湿度传感器诊断的制作方法

湿度传感器诊断的制作方法
【专利摘要】本发明涉及湿度传感器诊断。提供了用于测试湿度传感器的实施方式。一种实例方法包括根据湿度传感器输出和来自进气气体组分传感器的输出指示湿度传感器的劣化。以这种方式，来自进气气体组分传感器的输出可以用来确定湿度传感器是否劣化。
【专利说明】湿度传感器诊断
【技术领域】
[0001]本公开涉及内燃机。
【背景技术】
[0002]发动机系统可以配置有排气再循环(EGR)系统，经由该系统至少一部分排气被再循环到发动机进气口。各种传感器可以连接在发动机系统中以估算输送给发动机的EGR的量。这些传感器可以包括，例如，流速传感器、各种温度传感器、压力传感器、氧传感器和湿度传感器。由于EGR估算的准确性依赖于各种传感器的正确运行(functioning)，因此使用周期性的传感器诊断。
[0003]但是，在行驶周期过程期间湿度经常保持不变。如果湿度不变，则难以确定湿度是否由于温度的变化、雨水的存在、车辆冲洗而变化，或者变化是否是由于传感器的劣化。因此，进行合理性检查以测试湿度传感器功能可能是困难的。
[0004]用于诊断湿度传感器的一种实例方法在美国专利7，715，976中由Xiao等人阐明。其中，湿度传感器劣化根据由进气歧管中的第一湿度传感器估算的进气湿度与由排气歧管中的第二湿度传感器估算的排气湿度和由设置在发动机外面的第三湿度传感器估算的环境湿度的比较来确定。传感器读数在当所有传感器读数被期望基本上相等的情况期间进行比较，例如，在其中EGR阀被关闭的发动机不加油(non-fueling)情况期间进行。如果这三种湿度传感器的读数相差到大于阈值，则可以确定湿度传感器劣化。
[0005]本文发明人已经认识到用这种方法的潜在问题，确定任何一个湿度传感器的劣化的准确性可能决定于其他湿度传感器的正常运行。而且，对于发动机控制可以不需要多个湿度传感器，并且因此额外的湿度传感器对于比较可能不可得。

【发明内容】

[0006]因此，提供了用于根据与来自进气气体组分传感器的输出的相关性诊断湿度传感器的实施方式。一种实例方法包括根据湿度传感器输出和来自进气气体传感器的输出指不湿度传感器的劣化。
[0007]以这种方式，来自进气气体组分传感器的输出可以用来确定湿度传感器是否劣化。例如，在选择的情况期间，当进入发动机的进气的湿度增大时，该空气的氧浓度减小。这是因为水蒸气置换进入发动机的进气的体积中的空气，因此降低了进气的氧浓度。如果湿度传感器检测到湿度增加，并且进气气体组分传感器未检测到进气氧浓度相应的减小时，则湿度传感器可能错误地确定湿度已经变化，并且因此可以指示湿度传感器的劣化。
[0008]由以下当单独或结合附图考虑时的【具体实施方式】将容易明白本说明的以上优势和其他优势以及特征。
[0009]应当明白，提供以上
【发明内容】
是为了以简化形式引进概念的选择，其在【具体实施方式】中进一步描述。这并不意味着确认所要求权利的主题的关键或本质特征，主题的范围由权利要求唯一地限定。而且，所要求权利的主题不限于解决以上或本公开的任何部分中 指出的任何缺点的执行方式。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1不出实例发动机系统。
[0011]图2示出图解用于根据本公开的实施方式测试湿度传感器的方法的流程图。
[0012]图3示出图解根据本公开的实施方式在湿度传感器测试期间感兴趣的参数的图。
【具体实施方式】
[0013]图1不出实例发动机系统100的不意性描述,该发动机系统100包括多气缸内燃机110和双级涡轮增压器120和130。作为一个非限制性实例，发动机系统100可以作为客运车辆的推进系统的一部分被包括。发动机系统100经由进气道140可以接收进气。进气道140可以包括空气滤清器156。如在142处所指示，至少一部分进气(MAF-1)可经由进气道140的第一分支被引导到涡轮增压器120的压缩机122，并且如在144处所指示，至少一部分进气(MAF-2)可经由进气道140的第二分支被引导到涡轮增压器130的压缩机132。进入进气道140的空气可以通过进气系统(AIS)节气门102来控制。AIS节气门的位置可以通过控制系统经由通信地连接至控制系统190的AIS节气门致动器104来调节。
