加燃料条件下并相应地调整传感器的测量模式。例如，在非添加燃料条件期间，传感器运行在确定环境湿度的模式，而在添加燃料条件期间，传感器运行在测量排气氧浓度以确定空燃比的模式。
[0034]在图3中的程序300的302处，确定发动机工况。作为非限制性示例，发动机工况可以包括实际/期望的EGR量、火花正时、空燃比等。
[0035]一旦确定工况，则在程序300的304处确定发动机是否处于非添加燃料条件下。非添加燃料条件包括以下发动机工况，在该发动机工况下燃料供应被中断但发动机继续旋转，并且至少一个进气门和一个排气门在运行；因此，空气流经一个或更多个汽缸，但是燃料没有被喷到汽缸内。在非添加燃料条件下，燃烧没有进行并且环境空气可从进气道经汽缸移至排气道。以此方式，例如排气传感器的传感器可接收环境空气，可对该环境控制执行例如环境湿度检测的测量。
[0036]非添加燃料条件可包括，例如减速燃料切断(DFSO)。DFSO响应于操作者踏板(例如，响应于驾驶员松开加速器踏板，并且其中车辆加速大于阈值量)。DFSO条件可在驱动循环期间重复发生，因此，贯穿驱动循环，例如在每个DFSO事件期间，可生成若干环境湿度指示。如此，在环境湿度波动的驱动循环期间，可维持发动机的整体效率。例如，环境湿度可以由于高度或温度的变化或者当车辆进入/离开雾或雨时而波动。
[0037]如果确定发动机没有运行在非添加燃料条件下，例如，燃料被喷射至发动机的一个或更多个汽缸中，则程序300移至308。在308处，排气传感器被运行为空燃比传感器。在该运行模式中，例如，传感器可以被运行为排气传感器。作为排气传感器，输出电压可以确定排气空燃比是稀还是富。可替换地，传感器可运行为通用或宽域排气传感器(UEG0)，并且空燃比(例如，与化学计量比的偏差程度)可以根据传感器的抽运单元的抽运电流获得。
[0038]在程序300的310处，响应于排气传感器控制空燃比(AFR)。因此，在发动机添加燃料条件期间，可以基于来自传感器的反馈而维持期望的排气AFR。例如，如果期望的空燃比是化学计量比，并且传感器确定排气是稀(即排气包括过量的氧，并且AFR小于化学计量)，则在随后发动机添加燃料操作期间可以喷射额外的燃料。
[0039]另一方面，如果确定发动机处于非添加燃料条件下，则程序前进至306，并且传感器被运行以确定环境湿度。环境湿度可以基于传感器输出而确定，如以下参考图4更详细地描述。例如，传感器的参考电压可以被调整在检测到氧的最小电压与水分子可被分离的电压之间，使得可确定环境湿度。应明白，确定的环境湿度(以下参考图4描述)是绝对环境湿度。另外，通过进一步采用温度检测装置，例如温度传感器，可获得相对湿度。
[0040]例如，图4示出图示说明用于经排气传感器确定环境湿度的程序400的流程图，排气传感器例如为以上参考图2描述并按图1所示放置的排气传感器。具体地，程序确定自燃料切断后的持续时间，以及以基于自燃料切断后的持续时间的方式，经排气传感器确定环境湿度。例如，当自燃料切断后的持续时间少于阈值持续时间时，传感器的参考电压被调整在第一电压与第二电压之间，以便确定环境湿度。当自燃料切断后的持续时间大于阈值持续时间时，参考电压不被调制。
[0041]在402处，确定自燃料切断后的持续时间。在一些示例中，自燃料切断后的持续时间可以是自燃料切断后的时间。在其他示例中，自燃料切断后的持续时间可以是例如自燃料切断后的多个发动机循环。在404处，确定自燃料切断后的持续时间是否大于阈值持续时间。阈值持续时间可以是直到来自发动机内燃烧的排气基本不含碳氢化合物的时间量。例如，来自一个或更多个先前燃烧循环的残留气体可能在切断燃料后的若干循环内保留在排气内，并且在停止燃料喷射后的持续时间内，从腔室排出的气体可能不只包含环境空气。此外，燃料切断的时间段可以改变。例如，车辆操作者可以释放加速器踏板并逐渐停止，导致长DFSO时间段。在一些情况下，燃料切断时间段(例如，从中断燃料供应到重新开始燃料供应的时间)可能对于环境空气在排气系统内建立平衡状态而言不够长。例如，车辆操作者可以在释放加速器踏板后立即踩加速器踏板，引起DFSO在开始后立即停止。在该情况下，程序400前进至406。
[0042]如果确定持续时间少于阈值持续时间，则程序继续至406，并且传感器以第一模式运行，其中参考电压被调整在第一电压与第二电压之间。作为一个非限制性示例，第一电压可以是450mV，第二电压可以是950mV。在450mV下，例如，抽运电流可以是排气中的氧量的指示。在950mV下，水分子可以被分离，使得抽运电流是排气中的氧量加上来自分离的水分子的氧量的指示。例如，第一电压可以是可确定排气中的氧浓度的电压，而第二电压可以是可分离水分子的电压。以此方式，可基于水浓度确定排气的湿度。
