CN102678392B - 用于湿度传感器诊断的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于包括湿度传感器的发动机的方法和系统。在选定的工况下，可以基于进气相对湿度的变化与进气温度或压力的变化的比较确定湿度传感器的劣化。基于该湿度传感器是劣化或正常工作不同地调节再循环至发动机进气的排气量。

Description

用于湿度传感器诊断的方法和系统
【技术领域】
本发明涉及用于车辆发动机系统中的湿度传感器的诊断。
【背景技术】
发动机系统可以配置有排气再循环(EGR)系统，排气中的至少一部分经排气再循环系统可以再循环至发动机进气。可以在发动机系统中连接多种传感器以估算传输至发动机的EGR的量。这些可以包括，例如多种温度、压力、氧气和湿度传感器。由于EGR估算的精度依赖于多种传感器的正确的工作，会使用周期性的传感器诊断。
在美国专利7,715,976中说明了一种诊断湿度传感器的示例方法。其中，基于在进气歧管中的第一湿度传感器估算的进气湿度和在排气歧管中的第二湿度传感器估算的排气湿度和位于该发动机外部的第三湿度传感器估算的环境湿度的比较确定湿度传感器的劣化。在多种预期所有传感器读数为大体相等的工况期间(例如在EGR阀关闭的发动机不加燃料的工况期间)，会比较传感器读数。如果三个湿度传感器的读数差别大于阈值，可以确定湿度传感器劣化。例如，如果环境湿度和排气湿度大体相等，而进气湿度与它们的差异大于阈值量，可以确定进气湿度传感器的劣化。
然而发明人在此认识到这种途径的一个潜在问题。确定任何一个湿度传感器的劣化的精确度可取决于其他湿度传感器的正常工作。另外发动机控制可不需要多个湿度传感器。例如，发明人在此已经认识到，甚至在双进气通道系统中，可以利用非对称湿度感测有效地以降低的排放运转发动机。
【发明内容】
因此，在一个示例中，可以通过运转具有湿度传感器的发动机的方法而至少部分解决上述问题。在一个实施例中，该方法包括，基于自从发动机冷起动后的时间段中进气的相对湿度和温度的每个变化而指示湿度传感器的劣化。
例如，在发动机冷起动期间，可以通过进气歧管温度传感器估算发动机进气温度而通过湿度传感器估算进气相对湿度。可以监控自从发动机冷起动后的时间段的进气温度和湿度。循环周期可以基于发动机工况，例如排气催化剂温度。在一个示例中，可以监控进气温度和湿度直至排气催化剂温度稳定或者达到阈值温度(例如，起燃温度)。
由于发动机自从冷起动后在循环期间变暖，进气温度开始上升。由于相对湿度为在特定温度下每区域的水蒸气的比例，预期相对湿度将随进气温度的变化而改变。发动机控制器可比较由湿度传感器估算的相对湿度的变化和由温度传感器估算的进气温度的变化。如果相对湿度的变化与气温的变化(可以确定湿度变化和温度变化的差别或比例)不成比例，可以确定湿度传感器的劣化且可以设定相应的诊断代码。换句话说，通过利用湿度传感器产生的温度效应，可以将合适的湿度传感器运行与温度变化相关联。
根据本发明的一个实施例，其中指示包括如果湿度变化与温度变化的比值低于阈值和/或如果湿度变化与压力变化的差值高于阈值指示劣化。
根据本发明一个实施例，其中时间段基于排气催化剂温度，该时间段随着排气催化剂温度和阈值温度之间的差值的升高而增加。
根据本发明的一个实施例，其中发动机冷起动工况包括该排气催化剂温度低于起燃温度。
根据本发明一个实施例，其中排气经由包括EGR阀的EGR回路从发动机排气中再循环至发动机进气，其中调节再循环的排气量包括调节EGR阀的位置。
根据本发明一个实施例，其中调节包括：如果该湿度传感器未劣化则基于湿度传感器的输出调节EGR阀的位置；以及如果该湿度传感器劣化则基于最大湿度调节EGR阀的位置，该最大湿度基于发动机工况而计算。