[0014]总进气的第一部分(MAF-1)可经由压缩机122压缩，其中它经由进气道146被供给至进气歧管160。因此进气道142和146形成发动机的进气系统的第一分支。同样，总进气的第二部分(MAF-2)可经由压缩机132压缩，其中它经由进气道148被供给至进气歧管160。因此进气道144和148形成发动机的进气系统的第二分支。如图1所示，来自进气道146和148的进气在到达进气歧管160之前可经由共用的进气道149被重新结合，其中进气可以提供给发动机。在一些实例中，进气歧管160可以包括进气歧管压力传感器182和/或进气歧管温度传感器183，每个传感器都与控制系统190通信。进气道149可以包括空气冷却器154和/或节气门158。节气门的位置可以通过控制系统经由通信地连接至控制系统190的节气门致动器157来调节。如图1所示，可以提供第一压缩机再循环阀(CRVl)152和第二压缩机再循环阀(CRV2) 153以经由再循环通道150、151而围绕涡轮增压器120和130的压缩机级选择性地再循环进气。
[0015]发动机110可以包括多个气缸，其中两个在图1中被示为20A和20B。应当指出，在一些实例中，发动机Iio可以包括多于两个气缸，例如3个、4个、5个、6个、8个、10个或更多个汽缸。这些各个气缸可以与气缸20A和20B其中之一成直线，以V形构造相等地分开和布置。在一些实例中，发动机的气缸20A和20B等气缸可以是相同的并且包括相同的组件。因此，将只详细描述气缸20A。气缸20A包括由燃烧室壁24A限定的燃烧室22A。活塞30A设置在燃烧室22A内并且经由曲柄臂32A连接至曲轴34。曲轴34可以包括能够确定曲轴34的旋转速度的发动机转速传感器181。发动机转速传感器181可以与控制系统190通信，以使得能够确定发动机转速。气缸20A可以包括用于为燃烧室22A提供点火火花的火花塞70A。但是，在一些实例中，火花塞70A可以被省去，例如，其中发动机110可以配置来通过压缩点火提供燃烧。燃烧室22A可以包括燃油喷射器60A，在这个实例中，燃油喷射器配置为进气口型燃油喷射器。但是，在其它实例中，燃油喷射器60A可以配置为在气缸中的直接喷射器。[0016]气缸20A可以进一步包括经由进气门驱动器42A驱动的至少一个进气门40A和经由排气门驱动器52A驱动的至少一个排气门50A。连同相关的气门驱动器气缸20A可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。在这个具体的实例中，驱动器42A和52A被配置为凸轮驱动器，但是，在其他的实例中，可以利用电磁气门驱动器(EVA)。可操作进气门驱动器42A以打开和关闭进气门40A，从而允许进气经由与进气歧管160连通的进气道162进入燃烧室22A。类似地，可操作排气门驱动器52A以打开和关闭排气门50A，从而将来自燃烧室22A的燃烧产物排放到排气道166中。以这种方式，进气可以经由进气道162提供给燃烧室22A，并且燃烧产物可以经由排气道166从燃烧室22A排出。
[0017]应当明白，气缸20B或发动机110的其他气缸可以包括与如上所述气缸20A的相同的或类似的组件。因此，进气可经由进气道164提供给燃烧室22B，并且燃烧产物可以经由排气道168从燃烧室22B排出。注意，在一些实例中，包括气缸20A以及其他气缸的发动机110的第一组气缸可以经由共用的排气道166排出燃烧产物，并且包括气缸20B以及其他气缸的第二组气缸可以经由共用的排气道168排出燃烧产物。
[0018]经由排气道166由发动机110排出的燃烧产物可以被引导通过涡轮增压器120的排气涡轮124，其又可经由轴126向压缩机122提供机械功，以便对进气提供压缩，如上所述。可选地，流经排气道166的一些或全部排气可以经由通过废气门128控制的涡轮旁通通道123绕过涡轮124。废气门128的位置可以通过由控制系统190操纵的驱动器控制。例如，电磁阀可以在布置在压缩机122上游的进气道142中的空气的压力和布置在压缩机122下游的进气道149中的空气的压力之间调节压力。