[0043]在另一个示例中，第一电压是450mV，第二电压是1080mV。在1080mV下，除水分子之外，可以分离二氧化碳分子。在该示例中，基于抽运电流的平均变化，可确定燃料中的醇类(例如，乙醇)的量，同时电压被调整。
[0044]继续参考图4，在408处，确定调整期间抽运电流的变化。例如，确定第一参考电压下的抽运电流与第二参考电压下的抽运电流的差值。图5示出图示说明在例如DFSO的非添加燃料条件期间被调整的参考电压502以及抽运电流504的相应变化的示例的图形。在图5所示的示例中，DFSO在时间h处开始并且在时间t2处结束。如图所示,参考电压502被调整在第一电压V1与高于第一电压V1的第二电压V2之间。响应于变化的参考电压502,抽运电流504也变化。因此，可以确定抽运电流的变化(例如抽运电流变化量)。抽运电流变化量在DFSO条件的持续时间内被平均，使得可以确定环境湿度。
[0045]继续参考图4，在程序400的410处，确定抽运电流的平均变化。一旦确定抽运电流的平均变化，在412处基于抽运电流的平均变化，确定环境湿度的第一指示。例如，通过调整参考电压和确定抽运电流的平均变化，在残留的燃烧气体可存在于排气中时，在燃料切断持续时间的开始时变化的空燃比的影响可以被抵消。如此，在暂停燃料喷射后，可相对快速地生成环境湿度的指示，即使排气含有残留的燃烧气体。
[0046]返回参考404，如果确定自燃料切断后的持续时间大于阈值持续时间，则程序移至414，并且传感器以第二模式运行，其中参考电压被增加至阈值电压，但未被调整。阈值电压可以是分离期望的分子的电压。作为示例，参考电压可以被增加至950mV或者可以分离水分子的另一个电压。在416处，确定由增加的参考电压所致的抽运电流的变化。在418处，基于416处确定的抽运电流的变化而确定环境湿度的第二指示。在阈值持续时间后，排气可以不含残留的燃烧气体。如此，在并未调整参考电压的情况下可以快速生成环境湿度的指示。
[0047]如以上详细所述，排气传感器可以至少两种模式运行，其中抽运单元的抽运电压或者抽运电流被监测。如此，传感器可以被用于确定包围车辆的空气的绝对环境湿度以及排气的空燃比。在检测环境湿度后，多个发动机运行参数可以被调整以实现最佳发动机性能，其将在以下详细说明。这些参数包括但不限于，排气再循环(EGR)量、火花正时、空燃比、燃料喷射以及气门正时。在一个实施例中，在参考电压调整期间，未调整这些运行参数(例如，EGR、点火正时、空燃比、燃料喷射、气门正时等)中的一个或者更多个。
[0048]图6示出图示说明程序600的流程图，程序600用于基于由排气传感器所生成的环境湿度而调整发动机运行参数，环境湿度例如为参考图4所述的生成的环境湿度。具体地，程序确定湿度并基于湿度调整一个或更多个运行参数。例如，包围车辆的空气的水浓度的增加可以稀释被输送至发动机的燃烧室的充气混合物。如果一个或更多个运行参数并未响应于湿度的增加而被调整，则发动机性能和燃料经济性将下降，并且排放物可能增加；因此，可能降低发动机的整体效率。
[0049]在602处，确定发动机工况。发动机工况可以包括EGR、点火正时以及空燃比等等，其可能受环境空气中的水浓度的波动影响。
[0050]一旦确定工况，则程序前进至604，在604处确定环境湿度。环境湿度可以基于排气传感器确定，排气传感器例如为以上参考图2描述的排气传感器。例如,环境湿度可以基于参考图4描述的程序400的412或者418确定。
[0051]一旦确定环境湿度，程序继续至606，在606处，基于环境湿度调整一个或更多运行参数。这些运行参数可以包括EGR量、火花正时以及空燃比等等。如上所述，在内燃发动机中，期望安排例如火花正时等发动机运行参数，以便使发动机性能最优。在一些实施例中，响应于湿度可仅调整一个参数。在其他实施例中，响应于环境湿度的测量的波动，可以调整这些运行参数的任何组合或者子组合。
[0052]在一个示例性实施例中，可以基于测量的环境湿度而调整EGR量。例如，在一种条件下，包围车辆的空气中的水浓度可能由于例如雾的天气状况而增加；因此，在发动机非添加燃料条件期间，排气传感器检测到较高的湿度。响应于增加的湿度测量值，在随后的发动机添加燃料操作期间，可以减少流入至少一个燃烧室的EGR流量。结果，可维持发动机效率。
[0053]响应于绝对环境湿度的波动，至少一个燃烧室内的EGR流量可以增加或减少。如此，EGR流量可以仅在一个燃烧室内、在一些燃烧室内或者在所有燃烧室内增加或者减少。此外，EGR流量的变化量对于所有汽缸将可以是相同的，或者EGR流量的变化量可以基于每个汽缸的特定工况而按汽缸变化。