根据本发明的另一方面，提供一种发动机系统，包括：第一和第二并列进气通道，其均包括涡轮增压器压缩器；第一和第二并列排气通道，其均包括涡轮增压器涡轮；湿度传感器和温度传感器，其均仅位于第一通道中；以及控制器，其配置用于响应于自从发动机冷起动的时间段内的湿度变化相对于温度变化指示湿度传感器劣化。
根据本发明的一个实施例，其中系统进一步包括：第一低压EGR回路，其用于再循环来自涡轮下游的第一并列排气通道的排气至压缩器上游的第一并列进气通道中；第二低压EGR回路，其用于再循环来自涡轮下游的第二并列排气通道的至少一部分排气至压缩器上游的第二并列进气通道中；第一高压EGR回路，其用于再循环来自涡轮上游的第一并列排气通道中的至少一部分排气至压缩器下游的第一并列进气通道中；以及第二高压EGR回路，其用于再循环来自涡轮上游的第二并列排气通道中的至少一部分排气至压缩器下游的第二并列进气通道中。
根据本发明的一个实施例，其中指示包括响应于自发动机冷起动后的时间段内由湿度传感器估算的湿度的变化与由温度传感器估算的温度变化不成比例而指示传感器的劣化。
根据本发明的一个实施例，其中该控制器进一步配置用于：响应于没有湿度传感器劣化的指示再循环第一量的排气穿过第一和第二低压EGR回路，该第一量基于该湿度传感器的湿度输出；响应于湿度传感器劣化的指示再循环第二、不同量的排气穿过第一和第二低压EGR回路，该第二量基于最大湿度假设。
根据本发明的一个实施例，其中系统进一步包括排气催化剂，其中该时间段基于排气催化剂的温度，该时间段随着排气催化剂的温度和阈值温度的差值的上升而增加。
应当理解提供上述说明以简单的形式介绍一系列将在下面详细描述部分进一步说明的概念。其并不意味着识别权利要求主题的关键或者重要的特征，本发明的范围唯一由权利要求书限定。进一步的，权利要求主题不限于解决任何上述或者本说明书任何部分的缺点的实施。
【附图说明】
图1显示了一个示例发动机系统和关联EGR系统的示意图。
图2显示了图1的发动机系统的燃烧室的示意图。
图3显示了基于图1的湿度传感器用于调整发动机EGR流量的高级流程图。
图4-5显示了说明用于基于进气温度或者压力指示湿度传感器劣化的示例程序的高级流程图。
图6-7显示了用于基于图4-5的程序指示湿度传感器劣化的示例图。
【具体实施方式】
下述说明涉及用于诊断连接在发动机系统(图1-2)中的湿度传感器的系统和方法。基于进气相对湿度(如通过湿度传感器所确定的)，可以调整再循环至发动机进气的EGR流量(图3)。进一步的，可以周期性地诊断湿度传感器。具体地，在选择工况期间，湿度传感器的湿度输出可以与进气压力或者温度作比较。基于估算的相对湿度中的变化和估算的进气温度或压力的变化的相互关系，可以指示湿度传感器劣化。在一个示例中发动机控制器可配置用于执行诊断程序(例如图4所描述的)以基于响应于由EGR节流阀的临时关闭所产生的进气压力变化的相对湿度变化识别湿度传感器的劣化。在另一个示例中，控制器可以执行诊断程序(如图5所描述的)以基于响应于自从发动机冷起动后的时间段内进气温度变化的湿度变化识别湿度传感器劣化。在图6-7中说明了可用于识别湿度传感器劣化的示例图表。这样，不依赖于额外的湿度控制器可以诊断湿度传感器劣化。
图1显示了包含多缸内燃发动机10和双涡轮增压器120和130的涡轮增压发动机系统100的示例的示意图。如一个非限制性示例，发动机系统100可以作为乘用车辆的推进系统的一部分。发动机系统100可以经由进气通道140接收进气。进气通道140可以包括空气滤清器156和EGR节流阀230。发动机系统100可以为分体式发动机系统，其中进气通道140在EGR节流阀230下游分支为第一和第二并列的进气通道，每个都包括涡轮增压器压缩器。具体地，至少一部分进气经由第一并列进气通道142导入至涡轮增压器120的压缩器122且至少进气中的另外一部分经由进气通道140的第二并列进气通道144导入涡轮增压器130的压缩器132。