[0019]同样，经由排气道168由发动机110排出的燃烧产物可以被引导通过涡轮增压器130的排气涡轮134，其又可经由轴136向压缩机132提供机械功，以便对流过发动机的进气系统的第二分支的进气提供压缩。可选地，流经排气道168的一些或全部排气可以经由通过废气门138控制的涡轮旁通通道133绕过涡轮134。废气门138的位置可以通过由控制系统190操纵的驱动器控制。
[0020]在一些实例中，排气涡轮124和134可以配置为可变几何形状涡轮，由此有关的驱动器125和135可以用来调节涡轮泵轮叶片的位置，以改变从排气流获得的并且给予至其各自压缩机的能量水平。例如，可以配置控制系统以通过其各自驱动器125和135独立地改变排气涡轮124和134的几何形状。
[0021]在一些实施方式中，发动机系统100可以包括排气再循环(EGR)系统。在所述的实例中，发动机系统100可以包括低压EGR (LP-EGR)通道108，用于将来自涡轮124下游的排气道170的至少一些排气再循环到压缩机122上游的进气道142。LP-EGR通道108可以包括LP-EGR阀109，用于控制通过通道的EGR流动(即，再循环的排气的量)；以及EGR冷却器111，用于在再循环到发动机进气口之前降低流过EGR通道的排气的温度。发动机系统100可以额外地或可选地包括高压EGR (HP-EGR)通道112，以将来自涡轮124上游的排气再循环至压缩机122下游的进气道146。HP-EGR通道包括HP-EGR阀114，以控制通过该通道的EGR流动。而且,虽然发动机进气系统的一个分支被描述为接收EGR,但是在一些实施方式中，可以布置EGR系统以再循环排气到发动机进气系统的另一个分支。
[0022]在一些实例中，发动机系统100还包括连接至发动机进气口的曲轴箱通风(CV)系统，从而以受控方式从曲轴箱排出气体。在非增压状态期间(当歧管压力(MAP)低于大气压力(BP)时)，曲轴箱通风系统还通过通风装直或通风管119将空气抽进曲轴箱115中。该曲轴箱通风系统还将气体排出到曲轴箱外面并经由导管118 (在本文中也称为曲轴箱通风管118)进入进气道144。导管118流体地连接至曲轴箱115和进气道144，并且在一些实例中，可以包括单向CV阀117 (B卩，当流动处在相反的方向时往往用来密封的被动阀)，以在连接至进气道144之前提供曲轴箱气体从曲轴箱115的里面的连续排出。但是，在其他的实例中，导管118可以不包括单向CV阀。在又一些其他的实例中，CV阀可以是由控制器190控制的电子控制的阀。
[0023]曲轴箱气体可以包括从燃烧室到曲轴箱的燃烧后气体的漏气(blow-by)。导管118可以包括单向油分离器116，该油气分离器116在离开曲轴箱115的蒸气再进入进气道144之前，从该离开曲轴箱115的蒸气中过滤油。因此，曲轴箱中的气体包括未燃烧的燃料、未燃烧的空气以及完全或部分地燃烧的气体。而且，也存在润滑剂雾。油分离器116旨在通过曲轴箱通风系统减少从曲轴箱离开的油雾。虽然图1没有示出，但是管119还可以包括单向油分离器。
[0024]根据发动机工况，导管118中的气体流可以在两个方向行进，从曲轴箱115朝着进气道144和/或从进气道144朝着曲轴箱115。例如，在MAP低于BP的非增压状态期间，曲轴箱气体可以从曲轴箱115流过导管118到达进气道144，而空气从进气道流过通风管119到曲轴箱115。然后空气从曲轴箱115流过CV阀进入进气道149，以完成该循环。比较而言，在增压发动机操作期间(当MAP高于BP时)，空气可以从进气道144流过导管118到达曲轴箱115。但是，在导管118包括可控制的CV阀的实施方式中，该阀可以只允许在一个方向的流动(即，从曲轴箱115到进气道144的曲轴箱气体的流动)，而不允许在相反方向的流动(即，从进气道144到曲轴箱115的空气的流动)。
[0025]应当明白，如本文中所使用的，曲轴箱通风流是指通过曲轴箱通气管的气体流。这个气体流可以包括仅进气流、仅曲轴箱气体流、和/或空气和曲轴箱气体的混合流，该流的组分至少基于流动方向以及流动时相对于BP的MAP条件。