[0054]在另一个实施例中,可以响应于环境湿度而调整火花正时。在至少一个条件下，例如，在响应于较高湿度读数的随后发动机添加燃料操作期间，可以在一个或更多个汽缸内提前火花正时。例如，可以安排火花正时，以便在低湿度条件中减少爆震(例如，从峰值扭矩正时延迟)。当排气传感器检测到湿度增加时，可以提前火花正时，以便维持发动机性能，并且接近或者以峰值扭矩火花正时运行。
[0055]另外，火花正时可以响应于环境湿度的降低而延迟。例如，环境湿度从较高湿度的降低可能造成爆震。如果在例如DFSO的非添加燃料条件期间，排气传感器检测到湿度降低，则火花正时在随后的发动机添加燃料操作期间可以被延迟，并且可以减少爆震。
[0056]应注意，在随后的发动机添加燃料操作期间，在一个或更多个汽缸中可以提前或者延迟火花。此外，火花正时的变化量可以对于所有汽缸是相同的，或者一个或更多个汽缸可以具有不同的火花提前或者延迟变化量。
[0057]在又一个示例性实施例中，在随后的发动机添加燃料操作期间，响应于测量的环境湿度，可以调整排气空燃比。例如，可以通过针对低湿度优化的稀空燃比运行发动机。在湿度增加的事件中，混合物可被稀释，导致发动机熄火。然而，如果在非添加燃料条件期间排气传感器检测到湿度增加，可调整空燃配给量，使得发动机在随后的添加燃料操作期间以略稀的稀空燃比运行。同样，响应于测量的环境湿度的降低，在随后的发动机添加燃料操作期间，空燃比可以被调整为更稀的稀空燃比。以此方式，可减少例如由于湿度波动导致的发动机熄火的条件。
[0058]在一些示例中，可按化学计量空燃比或者富空燃比运行发动机。如此，空燃比可以独立于环境湿度，并且测量的湿度波动不会导致调整空燃比。
[0059]以此方式，发动机运行参数可以响应于由连接至发动机排气系统的排气传感器所生成的环境湿度而被调整。因为在驱动循环期间可出现若干次DFS0，所以贯穿驱动循环会产生若干次环境湿度测量，并且可相应地调整一个或更多个发动机运行参数，从而不管环境湿度的波动如何，产生优化的整体发动机性能。此外，不管发动机非添加燃料条件的持续时间，可以响应于环境湿度而调整发动机运行参数，因为通过调整参考电压，即使排气含有残留的燃烧气体，也可在短的时间量内生成环境湿度的指示。
[0060]注意，在此包括的示例控制和估计程序可以在各种发动机和/或车辆系统配置中使用。在此描述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或者更多个，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。如此，图示说明的各种动作、操作或功能可以按照所示次序执行、并列执行，或在一些情况下被省略。类似地，该处理的顺序并不是实现在此所述的示例性实施例的特征和优点所必需的，提供该处理顺序是为了便于图示说明和描述。根据所使用的特定策略，可以重复地执行所示动作或功能中的一个或更多个。此外，所述动作可以用图形表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质中的代码。
[0061]应明白，本文所公开的配置和程序实质上是示例性的，并且这些具体的实施例不应被视作具有限制意义，因为各种变体是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、L-4、L-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括此处公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
[0062]所附权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或者其等价物。这种权利要求应该被理解为包括并入一个或更多个这种元件，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的这些特征、功能、元件和/或属性的其他组合及子组合可以通过当前权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而要求保护。
