湿度传感器和发动机系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及湿度传感器和发动机系统。提供了用于耦连电容型湿度传感器的发动机的方法和系统。基于当在湿度传感器下游和压缩机上游流动气体进入发动机进气中时湿度读数变化小于第一阈值而传感器处的压力变化大于第二阈值，可确定湿度传感器的劣化。基于湿度传感器是否劣化或具有功能性，可以通过调整在压缩机上游和下游的节气门来改变压力变化。
【专利说明】湿度传感器和发动机系统
【背景技术】
[0001] 发动机可利用在各个位置处的湿度传感器用于控制发动机操作，如用于控制火花 正时和排气再循环（EGR)。湿度读数的错误可导致不合适的火花正时，并且从而爆震以及关 于冷凝物形成、EGR控制、稀释剂控制等的各种其他问题。
[0002] US20120227714描述了一种用位于EGR进口下游的湿度传感器的方法。为了诊断 该传感器的操作，所公开的方法关闭EGR节气门，并基于响应于EGR节流阀关闭进气相对湿 度和压力的变化中的每个来指示湿度传感器劣化。
【发明内容】
[0003] 本发明人已经认识到将湿度传感器放置在曲轴箱附近的问题。由于曲轴箱气体的 污染，将湿度传感器定位在这样的位置中可引起环境湿度的错读。此外，循环排气的湿度具 有基于燃料类型和发动机操作条件如温度而变化的湿度。
[0004] 一个示例中，一些上述问题可通过以下方法解决，该方法包括：在湿度传感器下游 和压缩机上游排气流入发动机进气时，当该传感器的湿度读数变化小于第一阈值而在该传 感器处的压力变化大于第二阈值时，指示湿度传感器劣化。例如，在传感器是电容式湿度 传感器的情况下，其对在给定体积中（在电容器的板之间）的水量敏感。认识到这种关系和 压力的作用，在总压力和电容之间可以预期一种相互关系(如果比湿度保持不变，较低压力 导致较低电容被测量)。因此，通过在传感器处的压力变化存在下监测电容变化是否小于阈 值，可识别该传感器是否运行，包括压力变化和湿度/电容变化之间的增益是否如所预期 的，并且由此识别传感器劣化。
[0005] 在另一示例中，一些上述问题可通过以下方法解决，该方法包括：当在一定范围内 变化压力时，从该湿度传感器产生湿度指示，该湿度传感器位于发动机进气系统中的压缩 机上游；和当随着压力的变化湿度变化的指示小于阈值量时，指示该湿度传感器的劣化。
[0006] 应该理解，提供上述
【发明内容】
，从而以简化形式介绍在【具体实施方式】中进一步描 述的概念的选择。它并不意味着确认所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的 主题的范围由权利要求书唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或本公开的 任何部分中提及的任何缺点的实施。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1示出包括湿度传感器的发动机系统；
[0008] 图2示出电容型湿度传感器的示意性实施方式；
[0009] 图3示出用于基于高的比湿度和相对湿度条件诊断电容型湿度传感器的方法的 流程图；
[0010] 图4示出用于基于低的比湿度和相对湿度条件诊断温度型湿度传感器的方法的 流程图；
[0011] 图5示出对于高的比湿度和相对湿度条件运行侵入式诊断测试的方法的流程图；
[0012] 图6示出用于基于绝对湿度的侵入式诊断测试的湿度传感器读数的图示示例； [0013] 图7示出对于低的比湿度和相对湿度条件运行侵入式诊断测试的方法的流程图； [0014] 图8示出用于基于温度的侵入式诊断测试的湿度传感器读数的图示示例。
【具体实施方式】
[0015] 下列描述涉及用于诊断湿度传感器和对其响应而采取缺省操作的系统和方法。