通过压缩器122压缩的总进气的第一部分可以经由第一并列分支进气通道146供给至进气歧管160。这样，进气通道142和146形成了发动机进气系统的第一并列分支。类似地，总进气的第二部分可以经由压缩器132压缩，其可以经由第二并列分支进气通道148供给至进气歧管160。因此，进气通道144和148形成了发动机进气系统的第二并列分支。如图1所示的，来自进气通道146和148的进气在到达进气歧管160之前可以经由共用进气通道149而再合并，从而进气可以被提供至发动机。
EGR节流阀230可以位于第一和第二并列进气通道142和144上游的发动机进气中，而第二进气节流阀158可以位于第一和第二并列进气通道142和144下游和在第一和第二并列分支进气通道146和148下游(例如在共用进气通道149)发动机进气中。
在一些示例中，进气歧管160可以包括用于估算歧管压力(MAP)的进气歧管压力传感器182和/或用于估算歧管空气温度(MCT)的进气歧管温度传感器183，其各自与控制器12通信。进气通道149可以包括空气冷却器154和/或节气门(例如第二进气节流阀158)。可以通过控制系统经由可通信地与控制器12相连的节气门执行器(未显示)调节第二进气节流阀158的位置。可以提供防喘振阀152以经由旁通道150选择性地旁通涡轮增压器120和130压缩器机级。如一个示例，当压缩器上游的进气压力达到阈值时防喘振阀152可以打开以使气流流穿旁通道150。
发动机10可以包括多个汽缸14。在此描述的示例中，发动机10包括V-型构造排布的6个汽缸。具体地，该6个汽缸排布为两个组13和15，每个组包含3个汽缸。在可替代的示例中，发动机10可以包括两个或多个汽缸，例如4，5，8，10或更多汽缸。这些多种汽缸可以平均分组并以各种构造排布，例如V型、直列、水平对置等。每个汽缸14可以配置燃料喷射器166。在此描述的示例中，燃料喷射器166可以配置为基于进气道的燃料喷射器。在下面图2中描述了单个汽缸14的进一步细节。
经由共用进气道149提供至每个汽缸14(在此也被称为燃烧室14)的进气可以用于燃料燃烧且燃烧的产物可以随后经由特定汽缸组的并列的排气通道而排出。在此描述的示例中，发动机10的第一汽缸组13可以经由第一并列排气通道17排出燃烧产物且第二汽缸组15可以经由第二并列排气通道19排出燃烧产物。第一和第二并列排气通道17和19中每一个可以进一步包括涡轮增压器涡轮。具体地，经由排气通道17排出的燃烧产物能够被引导穿过涡轮增压器120的排气涡轮124，排气涡轮124相应地可以经由轴126提供机械功至压缩器122以便对进气提供压缩。可替代地，通过废气门128控制，流穿排气通道17的部分或者全部排气可以经由涡轮旁通道123旁通过涡轮124。类似地，经由排气通道19排出的燃烧产物能够被引导穿过涡轮增压器130的排气涡轮134，排气涡轮134相应地可以经由轴136提供机械功至压缩器132以便向流穿发动机进气系统的第二分支的进气提供压缩。可替代地，通过废气门138控制，流穿排气通道19的部分或者全部排气可以经由涡轮旁通道133绕过涡轮134。
在一些示例中，排气涡轮124和134可以配置为可变几何涡轮，其中控制器12可以调整涡轮叶轮片(或者叶片)以改变从排气流中获得的和传送至各自的压缩器的能量水平。可替代地，排气涡轮124和134可以配置为可变截面喷嘴涡轮，其中控制器12可以调整涡轮喷嘴的位置以改变从排气流中获得的和传送至各自的压缩器的能量水平。例如，控制系统可以配置为经由各自的执行器独立地改变排气涡轮124和134的叶片或者喷嘴位置。
在第一并列排气通道17中的排气可以经由分支并列排气通道170导入至大气而在第二并列排气通道19中的排气可以经由分支并列排气通道180导入至大气。如进一步在图2中详细说明的，排气通道170和180可以包括一个或多个排气后处理设备，例如催化剂，和一个或多个排气传感器。