[0026]作为实例，当发动机在轻负荷和中度节气门打开下运行时，进气歧管的空气压力可以低于曲轴箱空气压力。较低的进气歧管压力使新鲜空气朝向进气歧管吸入，将空气推过曲轴箱通气管，然后通过该曲轴箱(其中空气用燃烧气体稀释并且混合)，通过导管118中的PCV阀119，并且进入进气歧管160。作为另一个实例，当发动机在高负荷和较大的节气门打开下增压运行时，进气歧管的空气压力可以大于曲轴箱空气压力。较高的进气歧管压力朝着导管118推动新鲜空气，然后通过曲轴箱(其中新鲜空气用燃烧气体稀释并且混合)并且进入通风管中。
[0027]图1示出布置成将曲轴箱通风流引导到进气系统的一个分支的单个CV系统。如图示，曲轴箱通风流被引导到进气道144，其是进气系统的第二分支的一部分。但是，在一些实施方式中，可以提供第二 CV系统，以额外地或可选地将曲轴箱通风流引导到进气系统的第一分支。而且，在一些实施方式中，CV系统可以将曲轴箱通风流引导至第一和第二分支结合的下游的进气系统的一部分。
[0028]经由排气道166通过一个或多个气缸排出的燃烧产物可以经由排气道170被引导到环境中。例如，排气道170可以包括诸如催化剂174的排气后处理装置和在184和185处指示的一个或多个排气组分传感器。类似地，经由排气道168通过一个或多个气缸排出的燃烧产物可以经由排气道172被引导到环境中。例如，排气道172可以包括诸如催化剂176的排气后处理装置和在186和187处指示的一个或多个排气传感器。排气传感器184、185、186和/或187可以与控制系统190通信。
[0029]发动机系统100可以包括各种其他的传感器。例如，进气道142和144中的至少一个可以包括质量空气流量传感器180和181。在一些实例中，只有进气道142和144中的一个可以包括质量空气流量传感器。在又一些其他实例中，进气道142和144两者都可以包括质量空气流量传感器。作为一个实例，质量空气流量传感器可以包括热线风速计或用于测量进气的质量流速的其他合适的装置。如图1所示，质量空气流量传感器180和181可以与控制系统190通信。
[0030]湿度传感器106提供在发动机系统100的进气道142中。在一些实例中，湿度传感器106可以测量该传感器暴露于其中的气体的相对湿度和温度。根据该相对湿度和温度，可以确定气体的比湿度(例如，每单位质量气体流的水量)。为了测量相对湿度，可以利用露点传感器(例如，利用冷镜(chilled mirror))或湿球或干球传感器。在其他实例中,可以利用电容传感器测量绝对湿度，以及估算的或测量的空气的温度和/或压力，以便计算相对湿度和/或比湿度。在图1图示的实例中，湿度传感器106布置在进气系统的非PCV分支中，例如在进气道142中而不是在进气道144中或结合的进气道149中。通过将湿度传感器布置在不暴露于曲轴箱气体的进气系统中，可准确地确定进气的湿度。但是，在一些实例中，湿度传感器可以布置在发动机系统100的其他位置中，例如，在进气道144、结合的进气道149、进气歧管160等中。
[0031]来自湿度传感器106的输出可以用来调节一个或多个发动机运行参数，例如，弓丨导至发动机的EGR (LP和/或HP)的量。例如，EGR降低气缸充气的氧含量，这可以导致燃烧稳定性问题。如果湿度高，燃烧问题可以进一步加剧，并且因此根据进气湿度可以控制EGR水平。根据湿度可以被调节的其他参数包括火花正时、空燃比和其他参数。
[0032]此外，进气气体组分传感器192提供在湿度传感器106下游的进气系统中。如图示，进气气体组分传感器192布置在空气冷却器154上游的共用进气道149中。通过将进气气体传感器布置在空气冷却器上游，可以影响传感器的氧气读数的来自冷却器的水蒸气不能被该传感器测出(seen)。但是，在一些实施方式中，进气气体传感器可以布置在冷却器下游。例如，进气传感器192可以确定进气中的氧浓度。在一个实例中，进气气体传感器192可以是宽频氧传感器，或在另一个实例中可以是窄频氧传感器。