[0016] 一个问题是经定位测量发动机进口空气湿度的某些湿度传感器技术难以诊断，因 为响应压力或温度变化，其测量经历小的变化。可以很容易地出现"固定（stuck)在范围 内"。因此，如果比湿度保持恒定，则比湿度传感器对压力和温度变化不敏感。然而，当比湿 度保持恒定时，绝对湿度传感器在环境空气热且湿时对压力和温度变化敏感。当环境空气 干燥时，绝对湿度传感器对压力和温度变化具有很小的灵敏度。此外，当比湿度恒定时，相 对湿度传感器甚至在环境空气变得干燥时对压力和温度变化敏感。如本文进一步解释的， 通过改变待在三通湿度传感器附近采样的进气的压力，在避免其他污染发动机流时，可使 比湿度的变化与变化的压力相关联。此外，可使相对湿度的变化与温度变化相关联。当相 互关系未被识别时，可指示传感器的劣化并制定缺省操作。
[0017] 具体地，绝对湿度的变化与总压力的变化有关。换句话说，如果空气/水混合物的 总压力减小10%，则绝对湿度减小约10%。通过相对于发动机操作瞬态相对缓慢地改变进口 空气压力，但比稳定状态操作更快，可验证水和空气/水混合物之间的相对缓慢的变化比 率是否随着混合物被压缩或膨胀而不改变。此外，比湿度被表示为水蒸气质量与单位干空 气质量的比(例如，湿度比)。在一个具体示例中，位于预压缩机节气门下游的湿度传感器提 供改进的灵敏度，因为此时，来自曲轴箱气体或循环排气的潜在加湿未被添加。
[0018] 在一个示例中，湿度传感器是一种电容型湿度传感器。该电容传感器主要对绝对 湿度敏感。具体地，对在给定体积中(在电容器的板之间)的水量敏感。如果降低总压力，则 电容减小。在一些示例中，本方法利用这种关系，指出绝对湿度与密度成正比，绝对湿度在 恒定温度下与压力成正比，并且绝对湿度在恒定压力下与温度成反比。
[0019] 如本文所述，通过改变样品空气/水混合物的压力并读取传感器的绝对湿度，可 评估湿度传感器性能。绝对湿度直接随混合物的总压力而变化，并且因此该传感器基本上 是绝对湿度传感器，其中压力与绝对湿度成正比。因此，当上游进气节气门被关闭且压力从 lOOkPa降低到90kPa时，可预期绝对湿度在该传感器适当运行时减小了 10% (正/负公差 阈值)。这种方法可以与目的在于将绝对湿度转换成相对湿度的方法对比。
[0020] 如本文所用，以下应用：
[0021] 湿度比=比湿度=水质量/干空气质量
[0022] 绝对湿度=在给定体积的空气-水混合物中的水的质量
[0023] 相对湿度=混合物中的水的摩尔分数/饱和混合物中的水的摩尔分数。
[0024] 下列描述涉及用于诊断耦连在发动机系统中的湿度传感器的系统和方法，该发动 机系统具有带有压缩机的进气系统（图1)。湿度传感器，如电容型湿度传感器可位于预压缩 机节气门的下游，以在不同发动机操作条件下测量或估计湿度。电容型湿度传感器（图2)主 要对绝对湿度敏感；因此，如果改变空气/水混合物的压力并读取绝对湿度，则可以评估该 湿度传感器。具体地，可基于当前发动机条件定期诊断该湿度传感器（图3和图4)。此外， 如果发动机的自然变化和操作未引起该湿度传感器读数在阈值范围内变化，指示该湿度传 感器劣化，则基于绝对湿度（图5)或温度（图7)运行侵入式湿度传感器诊断测试。图6和 图8示出基于发动机操作条件的示例湿度传感器读数。
[0025] 现在参照图1，示出了大体上在10处描述的多缸发动机的示例系统配置，其可被 包括在汽车的推进系统中。发动机10可通过包括发动机控制器12的控制系统且通过经由 输入装置132的来自车辆操作者130的输入至少部分地被控制。在此示例中，输入装置132 包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。
[0026] 发动机10可包括大体地在26处指示的汽缸体的下部分，其可包括用油井32包住 曲轴30的曲轴箱28,其中该油井32位于该曲轴下面。注油口 29可设置在曲轴箱28中，以 便油可被供给到油井32。注油口 29可包括油盖33,以当该发动机在操作时密封注油口 29。 量油尺套管37也可设置在曲轴箱28中且可包括用于测量油井32中的油的水平的量油尺 35。另外，曲轴箱28可包括用于检修曲轴箱28中的组件的多个其他孔。曲轴箱28中的这 些孔可在发动机操作过程中保持关闭，使得曲轴箱通风系统(下面描述）可在发动机操作过 程中运行。