发动机10可以进一步包括一个或多个排气再循环(EGR)通道或者回路，用于再循环来自第一和第二并列排气通道17和19和/或第一和第二并列分支排气通道170和180的至少一部分排气至第一和第二并列进气通道142和144，和/或并列分支进气通道146和148。这些可以包括用于提供高压EGR(HP-EGR)的高压EGR回路和低压EGR(LP-EGR)的低压EGR回路。在一个示例中，可以在涡轮120，130没有提供增压时提供HP-EGR，而可以在提供涡轮增压时和/或当排气温度高于阈值时提供LP-EGR。在又一些示例中，可以同时提供HP-EGR和LP-EGR两者。
在此描述的示例中，发动机10可以包括用于再循环来自位于涡轮124下游的第一分支并列排气通道170的至少一部分排气至压缩器122上游的第一并列进气通道142中。类似地，发动机可以包括用于再循环来自位于涡轮134下游的第二分支并列排气通道180的至少一部分排气至压缩器132上游的第二并列进气通道144中。第一和第二LP-EGR回路202和212可以包括用于控制通过回路的EGR流量(即再循环的排气的量)的各自的LP-EGR阀204和214，以及用于降低再循环至发动机进气之前流穿各自的EGR回路的排气的温度的各自的充气冷却器206和216。在某些情况下，充气冷却器206、216还可以用于在排气进入压缩器之前加热流穿LP-EGR回路202、212的排气以防止水滴冲击压缩器。
发动机10可以进一步包括第一高压EGR回路208用于再循环来自位于涡轮124上游的第一并列排气通道17的至少一部分排气至压缩器122下游的第一分支并列进气通道146。类似地，发动机可以包括第二高压EGR回路218用于再循环来自位于涡轮134上游的第二并列排气通道19的至少一部分排气至压缩器132下游的第二分支并列排气通道148。可以经由各自的HP-EGR阀210和220控制流穿HP-EGR回路208和218的EGR流量。
可以在EGR节流阀230下游的仅一个并列进气通道中(在此描述为在第一并列进气通道142中而没有在第二并列进气通道144中)包含湿度传感器232和进气压力传感器234。湿度传感器232可以配置用于估算进气的相对湿度。进气压力传感器234可以配置用于估算进气的压力。在一些实施例中，在位于EGR节流阀230下游的相同的并列进气通道中还可以包含温度传感器。
如图3-5所示，发动机控制器可以基于随着进气压力或进气温度变化与湿度传感器输出的相对湿度之间的相对关系确定湿度传感器是正常还是劣化。如果湿度传感器正常工作，可以基于湿度传感器的输出调节经由HP-EGR和/或LP-EGR回路再循环至发动机进气的排气量。例如，可以确定由湿度传感器感测的相对湿度等同的EGR，可以相应地分别调节LP-EGR阀204和214和/或HP-EGR阀位置以提供需求的LP-EGR和/或HP-EGR。作为对比，如果湿度传感器劣化，发动机控制器可以假定最大湿度条件(基于发动机工况)，计算等同EGR,并相应调节LP-EGR和/或HP-EGR阀。通过基于仅一个进气分支中的单个湿度传感器的输出调节流入至分体式发动机系统的两个进气分支的EGR，用于发动机EGR控制的所需传感器数量可以减少而不会妥协EGR控制的精度。由于不需在每个进气通道分支中的专用湿度传感器，(尽管在替代实施例中如果需求可以提供额外的湿度传感器)，可以达到减少零部件的优势。
可以经由与阀挺杆相连的液压驱动的提升器，或者经由凸轮轮廓线变换装置(其中使用了凸轮凸角)调节每个汽缸14的进气和排气门的位置。在这个示例中，可通过利用凸轮驱动系统的凸轮驱动控制每个汽缸14中的至少进气门。具体地，进气门凸轮驱动系统25可以包括一个或多个凸轮且可以利用进气门和/或排气门的可变凸轮正时或者升程。在替代实施例中，可通过电动气门驱动控制进气门。类似地，可以通过凸轮驱动系统或者电动气门驱动控制排气门。