[0033]来自进气气体组分传感器192的输出可以用作合理性检查以在一些条件下确定湿度传感器106的功能性。正如在下面关于图2-3更详细地描述的，当湿度传感器检测到大的湿度变化时，例如当发动机系统100安装在其中的车辆遇到下雨(rain shower)时,湿度的变化可以与进气气体组分传感器输出进行比较。如果湿度变化与由进气气体组分传感器所检测的进气氧的变化相关，则可以确定湿度传感器如预期地运行。但是，如果湿度传感器输出与进气气体传感器输出不相关，则可以指示湿度传感器劣化。
[0034]例如，高湿度水平可以以足够大以被进气气体传感器检测到的量减少进气的氧含量达到。因此，如果两个传感器适当运行，当由湿度传感器测量的湿度增大时，由进气气体传感器测量的进气的氧含量将减少。相反，当湿度减小时，进气的氧含量将增加。如果湿度传感器检测到大的湿度变化，但是进气气体组分传感器没有检测到变化，或检测到在进气氧浓度的错误方向的变化，则可以确定湿度传感器劣化。在另一个实例中，如果进气氧浓度增加或减少并且湿度传感器输出保持相同，则湿度传感器可能劣化。进气气体组分传感器测量氧的分压，其也决定于总进气压力。因此，进气气体组分传感器的输出可以根据进气气体传感器来修正。而且，其他的氧化剂和还原剂的存在可以影响进气气体组分读数。
[0035]而且，在一些实例中，当曲轴箱压力超过压缩机入口压力时，曲轴箱气体的湿度被引导到进气系统的第二分支(例如进气道144)。但是，湿度传感器布置在另一个分支中，并且因此不测量由于曲轴箱气体引起的湿度。在图1图示的布置中，曲轴箱压力接近压缩机入口压力。但是，其中曲轴箱压力接近大气压力的其他布置是可能的。
[0036]控制系统190可以包括配置以与本文所述的各种传感器和驱动器通信的一个或多个控制器。作为一个实例，控制系统190可以包括至少一个电子控制器，该电子控制器包括下述中的一个或多个:用各种传感器和驱动器发送和接收电子信号的输入/输出接口 ；中央处理单元；诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、保活存储器(KAM)的存储器，其中每个通过数据总线可以通信。在一些实例中，控制系统190可以包括比例-积分-微分(PID)控制器。但是，应当明白，正如鉴于本公开由本领域技术人员能够明白的，可以使用其他合适的控制器。控制器可以储存指令，该指令可被执行，以便实现一个或多个控制程序，例如关于图2本文所述的控制程序。
[0037]可以配置控制系统190从而以单个气缸为基础改变发动机的一个或多个运行参数。例如，控制系统可以通过利用可变凸轮正时(VCT )驱动器调节气门正时，通过改变点火信号提供给火花塞的时间调节点火正时，和/或通过改变由控制系统提供给燃油喷射器的燃油喷射信号的脉冲宽度调节燃油喷射正时和喷射量。因此，至少点火正时、气门正时和燃油喷射正时能够由该控制系统驱动。
[0038]转向图2，图解了用于测试湿度传感器的方法200。方法200可以由诸如控制系统190的发动机控制系统执行，以利用与来自进气气体组分传感器(例如，传感器192)的输出的相关性测试湿度传感器(例如，传感器106)。如本文所使用的，相关性可指在进气气体组分传感器输出中所反映的湿度传感器输出的变化。在一个实例中，该相关性可以是逆向的，其中湿度传感器输出增加(例如，测量的湿度增加)，而进气气体组分传感器输出减小(例如，测量的进气氧浓度减小)。湿度传感器输出的变化可以与进气气体组分传感器输出的变化成比例，但是可以不等于进气气体传感器输出的变化。
[0039]在202，方法200包括确定发动机运行参数。该运行参数可以包括但不限于流到发动机进气口的EGR的量、湿度传感器输出、进气气体传感器输出、发动机转速、发动机负荷、空燃比、和其他参数。在204，方法200包括确定EGR是否停用。例如，在怠速发动机状态期间EGR可能停用，以便维持燃烧稳定性。如果EGR停用，则布置在EGR通道中并且配置以控制流动至发动机的EGR量的EGR阀可以完全关闭，并且因此可以根据EGR阀的位置确定EGR状况。