[0027] 汽缸体26的上部分可包括燃烧室(例如，汽缸)34。燃烧室34可包括具有活塞38 位于其中的燃烧室壁36。活塞38可耦连到曲轴30,以便该活塞的往复运动被转化成该曲 轴的旋转运动。燃烧室34可接收来自喷油嘴45 (其在此被配置为直接喷油嘴）的燃料和 来自进气歧管42的进气，该进气歧管42位于节气门44的下游。汽缸体26还可包括输入 发动机控制器12 (在本文下面更详细描述的）内的发动机冷却液温度（ECT)传感器46。
[0028] 例如，节气门44可设置在发动机进气系统中，以控制进入进气歧管42的气流，且 在上游可位于后面有增压空气冷却器52的压缩机50的后面。空气过滤器54可位于压缩 机50的上游，且可过滤进入进气道13的新鲜空气。进气可经由凸轮致动的进气阀系统40 进入燃烧室34。同样地，燃烧的排气可经由凸轮致动的排气阀系统41离开燃烧室34。在 可选的实施方式中，进气阀系统和排气阀系统中的一个或更多个可被电致动。
[0029] 排气燃烧气体经由位于涡轮机62上游的排气道60离开燃烧室34。排气传感器 64可沿涡轮机62上游的排气道60设置。涡轮机62可配备有绕过它的废气门。排气传感 器64可以是用于提供排气空/燃比的指示的合适传感器，如线性氧传感器或UEG0(通用或 宽域排气氧)、双态氧传感器或EG0、HEG0 (加热型EG0)、N0x、HC或C0传感器。排气传感器 64可与发动机控制器12连接。
[0030] 在图1的示例中，曲轴箱通风管74耦连到发动机进气系统，以便曲轴箱中的气体 可以以受控的方式从该曲轴箱排出。在非增压的条件下（当歧管压力（MAP)小于压缩机进口 压力（CIP)时)，曲轴箱通风系统16经由通风装置或通风管74将空气吸入到曲轴箱28中。 曲轴箱通风管74可耦连到压缩机50上游的新鲜空气进气道13。在一些示例中，曲轴箱通 风管可耦连在空气过滤器54 (未示出）的下游。在其他示例中，曲轴箱通风管可耦连到空 气过滤器54上游的进气道13。
[0031] 曲轴箱气体可包括从燃烧室到曲轴箱的燃烧气体的漏气。流过导管的气体的成 分，包括气体的湿度水平，可影响进气系统中的PCV进口下游的位置处的湿度。
[0032] 气体可在两个方向流动通过曲轴箱通风管74,从曲轴箱28向进气道13和/或从 进气道13向曲轴箱28。例如，在其中MAP低于CIP的非增压条件下，空气从进气道13至曲 轴箱28流动通过通风管74。相比之下，在升压发动机操作过程中（当MAP高于CIP时)，曲 轴箱蒸气可从曲轴箱28至进气道13流动通过通风管74。此外，油气分离器可设置在通风 管74中，以在升压操作过程中从离开曲轴箱的气体流中除去油。
[0033] 低压排气再循环（LP-EGR)系统可经由LP-EGR通道82将所期望部分的排气从排 气道60发送到进气道13。提供至进气道13的LP-EGR的量可经由EGR阀88被发动机控制 器12改变。此外，后面有空气冷却器90的LP-EGR传感器92可布置在LP-EGR通道内，且 可提供排气的压力、温度和浓度中的一个或多个的指示。在一些示例中，LP-EGR传感器92 可提供LP-EGR量的一个指示。EGR量可以可选地或另外地由湿度读数和其他操作参数确 定，如下面详细所述。高压EGR (ΗΡ-EGR)系统可经由ΗΡ-EGR通道80将所期望部分的排气 从排气道60发送到进气道13。提供至进气道13的ΗΡ-EGR量可经由EGR阀84被发动机控 制器12改变。此外，后面有空气冷却器86的ΗΡ-EGR传感器77可布置在ΗΡ-EGR通道内， 且可提供排气的压力、温度和浓度中的一个或多个的指示。
[0034] 在一些条件下，EGR系统可用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度，从而提 供用于在一些燃烧模式期间控制火花正时的方法。此外，在一些条件期间，一部分燃烧气体 可通过控制排气气门正时，如通过控制可变气门正时机构被保留或捕获在燃烧室中。