可以通过包括控制器12的控制系统15以及通过来自车辆驾驶员经由输入设备(未显示)的输入至少部分控制发动机系统100。控制系统15显示为从一系列传感器16(在此描述了多种示例)接收信息并发送控制信号至一系列执行器81中。如一个示例，传感器16可以包括湿度传感器232、进气压力传感器234、MAP传感器182、以及MAT传感器183。在一些示例中，共用进气通道149可以包括用于估算节气门进气口压力(TIP)的节气门进气口压力传感器(TIP)和/或用于估算节气门空气温度(TCT)的节气门进气口温度传感器。在其他的示例中，一个或多个EGR通道可以包括用于确定EGR流动特性的压力、温度、空气-燃料比传感器。在下面结合图2详述了另外的系统传感器和驱动器。如另一个示例，执行器81可以包括燃料喷射器166、HP-EGR阀门210和220、LP-EGR阀门204和214、第二进气节流阀158和EGR节流阀230、以及废气门128、138。其他驱动器，例如多种额外的阀门可以与发动机系统100种多个位置相连。控制器12可以从多个传感器中接收输入数据，处理该输入数据，并响应于该处理的输入数据基于编程在其中的对应的一个或多个程序的指令或编码触发该驱动器。将参照图3-5在此描述示例控制程序。
图2描述了内燃发动机10的汽缸或燃烧室的示例实施例。发动机10可以从控制器12接收控制参数以及经由输入设备192(例如加速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194)从车辆驾驶员190接收输入。发动机10的汽缸(在此也称为“燃烧室”)14可以包括在其内设置有活塞238的燃烧室壁236。活塞238可以与曲轴240相连使得活塞的往复动作被转换为曲轴的旋转动作。曲轴240可经由传动系统与乘用车辆的至少一个驱动轮相连。进一步地，起动电机可以经由飞轮与曲轴240相连以执行发动机10的起动运行。
汽缸14可以经由一系列进气通道242，244和246接收进气。进气通道246可以与发动机10的除了汽缸14之外的其他汽缸相连通。在一些实施例中，一个或多个进气通道可以包括增压设备例如涡轮增压器280。例如图2示出了发动机10配置有包含布置在进气通道242和244之间的压缩器282的涡轮增压器，以及沿着排气通道248布置的排气涡轮284。压缩器282可至少部分通过排气涡轮284经由轴286驱动，其中增压设备配置为涡轮增压器。第二进气节流阀158包括沿着发动机的进气通道设置的节流板164用以改变提供至发动机汽缸的进气流率和/或压力。例如，如图2所示节气门158可以设置于压缩器282的下游，或者可替代地设置在压缩器的上游。
排气通道248可以从除了汽缸14之外的发动机10的其他汽缸接收排气。排气传感器228显示为与位于排放控制装置278上游的排气通道248相连。传感器228可以选自多个用于提供排气空气/燃料比的合适的传感器，例如线性氧传感器或者UEGO(通用或宽域排气氧气传感器)、两态氧气传感器或者EGO(如所描述的)、HEGO(加热EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置278可以为三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、多种其他排放控制装置或者其组合。
可以由位于排气通道248中的一个或多个温度传感器(未显示)估算排气温度。可替代地，可以基于发动机工况(例如速度、负荷、空-燃比(AFR)、火花延迟等)推算排气温度。进一步地，可以通过一个或多个排气传感器228计算排气温度。应当理解，可替代地，排气温度可以由在此列出的温度估算方法的组合而估算得出。