[0040]如果EGR正常运行，也就是，如果至少一些EGR正在流动至发动机和/或该EGR阀处在部分或完全打开位置，则方法200进行到206，以根据进气氧传感器的输出并且还根据湿度传感器的输出调节EGR阀的位置。由于EGR减少进气中的氧气量，因此当前流动至发动机的EGR量可以根据进气氧浓度来确定。如果期望的EGR的量(根据诸如发动机转速和负荷的运行参数确定的)不同于测量的EGR量，则可以调节该EGR阀以提供期望的EGR的量。而且，正如前面所说明的，进气中的湿气的量可影响燃烧，并且因此引导至发动机的EGR的量可以部分地根据由湿度传感器测量的进气的湿度来调节。例如，如果湿度高(例如，100%),则引导至发动机的EGR的量可以比当湿度低(例如，50%)时更少。然后方法200返回。
[0041]如果EGR停用，可以执行湿度传感器测试以便确定湿度传感器是否劣化。该传感器测试包括使来自湿度传感器的湿度测量与由进气气体传感器测量的进气氧的量相关联。由于进气气体传感器布置在EGR (对于LP EGR和HP EGR两者)出口下游的进气系统中，如果EGR流动至发动机，可以导致进气氧浓度比流过湿度传感器的进气的氧浓度低。因此，在一些实例中，只有当EGR停用或低于阈值量时才可以执行该测试。在一些实施方式中，当由于发动机状态(例如发动机处在怠速时)EGR停用时可以执行湿度传感器测试。在其他实施方式中，即便当发动机状态指示EGR在运行时，控制器也可主动使EGR停用，以便进行湿度传感器测试。
[0042]返回到204，确定EGR停用，方法200进行到208以监控湿度传感器输出。可以监控湿度传感器输出以便确定什么时候湿度传感器已经检测到大的湿度变化。在210，监控进气气体传感器输出。在212，确定湿度是否已经以超过阈值量变化。湿度的变化可以是大于阈值量的湿度变化。例如，如果初始湿度读数是小于随后湿度读数10%，则湿度可能已经以大于阈值量变化。当提及湿度时，应当理解，湿度可以表示为相对湿度、比湿度或绝对湿度。但是，如果使用比湿度，可影响湿度读数的其他因素例如温度不可用于湿度计算，并且因此比湿度可能与进气气体组分传感器读数具有较高的相关性。
[0043]如果湿度传感器输出保持相对稳定并且未以大于阈值量变化，则方法200进行到214，以确定进气气体组分传感器输出是否已经以大于第二阈值量变化。该第二阈值量可以是与湿度变化的第一阈值量成比例的量。例如，进气的非冷凝水浓度的变化的五分之一(由湿度传感器测量的)可以由进气气体组分传感器反映，如果该传感器不劣化的话。因此，如果第一阈值量为10%,则第二阈值量可以是2%。如果进气气体传感器输出以大于第二阈值量变化，而湿度传感器未以大于第一阈值量变化，则在216指示湿度传感器劣化，并且采取缺省动作(default action)。响应湿度传感器劣化所采取的缺省动作可以包括例如通过点亮故障指示器灯和/或设置诊断码通知车辆驾驶员。此外，不是根据来自湿度传感器的输出调节EGR阀的位置，而是EGR阀位置可以根据缺省湿度值例如100%相对湿度来调节。这可以得到降低的期望EGR水平(降低的LP-EGR、降低的HP-EGR，或两者)。
[0044]如果进气气体组分传感器的输出也相对地恒定，例如，未以大于1%变化，贝1J方法200循环回到208以继续监控湿度传感器输出的变化或进气气体组分传感器输出的变化。以这种方式，如果湿度传感器测量相对恒定的湿度，而进气气体传感器仍然测量变化的进气氧浓度，可以确定湿度传感器“被卡住”而未测量湿度的变化。
[0045]但是，取决于曲轴箱通风系统的存在和构造，进气气体组分传感器可以暴露于具有不同于湿度传感器所暴露在其中的进气的湿度的空气中。例如，在图1所图示的发动机系统中，在增压状态期间，来自曲轴箱的空气可以被引导至两个分支进气系统中的一个分支的进气道，而湿度传感器布置在另一个分支上。因此，在增压状态期间，湿度传感器未暴露于曲轴箱气体中，但是由于进气气体组分传感器位于曲轴箱通风装置入口的下游，它暴露于曲轴箱气体。由于曲轴箱气体可以具有相对高的湿度，如果存在其中曲轴箱气体被暴露于进气气体组分传感器而不是湿度传感器的状态(例如，在增压状态期间或当曲轴箱压力大于压缩机入口压力时)，考虑到由曲轴箱气体引起的进气中的湿度，可以调节起因于进气湿度的进气气体氧浓度。