[0035] 应当理解，如本文所用，PCV流是指通过PCV线的气体流。此气体流可包括仅进气 流、仅曲轴箱气体流和/或空气和曲轴箱气体的混合物的流，所述流的成分至少基于流动 的方向以及在流动时相对于CIP的MAP条件。
[0036] 发动机控制器12示于图1中，为微型计算机，其包括微处理器单元108、输入/输 出端口 110、在此具体示例中被示出作为只读存储器芯片112的用于可执行程序和校准值 的电子存储介质、随机访问存储器114、保活存储器116和数据总线。发动机控制器12可从 耦连到发动机10的传感器接收各种信号，包括从质量空气流量传感器58的进气质量空气 流量（MAF)的测量；来自温度传感器46的发动机冷却液温度（ECT);来自排气传感器64的 排气空/燃比；等等。此外，发动机控制器12可基于从各种传感器接收的输入监控并调整 各种致动器的位置。这些致动器可包括，例如，节气门44、进气阀系统40和排气阀系统41 以及PCV阀78。存储介质只读存储器112可用计算机可读数据编程，其中计算机可读数据 表示用于执行以下所述方法的由处理器108可执行的指令，以及预期的但未具体列出的其 他变量。
[0037] 湿度传感器94位于压缩机的上游、LP-EGR82进口和通风系统16进口之间以及发 动机进气系统中的质量空气流量传感器58和预压缩机节气门55的下游。在这个位置中， 湿度传感器能够测量空气/水混合物，以报告绝对湿度，使得绝对湿度的变化直接随空气/ 水混合物的总压力而变化。例如，如果空气/水混合物的总压力减小10%，则绝对湿度减小 10%。就图2进一步描述示例湿度传感器94的其他细节。
[0038] 图2是电容型湿度传感器的实施方式的示意性描述，所述电容型湿度传感器包括 温度传感器、电容传感器和冷凝加热器。样品空气可流动通过通道200,该通道200可以是 例如压缩机50上游的通道。所公开的湿度传感器可耦连加热器202、一对并联电容板204 和沿进气流设置的温度传感器206。所述的温度传感器206是卷绕式电阻温度计；然而，其 他实施方式可使用其他温度传感器，如可选的电阻温度计构造或热电偶。所述的加热器202 是电阻加热器；其他实施方式可类似地使用其他加热器。加热器202、电容器204和温度传 感器206可被线性地对齐，使得流过该加热器的进气可通过电容器且与温度传感器热交互 作用。此外，加热器202、电容器204和温度传感器206可被包含在共同传感器壳体208中， 且包括信号调节电子系统210以便于与图1的发动机控制器12通信，该发动机控制器12 具有带有非暂时性指令的存储器来指示湿度传感器劣化。
[0039] 当被发动机控制器致动时，加热器202可增加湿度传感器内的局部温度。所增 加的局部温度可引起湿度传感器内--具体地在电容器204的平行板之间--的充气 (aircharge)膨胀。由于这种膨胀是均匀的，平行板之间的体积内的水蒸气量可减小，引起 电容增加。然后，温度传感器206可测量已经穿过该电容器的空气的温度，以便提供校正的 湿度传感器读数。在一个示例中，该传感器可提供发动机进气系统的绝对湿度测量、相对湿 度测量或其他湿度测量。
[0040] 现在转向图3,该方法示出如果发动机的自然变化和操作未引起湿度传感器读数 在阈值范围内充分地变化(还参见图6图示)，如何执行侵入式湿度传感器诊断测试。例如， 车辆中的发动机可以具有广泛变化的气流和压力，这取决于该车辆的操作条件。在一些驾 驶情况下，压力变化足以引起湿度读数充分地波动来估计其正在适当工作。一个这样的示 例是，自然的预压缩机节气门运动产生大于阈值的足够的压力变化。然而，在其他条件下， 湿度传感器可能不经历足够的压力变化并且因此，包括预压缩机节气门操作的发动机操作 可被修改，以在发动机操作过程中运行湿度传感器的诊断监测。
[0041] 方法300始于分析发动机操作条件在302。发动机操作条件可包括发动机转速 和负荷、MAP、湿度(例如，从湿度传感器94测量的感测湿度)、空气质量流量、大气压力（BP) 等。如果发动机未运行，则湿度传感器可能不能够测量所产生的大于阈值的压力变化。因 此，在304,不进行湿度传感器诊断测试，并且不执行指示和/或缺省操作。