发动机10的每个汽缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，汽缸14显示为包含位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升阀250和至少一个排气提升阀256。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。汽缸14的气门可以经由与阀门推杆相连的液压驱动提升器或者经由凸轮轮廓线变换装置停用，其中利用没有升程的凸轮凸角用于停用阀门。在此示例中，可以通过凸轮驱动经由相应的凸轮驱动系统251和253控制进气提升阀250和排气提升阀256的停用。凸轮驱动系统251和253均可以包括一个或多个凸轮且可以利用一个或多个可以通过控制器12操作的凸轮轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时系统(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统以改变气门运行。在可替换的实施例中，可以通过电动气门驱动控制进气和/或排气门。在一个示例中，汽缸14可以包括经由包含VCT系统的凸轮驱动控制的进气门和经由电动气门驱动控制的排气门。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于发起燃烧的火花塞292。在选择的运行模式下，点火系统290可以响应来自控制器12的火花提前信号SA经由火花塞292提供点火火花至燃烧室14中。然而，在一些实施例中，火花塞292可以省略，例如其中发动机10可以通过自动点火或者通过燃料喷射(可能是一些柴油发动机的情况下)而发动燃烧。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以配置有用于提供燃料的燃料喷射器。如一个非限制性示例，汽缸10显示为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166显示为直接与汽缸14相连以便与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地直接向其中喷射燃料。这样，燃料喷射器166以已知为直接喷射(在此后也称为“DI”)的方式提供燃料至燃烧汽缸14。可替代地，喷射器可以位于顶部并接近进气门处以改善混合。燃料可以从包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道的高压燃料系统8传输至燃料喷射器166。可替代地，可以通过单级燃料泵以低压传输燃料，在这种情况下，在压缩冲程期间相比利用高压燃料系统可以更加限制直接燃料喷射正时。进一步地(未显示出)，燃料箱可以具有用以提供信号至控制器12的压力传感器。应当理解，在一个可替代的实施例中，喷射器166可以为提供燃料至汽缸14上游的进气道中的进气道喷射器。
在图2中控制器12显示为微型计算机，包括微处理单元106，输入/输出端108，用于可执行程序和校准值的电子存储媒介：在此具体示例中显示为只读存储器(ROM)芯片110、随机存储器(RAM)112、保活存储器(KAM)114和数据总线。存储媒介只读存储器110可编程有计算机可读数据代表的由处理器102可执行的指令，其用于执行下面描述的方法或者其他预期但未明确列出的变形。控制器12可从与发动机10相连的传感器接收各种除了之前讨论的那些信号之外的信号，包括来自质量空气流量传感器231的感应质量空气流量(MAF)；来自与冷却套118相连的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)；来自与曲轴240相连的霍尔效应传感器260(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182的绝对歧管空气压力信号(MAP)的测量值。可以通过控制器12从PIP信号产生发动机速度信号RPM。进一步地，还可以基于PIP信号识别曲轴位置以及曲轴加速度，和曲轴摆动。可以利用来自歧管压力传感器182的歧管空气压力信号MAP以提供进气歧管中的真空或压力的指示。进一步地，如在此指出的，可以基于其他运行参数，例如基于MAF和RPM估算歧管压力。