[0046]返回到212，如果确定湿度已经以大于第一阈值量变化，则方法200进行到218，以确定进气气体传感器输出是否已经与湿度传感器输出的变化成比例地变化。例如，如果进气的湿度增加，进气的氧浓度将减小。因此，当湿度传感器指示湿度的增加时，进气气体传感器应指示进气氧浓度减小。类似地，如果湿度传感器指示湿度已经减小，则进气气体传感器应指示进气氧浓度已经增加。正如上面所讨论的，这假定曲轴箱气体不流过进气气体组分传感器。如果来自曲轴箱通风系统的曲轴箱气体正流过进气气体组分传感器而不是湿度传感器，考虑到曲轴箱气体，可以调节由进气气体组分传感器确定的进气氧浓度。
[0047]如果进气气体传感器输出不与湿度传感器输出成比例地变化，则方法200进行到216，以指示湿度传感器劣化并且采取缺省动作，正如上面所说明的。如果进气气体传感器输出与湿度传感器输出成比例地变化，则方法200进行到220，以指示湿度传感器未劣化，并且然后方法200返回。
[0048]在上面所示的实例中，利用变化的相对百分比的量描述了与进气氧的变化成比例的湿度变化(例如，10%的湿度变化与2%的进气氧浓度的变化成比例)。但是，湿度和进气氧可以以其他量成比例。使湿度变化和进气氧浓度的变化相关的其他合适的机制可以包括储存在控制器中的列出进气氧浓度作为进气湿度的函数的图型(map)，其中实际测量的进气湿度的值可以用来查阅相应的预期的进气氧浓度。如果预期的进气氧浓度不同于测量的进气氧浓度，则湿度传感器可能劣化。
[0049]因此，进气系统湿度传感器的功能性可以根据当EGR关闭时，例如仅当EGR关闭时，如由进气气体传感器测量的进气氧浓度的相关性来确定。流过进气气体传感器的空气的湿度变化将导致进气的氧浓度的变化，并且因此，如果检测到湿度的变化但是没有相应的氧浓度的变化，则湿度传感器可能劣化。相应的氧浓度的变化可以是逆相关性。例如，如果湿度传感器未劣化，测量的湿度的减小将导致测量的氧浓度的增加，而测量的湿度的增加将导致测量的氧浓度的减小。
[0050]图3是示出在湿度传感器的测试期间的感兴趣的参数的图300。对于每个所图示的参数，时间沿着水平轴线描述，而每个各个参数值沿着竖直轴线描述。在时间tl之前，如曲线302所示，EGR在工作(flowing)。湿度传感器正在检测大约60%的湿度，如曲线304所示。由于在进气中存在EGR——其降低进气的氧浓度，由进气气体组分传感器测量的并且由曲线308所示的进气氧浓度是相对低的。例如，进气氧浓度为大约16%(如果在测量点的总压力处在标准的温度和压力下，这被修正成氧的分压)。
[0051]在时间tl，EGR停用。如果发动机处在怠速中，或如果为了进行湿度传感器测试，EGR被主动地停用，可发生这种情况。结果，进气的氧浓度增加到大约21%。在时间t2，发动机周围的空气的环境湿度从60%增加至100%，如曲线310所示。如果发动机安装在其中的车辆进入洗车处或遇到下雨可以发生这种情况。由于湿度增加，进气氧浓度减小，例如到17%。
[0052]为了确定湿度传感器是否劣化，使由湿度传感器测量的湿度与进气氧浓度相关。如曲线304所示，当湿度传感器运行并且未劣化时，由湿度传感器测量的进气的湿度增加到100%。但是，如曲线306所示，当湿度传感器劣化时，由该传感器测量的湿度未增加到100%。而是，在图3所示的实例中，湿度保持在60%。但是，由于由进气气体组分传感器测量的进气氧浓度减小，如果湿度传感器未指示湿度增加，将确定该湿度传感器劣化。因此，通过使进气湿度与进气氧浓度相关，可以确定湿度传感器的功能性。
[0053]应当明白，本文所公开的构造和方法本质上是示例性的，并且这些具体的实施方式不以限制性意义考虑，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和构造、以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
[0054]权利要求具体指出被认为是新颖的和非显而易见的一些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合或子组合可以通过修改本权利要求或在本申请和相关申请中提出新权利要求来要求权利。这些权利要求，无论比原权利要求在范围上是更宽、更窄、相等或不同都被认为包含在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种方法，包括: 根据湿度传感器输出和来自进气气体组分传感器的输出指示湿度传感器的劣化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中根据所述湿度传感器输出和来自所述进气气体组分传感器的输出指示所述湿度传感器的劣化进一步包括:当排气再循环(EGR)关闭并且响应于大于阈值量变化的来自所述湿度传感器的输出时，根据所述湿度传感器输出和来自所述进气气体组分传感器的输出指示所述湿度传感器的劣化。