[0042] 返回到302,如果发动机在运行，该程序继续到303以响应湿度传感器读数调整发 动机操作。例如，该程序可基于湿度调整火花正时，包括在较高湿度值下在给定速度和负荷 条件下提前火花正时，和在较低湿度值下延迟火花正时。接下来，在308,该程序确定是否存 在用于湿度传感器诊断测试的进入条件。进入条件可包括在稳定条件(例如，在1秒内RPM 波动小于50RPM)下的发动机运行、超过阈值操作温度的温度上升、增压、在阈值内的环境温 度、在一定范围内的温度变化。在306,如果适当的进入条件不存在，则不进行湿度传感器诊 断测试（316)。返回到306,如果存在用于湿度传感器诊断的进入条件，则该程序继续到308 以确定环境空气是否具有高的比湿度和相对湿度(例如，环境空气热且湿)。在一个示例中， 当环境条件随着压力增加具有高的比湿度和相对湿度时，可以观察到相对湿度的变化。因 此，在310,如果存在高的比湿度和相对湿度，该程序确定在先前操作条件下湿度传感器读 数是否已经被改变大于阈值T1。例如，该程序可以比较在当前操作条件下的当前读数与在 先前操作条件下的先前读数，以识别在持续时间内是否存在大于阈值的湿度传感器读数的 充分变化。当AIS节气门位置的变化被命令维持或提供所期望的低压EGR流速时，可产生 例如压缩机进口压力的自然变化。如果湿度传感器读数未充分改变，该传感器的劣化是可 能的；因此，在312运行侵入式诊断测试(还参见图5)。然而，在310,如果湿度传感器读数 变化大于阈值（T1)，则侵入式诊断测试（318)和湿度传感器诊断测试（316)不运行。
[0043] 在312,可执行发动机操作的侵入式调整，以便改进湿度传感器性能的可观测性， 并因此运行湿度传感器诊断。在一个示例中，侵入式调整可包括预压缩机节气门的定期或 周期调整，以产生在湿度传感器处的压力变化，这可然后产生如本文所述的相应的湿度传 感器读数变化。预压缩机节气门的变化程度可基于当前操作条件一如当前增压水平一 和其中增压水平高于环境压力的程度而选择。预压缩机节气门的变化程度可基于在用于侵 入式诊断的湿度传感器处的压力变化的所期望跨度而选择。例如，通过跨越节气门角度的 范围调整预压缩机节气门，在发动机操作条件下，该传感器可在适当运行时对压力变化敏 感，且因此与压力变化相关联的湿度传感器读数的变化可用于确定合适的传感器功能性。 在另一示例中，侵入式压力变化可通过响应到达方框312的程序调整所命令的压缩机进口 压力而产生。压缩机进口压力的闭环控制例如经由预压缩机节气门的调整和来自压缩机进 口压力传感器的反馈可因此在湿度传感器处提供压力的侵入式调整。
[0044] 另外地或可选地，预压缩机节气门变化的频率和/或在湿度传感器处的压力变化 可与湿度传感器读数变化的频率相关联。例如，如果预压缩机节气门的振荡频率是在所得 的湿度传感器变化频率的阈值范围内，则可指示适当的传感器功能性，并且如果不是，指示 传感器劣化。
[0045] 以这种方式，当湿度传感器读数变化小于第一阈值而在传感器处的压力变化大于 第二阈值时，可产生湿度传感器劣化的指示。另外地或可选地，当湿度传感器读数的频率与 在传感器处的压力变化频率相差多于阈值时，可产生湿度传感器劣化的指示。
[0046] 基于侵入式诊断的确定，如图5的程序，在314,通过产生存储的诊断消息并响应 指示实施缺省操作，报告劣化(或其未劣化）的指示。响应传感器劣化的缺省操作包括设置 测得的湿度到较低或最小阈值，以在随后的发动机操作过程中运行保守EGR和火花设置， 直到传感器劣化已经被校正。另一示例可包括调整火花正时、燃料喷射和增压控制，以响应 于较低阈值，但独立于湿度传感器读数。