发动机10进一步包括湿度传感器232。湿度传感器可以监测经由进气通道242进入进气歧管的空气的水蒸气浓度。如之前所描述的，湿度传感器232可以位于EGR节气门(230，图1)的下游但是位于第二进气节流阀158的上游。基于EGR节气门230和LP-EGR,以及HP-EGR阀(图1)的位置，由湿度传感器产生的相对湿度读数指示了新鲜空气的湿度或者新鲜空气和再循环排气的混合物的湿度。
如上所述，图2显示了多汽缸发动机的仅一个汽缸，且每个汽缸可类似地包含各自的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
图3示出了用于基于进气的相对湿度调节一个或多个EGR阀(例如EGR节流阀，LP-EGR阀和/或HP-EGR阀)以提供所需求的再循环排气量(EGR)的示例程序300。程序确定等同于如位于EGR节流阀下游的进气道中的湿度传感器估算的相对湿度的EGR的量。具体地，利用进气中的水蒸气浓度，通过利用质量守恒等式可以产生等同的EGR量的精确的指示。基于等同于确定的湿度的EGR量，调节一个或者多个EGR阀的位置以提供需求的EGR流量。
在302处，程序包括估算和/或测量发动机运转参数。这些可以包括，例如，点火火花正时、空燃比、发动机转速、扭矩需求、催化剂温度、燃料类型等。在304处，可以基于估算的发动机工况确定需求的EGR量。这些可以包括确定再循环至发动机进气(例如，在分体式发动机系统中从并列的排气通道至各自的并列进气通道中)中的排气的量、流量和温度。这可以进一步包括确定是否将以LP-EGR流、HP-EGR流或者其组合提供所需求的EGR的量。
在306处，可以确定湿度传感器是否为正常工作。这样，可以利用诊断程序(例如参考图4-5展开描述的)周期性地诊断湿度传感器。如果湿度传感器为正常工作，则在308处，可以接收湿度传感器输出。这样，由于湿度传感器位于排气进入EGR系统处的上游，湿度传感器的湿度读数指示了(新鲜)进气的水蒸气浓度。在310处，可以应用质量守恒等式(即质量守恒定律)于接收的湿度读数以确定进气的湿度等同的EGR量，并相应地确定将传输的排气分数。在一个示例中，基于质量守恒等式，进一步基于水和EGR的比热的比，质量为1％的水可以确定为等同于1.7％的EGR。
在312处，如果确定湿度传感器未劣化，可以基于湿度传感器的输出而调节从发动机排气再循环至发动机的排气的量。具体地，可以基于来自湿度传感器输出计算的湿度等同的EGR量调节一个或多个EGR阀的位置以提供需求的EGR量。该一个或多个被调节的EGR阀可以包括一个或多个EGR节流阀、LP-EGR阀(用于调节提供的LP-EGR的量)、以及HP-EGR阀(用于调节提供的HP-EGR的量)。具体地，可以调节该一个或多个EGR阀以提供EGR量(例如利用排气和/或进气)的差异。在一个示例中，相对湿度可以为40％。可以将发动机校准在特定湿度且可以基于水的量高于或者低于在特定湿度水平(即40％)的基准水浓度而增加或减少计划的EGR量。
相反，在320处，响应于湿度传感器的劣化的指示(在306处接收的)，可以基于最大湿度假设调节至发动机的EGR流量。也就是，可以基于发动机工况(例如，基于环境温度和压力条件)确定最大相对湿度且可以确定最大假设湿度等同的EGR量。相应地，在322处，可以调节该一个或多个EGR阀的位置以提供EGR量的差异。