3.根据权利要求2所述的方法，其中根据所述湿度传感器输出和来自所述进气气体组分传感器的输出指示所述湿度传感器的劣化进一步包括:如果所述湿度传感器输出以大于所述阈值量减少，如果来自所述进气气体组分传感器的输出未以高于第二阈值量增加，则指示所述湿度传感器的劣化。
4.根据权利要求2所述的方法，其中根据所述湿度传感器输出和来自所述进气气体组分传感器的输出指示所述湿度传感器的劣化进一步包括:如果所述湿度传感器输出以大于所述阈值量增加，如果来自所述进气气体组分传感器的输出未以低于第二阈值量减少，则指示所述湿度传感器的劣化。
5.根据权利要求2所述的方法，进一步包括:如果未指示湿度传感器劣化，在随后的运行期间当EGR打开时，根据湿度传感器输出调节EGR的量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中来自所述进气气体组分传感器的输出包括进气氧浓度的指示。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述进气气体组分传感器布置在所述湿度传感器下游。
8.一种系统,包括: 排气再循环(EGR)系统； 布置在发动机进气系统中的湿度传感器； 在所述湿度传感器下游布置在所述发动机进气系统中的进气气体组分传感器；和 控制器，其包括指令，以便: 当停用EGR时并且如果来自所述湿度传感器的输出以大于阈值量变化，根据所述湿度传感器输出和来自所述进气气体组分传感器的输出指示湿度传感器劣化。
9.根据权利要求8所述的系统，其中配置所述控制器以在发动机怠速运行期间停用EGR。
10.根据权利要求8所述的系统，其中配置所述控制器以响应于湿度传感器测试循环停用EGR。
11.根据权利要求8所述的系统，其中如果来自所述湿度传感器的输出以大于所述阈值量增加，所述控制器包括这样的指令:如果来自所述进气气体组分传感器的输出小于第二阈值量，则指示湿度传感器劣化。
12.根据权利要求8所述的系统，其中如果来自所述湿度传感器的输出以大于所述阈值量减少，所述控制器包括这样的指令:如果来自所述进气气体组分传感器的输出大于第二阈值量，则指示湿度传感器劣化。
13.根据权利要求8所述的系统，其中所述进气气体组分传感器测量进气氧浓度。
14.根据权利要求8所述的系统，其中所述控制器包括这样的指令:当运行EGR时，根据所述湿度传感器的输出调节引导至所述发动机进气系统的EGR的量。
15.根据权利要求8所述的系统，其中所述湿度传感器位于所述进气系统的第一进气道中，并且进一步包括将发动机的曲轴箱连接至所述进气系统的第二进气道的曲轴箱强制通风管。
16.—种方法,包括: 当排气再循环(EGR)运行时，根据由湿度传感器测量的进气湿度，调节引导至发动机进气口的EGR的量；和 当停用EGR时，如果测量的进气湿度和测量的进气氧浓度不相关，则指示湿度传感器劣化。
17.根据权利要求16所述的方法，其中指示湿度传感器劣化进一步包括:如果测量的进气湿度增加并且测量的进气氧浓度未减少，则指示湿度传感器劣化。
18.根据权利要求16所述的方法，其中指示湿度传感器劣化进一步包括:如果测量的进气湿度减少并且测量的进气氧浓度未增加，则指示湿度传感器劣化。
19.根据权利要求16所述的方法，其中根据进气湿度调节EGR的量包括当进气湿度增加时减少EGR的 量。
【文档编号】F02D13/02GK104005857SQ201410059229
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2013年2月22日
【发明者】M·J·杰克维斯, T·J·克拉克, I·H·马基, R·D·皮尔西弗, M·J·于里克 申请人:福特环球技术公司