[0047] 返回到308,如果环境空气不具有高的比湿度和相对湿度(例如，环境空气冷且干 燥)，则可以是环境空气具有低的比湿度和相对湿度。在一个示例中，当环境条件随着增加 的温度具有低的比湿度和相对湿度时，可以观察到相对湿度的变化。无论湿度，增加湿度传 感器附近的空气温度可引起通过温度传感器206(图2中所示)的温度读数的变化。在402， 确定是否需要执行冷启动。冷启动之后，在408,执行被动测试（passive test)。在一个实 施方式中，从冷启动，发动机罩下的温度可上升超过环境温度；从而，增加温度变化的同时 保持比湿度恒定。因此，在410,确定在先前操作条件下温度传感器读数变化是否大于阈值 T1。例如，该程序可以将在当前操作条件下的当前读数与在先前操作条件下的先前读数比 较，以识别在持续时间内是否温度上升大于环境条件。因此，发动机罩下的温度应该上升超 过环境条件，从而引起相对湿度变化。如果湿度读数未改变，温度传感器的劣化是可能的； 因此，在404运行侵入式诊断测试(还参见图7)。然而，在410,如果湿度传感器读数变化大 于阈值（T1)，则侵入式诊断测试（412)和湿度传感器诊断测试（414)不运行。
[0048] 返回到402,如果发动机不经历冷启动，在404,可执行发动机操作的侵入式调整， 以便改进温度传感器性能的可观测性且因此运行温度传感器诊断。在一个示例中，侵入式 调整可包括在温度型湿度传感器附近的被迫的温度上升。具体地，温度上升可使用湿度传 感器94的加热器202调整。加热器202的温度变化程度可基于当前操作条件选择。例如， 通过跨越一定温度范围调整湿度传感器的加热器，在发动机操作条件(例如，发动机怠速） 期间，湿度传感器可以对相对湿度的变化敏感，并且因此与温度变化相关联的湿度传感器 读数变化可用于确定适当的传感器功能性。在一个实施方式中，当比湿度保持恒定时，温度 增加引起相对湿度的增加。
[0049] 基于侵入式诊断的确定，如图7的程序，在406,通过产生存储的诊断消息和响应 指示实施缺省操作，报告劣化(或其未劣化）的指示。
[0050] 在图5处呈现用于运行湿度传感器的侵入式诊断测试的示例方法的其他细节。方 法500始于502,在目前操作条件下改变湿度传感器处的压力。例如，在发动机操作过程中， 气体在湿度传感器的下游和压缩机的上游流入使发动机进气增压的涡轮增压器中，如就图 1所解释的。例如，流动气体可包括低压EGR和在大于非零阈值的流动水平下流动的曲轴箱 气体。该程序继续到504,其中位于压缩机上游的预压缩机节气门经调整产生变化的压力变 化。在506,在压缩机下游的节气门经调整补偿来自上游预压缩机节气门调整的任何流动 影响。为了做到这一点，基于对增压水平响应的上游节气门调整的程度选择下游节气门调 整。例如，较高的增压水平运行较大的上游节气门调整，因为在发动机汽缸处的气流效应可 以更容易地被下游节气门补偿，例如当增压水平高于环境压力水平时。
[0051] 另外，调整在压缩机上游和下游的节气门可引起意外的压缩机喘振。因此，可响应 下游节气门和上游节气门的调整，调整在508处的压缩机旁通阀和在510处的EGR阀。另 外，在510，EGR阀的调整允许EGR流量阈值被维持。在512,当阈值随着增加的增压水平而 充分增加时，可以将湿度传感器读数与预期的值比较。
[0052] 在一个示例中，预压缩机节气门可基于驾驶员请求的发动机转矩和车辆速度条件 关于平均值进行调制。调制的程度可基于增压水平，如本文所述。同时，下游节气门可经调 制抵消由预压缩机节气门调制引起的到进气歧管内的气流干扰。并且同时地，LP-EGR和/ 或ΗΡ-EGR阀可经调整维持EGR流在所期望的水平且补偿由预压缩机节气门和/或下游节 气门的运动引起的下游压力变化。同时，可监测压缩机喘振，并且如果喘振条件通过用于湿 度传感器诊断的调制产生，可调整CBV。其他的操作示例就图6进行描述。
[0053] 此外，在侵入式诊断测试过程中可协调地调整进气系统中的多个节气门，以保持 进入发动机的流量且因此发动机转矩在所期望的值。在这方面，响应所期望的和实际的汽 缸或发动机气流或者歧管压力调整节气门44,并且压缩机进口压力和湿度传感器压力可经 由预压缩机节气门的调整而调整。以这种方式，节气门44可抵消由预压缩机节气门55的 调整产生的流动效应。