[0063]不管是否比原始权利要求的范围更宽、更窄、相同或者不同，这些权利要求均被视为被包括在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种用于发动机系统的方法，其包括: 在至少一个进气门和一个排气门在运行的发动机非添加燃料条件期间: 调整排气传感器的参考电压； 基于所述传感器的抽运电流的相应变化，生成环境湿度的指示；以及 在随后的发动机添加燃料条件期间，基于环境湿度的所述指示，调整发动机运行参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器是排气排气传感器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述参考电压包括在第一电压与第二电压之间切换所述参考电压。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一电压是450mV，所述第二电压是950mV。
5.根据权利要求3所述的方法，其中生成环境湿度的所述指示包括对于在所述第一电压与所述第二电压之 间的每次调制，使抽运电流的变化平均。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机非添加燃料条件包括减速燃料切断。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机运行参数包括排气再循环量，以及在至少一种条件下，调整所述排气再循环量包括响应于较高湿度的指示而减少所述排气再循环量。
8.根据权利要求1所述的方法，其还包括，在所述非添加燃料条件的阈值持续时间之后，在不调整所述参考电压的情况下，基于所述传感器生成环境湿度的第二指示。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机运行参数是发动机燃烧空燃比，并且调整所述空燃比包括基于所述传感器而维持期望的排气空燃比。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述环境湿度是绝对湿度。
11.一种用于连接在发动机的排气道中的排气传感器的方法，其包括: 在至少一个进气门和一个排气门在运行的发动机非添加燃料条件期间: 在第一电压与第二电压之间调整参考电压； 生成每次调整的抽运电流的变化； 贯穿所述非添加燃料条件，使抽运电流的所述变化平均；以及 基于抽运电流的所述变化的平均，生成环境湿度的第一指示； 在阈值持续时间之后，通过将所述参考电压增加至阈值电压，基于所述传感器生成环境湿度的第二指示；以及 在随后的发动机添加燃料条件期间，基于所述环境湿度而调整一个或多个发动机运行参数。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一电压是450mV，所述第二电压是950mV。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述阈值电压是能够分离水分子的电压。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述传感器是排气排气传感器，并且其中所述非添加燃料条件包括减速燃料切断。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述一个或多个发动机运行参数包括排气再循环量、火花正时以及发动机空燃比。
16.根据权利要求15所述的方法，其中调整所述排气再循环量包括响应于较低湿度的指示而增加所述排气再循环量。
17.根据权利要求15所述的方法，其中调整所述火花正时包括响应于较高湿度的指示而提前所述火花正时。
18.根据权利要求15所述的方法，其中调整所述发动机空燃比包括响应于较高湿度的指示而增加稀空燃比。
19.一种系统,其包括: 具有排气系统的发动机； 设置在所述排气系统中的排气排气传感器； 与所述传感器通信的控制系统，所述控制系统包括非瞬时指令，从而:在发动机非添加燃料条件期间以及在阈值持续时间之前，在第一电压与第二电压之间调整所述传感器的参考电压，以及基 于响应于所述参考电压的调整的抽运电流的变化，生成环境湿度的第一指示；在所述发动机非添加燃料条件期间以及在阈值持续时间之后，将所述参考电压增加至所述第二电压，以及基于响应于参考电压的变化的抽运电流的变化，生成环境湿度的第二指示；以及在随后的发动机添加燃料条件期间，基于所述环境湿度调整一个或更多个发动机运行参数。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述发动机运行参数包括排气再循环量、发动机空燃比以及火花正时。
【文档编号】F01N11/00GK103939191SQ201410019429
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2013年1月18日
【发明者】G·苏尼拉, R·E·索尔蒂斯, T·施拉姆, T·J·克拉克, E·斯库拉斯 申请人:福特环球技术公司