[0054] 现在转向图6,图600示出对于选择的操作条件随时间的示例性湿度传感器读数。 图601示出具有上阈值602和下阈值603的湿度范围（rl)。当发动机在运转且存在进入 条件时，在时间期间（dl)内，湿度传感器读数可大于阈值被动地变化且不执行侵入式测试。 在另一示例中，图604示出其中当发动机在运转且存在进入条件时，在时间期间（dl)内，湿 度传感器读数不充分改变的状态。因此，需要侵入式诊断测试(参见图606)。对于在606所 示的示例侵入式诊断测试，EGR保持基本恒定，如由于本文所述的补偿恒定在平均EGR流速 的5%内。然而，预压缩机节气门经调整在整个期间（d2)内连续增加和减小。湿度传感器 范围具有上阈值607和下阈值608。在测试开始时，在时间期间（d2)内，湿度传感器读数 在预压缩机节气门打开时增加且在预压缩机节气门关闭时减小（610);因此，指示湿度传感 器中没有劣化。如果在预压缩机节气门的增加的打开和减小的打开过程中湿度传感器读数 保持在阈值内（例如，湿度传感器读数的不充分变化）（612)，则读数指示存在湿度传感器劣 化。此外，在612的湿度传感器读数还指示变化的频率变化，其除了指示或代替指示读数在 阈值内，还指示传感器劣化。
[0055] 在图7处呈现用于运行温度传感器的侵入式诊断测试的示例方法的其他细节。方 法700始于702,在目前操作条件下增加在湿度传感器处的温度。例如，在发动机操作(例 如，发动机怠速）过程中，发动机罩下温度可以上升超过环境温度，从而随增加的温度改变 相对湿度，如就图1所解释的。在704,基于选择的温度范围调整加热器，以产生热。该程 序继续到706,其中位于压缩机上游的预压缩机节气门经调整在设定范围内产生恒定压力。 在708,在压缩机下游的节气门经调整补偿来自上游预压缩机节气门调整的任何流动影响。 为了做到这一点，基于对增压水平响应的上游节气门调整程度进行下游节气门调整。例如， 较高的增压水平运行较大的上游节气门调整，因为在发动机汽缸处的气流效应可以更容易 地由下游节气门补偿，例如当增压水平高于环境压力水平时。另外，调整在压缩机上游和下 游的节气门可引起意外的压缩机喘振。因此，在710的压缩机旁通阀和在712的EGR阀可 响应下游节气门和上游节气门的调整而被调整。另外，在712, EGR阀的调整允许EGR流量 阈值被维持。在714,当阈值随增加的温度充分增加时，可以将湿度传感器读数与预期的值 比较。
[0056] 现在转向图8,图800示出对于选择操作条件随时间的示例温度传感器读数。图 801示出具有上阈值802和下阈值803的温度范围（rl)。当发动机在运转且存在进入条件 时，在时间期间（dl)内，温度传感器读数可大于阈值被动地变化且不执行侵入式测试。在 另一示例中，图804示出其中发动机在运转且存在进入条件时，在时间期间（dl)内温度传 感器读数不充分变化的状态。因此，需要侵入式诊断测试(参见图806)。对于在806示出 的示例侵入式诊断测试，EGR保持基本恒定，如由于本文所述的补偿恒定在平均EGR流速的 5%内。然而，在整个时期（d2)内将加热器调整到具体温度。湿度传感器范围具有上阈值 807和下阈值808。在测试开始时，在时间期间（d2)内在温度增加时湿度传感器读数增加 (810);因此，指示湿度传感器中没有劣化。如果在温度增加过程中湿度传感器读数保持在 阈值内（例如，湿度传感器读数不充分变化）（812 )，则读数指示存在温度传感器劣化。
[0057] 以这种方式，本文所述示例方法包括在湿度传感器下游和压缩机上游流动气体进 入发动机进气中，并且当传感器的湿度读数变化小于第一阈值而在传感器处的压力变化大 于第二阈值时，指示湿度传感器劣化。
[0058] 注意，本文包括的示例控制和估计程序可以与各种系统配置一起使用。本文所述 具体程序可表示诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等任何数量的处理策略中的一个 或多个。因此，所示各种动作、操作或功能可以以所示顺序、平行地执行或在一些情况下被 省略。同样地，该处理顺序不是必需被要求来实现本文所述示例实施方式的特征和优点，但 提供该处理顺序是为了便于说明和描述。所示动作、功能或操作中的一个或多个可重复地 执行，这取决于正被使用的具体策略。此外，所描述的操作、功能和/或动作可用图表表示 待编入控制系统中的计算机可读存储介质内的代码。
[0059] 更进一步地，应该理解，本文所述系统和方法在本质上是示例性的，并且这些具体 实施方式或示例不以限制意义考虑，因为许多变化被预期。因此，本公开包括本文所公开的 各种系统和方法的所有新颖且非显而易见的组合，以及其任何和所有等同物。
【权利要求】
1. 一种发动机方法，其包括： 当在湿度传感器下游和压缩机上游流动气体进入发动机进气中时，当湿度读数变化小 于第一阈值而传感器处的压力变化大于第二阈值时，指示湿度传感器劣化。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中流动气体包括流动低压EGR。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中流动气体包括流动低压EGR和曲轴箱气体。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中流动气体包括流动曲轴箱气体。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述湿度传感器是电容型湿度传感器。
6. 根据权利要求5所述的方法，其进一步包括通过调整在所述压缩机上游的节气门而 产生压力变化。
7. 根据权利要求6所述的方法，其进一步包括响应压缩机喘振，调整在所述压缩机上 游的所述节气门。
8. 根据权利要求5所述的方法，其进一步包括通过调整压缩机旁通阀而产生压力变 化，所述旁通阀调整响应于压缩机喘振。
9. 根据权利要求6所述的方法，其进一步包括调整在所述压缩机下游的节气门，以补 偿所述上游节气门调整。
10. 根据权利要求6所述的方法，其进一步包括响应于增压水平，选择节气门调整程 度。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述节气门调整程度产生大于阈值的压力变 化，所述阈值随着增加的增压水平而增加。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中指示劣化包括设置诊断代码和产生诊断消息。
13. 根据权利要求11所述的方法，其进一步包括响应于所述指示实施缺省动作，所述 缺省动作包括将测得的湿度设置为较低阈值，并响应于所述较低阈值独立于所述湿度传感 器读数调整火花正时、燃料喷射和增压控制。
14. 一种用于湿度传感器的诊断方法，其包括： 当在非零范围内改变所述传感器处的压力时从湿度传感器产生湿度指示，所述湿度传 感器位于发动机进气系统中的压缩机上游；和当随着压力的变化所述湿度指示变化小于阈 值量时，指示所述湿度传感器的劣化。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中所述压缩机耦连在使发动机进气增压的涡轮增 压器中。
16. 根据权利要求15所述的方法，其进一步包括响应于所述指示，调整发动机操作，且 其中所述指示包括设置存储于存储器内的诊断代码。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中所述湿度传感器包括一对平行电容板。
18. 根据权利要求16所述的方法，其进一步包括调整所述压缩机上游的进气节气门， 以产生所述压力变化。
19. 一种系统，其包括： 发动机，其具有压缩机在其中的进气系统； 节气门，其位于所述压缩机上游的进气系统中； 湿度传感器，其位于所述节气门和所述压缩机之间的进气系统中； 控制器，其具有非暂时性指令在其中的存储器，所述控制器包括： 指令，以当所述传感器的湿度读数变化小于第一阈值而所述传感器处的压力变化大于 第二阈值时，指示湿度传感器劣化。
【文档编号】F02D41/22GK104110319SQ201410156543
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2013年4月18日
【发明者】R·D·普斯弗, I·H·马基, T·J·克拉克, M·J·于里克, P·库马尔 申请人:福特环球技术公司