这样，估算的进气相对湿度还指示了在涡轮增压器的压缩器的入口和出口处以及充气冷却器出口和歧管中的冷凝的可能性。因此，如果湿度传感器劣化，可以设置需求的EGR为不发生冷凝的值。通过基于假定的最大(例如100％)相对湿度调节传输的EGR，可以减少在发动机系统中(特别是在压缩器和在EGR回路中)的冷凝。
在一个示例中，湿度传感器可以包括在具有第一和第二并列进气通道的分体式发动机系统中，每个进气通道连接至不同的汽缸组。湿度传感器可以位于第一或者第二进气通道中。在此，可以基于单个湿度传感器的输出而调节流至进气通道两者中(随后进入不同的汽缸组)的EGR。通过减少控制发动机所需的湿度传感器的数量，在不必妥协EGR确定和流量控制的精度的情况下，在发动机系统中可以达到减少零部件的优势。
现在转到图4，描述了基于进气压力的诊断湿度传感器的示例诊断程序400。
在402处，可以估算和/或测量发动机工况。这些可以包括，例如进气压力、温度、湿度、发动机转速、需求扭矩等。在404处，可以关闭第一EGR节流阀而同时打开第二进气节流阀。也就是，EGR节流阀临时关闭而通过打开空气进气节流阀而瞬时地补偿扭矩扰动。这样，EGR节流阀可以全部关闭或部分关闭。在一个示例中，可以基于发动机工况而关闭EGR节流阀一段时间。在另一个示例中，可以通过调节阀的工作周期而关闭EGR节流阀，阀的工作周期基于发动机工况而调节。
在406处，可以确定由EGR节流阀的关闭导致的每个进气压力的变化和进气相对湿度的变化。进气相对湿度的变化可以基于位于EGR节流阀下游的湿度传感器的输出，而进气压力的变化可以基于连接在EGR节流阀下游的进气通道中的压力传感器的输出。在一个示例中，当节流阀关闭时可以估算起始湿度和压力且当节流阀再次打开时可以估算最终湿度和压力，从而可以相应地计算湿度和压力的变化。
在408处，可以执行响应于EGR节流阀关闭引起的相对湿度的变化(ΔH)和引起的进气压力的变化(ΔP)的比较。在一个示例中，该比较可包括确定湿度变化和压力变化的比。在另一个示例中，该比较可以包括确定湿度变化和压力变化的差值(例如绝对差值)。
如果压力变化和湿度变化的比高于阈值，随后在410处，可以确定湿度传感器正常工作且湿度传感器的输出可靠。相反，如果该比值小于阈值，随后在412处，可以确定湿度传感器的劣化。相应地，在414处，可以设定诊断编码。进一步地，如之前在图3描述的(在320-322处)，在没有可靠湿度传感器输出的情况下，可以基于最大湿度条件的假设调节EGR流量，以减少发动机系统中的冷凝。在可替代的示例中，可以响应于压力变化和湿度变化的差值(例如绝对差值)高于阈值而指示湿度传感器的劣化。这样，通过将预期湿度变化关联于压力变化，可以在不要求额外的湿度传感器的情况下精确地确定湿度传感器劣化。
在示例图6中显示了基于压力的湿度传感器诊断的示例。图600描述了在606处的EGR节流阀位置，在602处的进气压力变化以及在604处的进气湿度的相应变化。
在t1处，EGR节流阀可以关闭持续直至t2的时间段。同样，压力传感器和湿度传感器都位于EGR节流阀下游的进气道中。因此，响应于EGR节流阀关闭，来自压力传感器的压力输出可开始减小。由于进气的相对湿度是基于进气压力的，预期压力降低会引起湿度传感器的相对湿度输出的成比例的降低。如所描述的，在t1和t2之间，如湿度传感器估算的由阀门关闭引起的相对湿度变化(ΔH)与如压力传感器估算的由阀门关闭引起的压力变化(ΔP)成比例，指示了湿度传感器正常工作。
响应于节流阀后续在t2处开启，进气压力可以开始增加，相应地，如所预期的湿度也开始升高。在另一时间t3处，EGR节流阀可以关闭直至t4的时间段。在此，响应于EGR节流阀关闭，进气压力开始降低，然而，估算的湿度没有实质的变化。因此，响应于由湿度传感器估算的湿度变化与由压力传感器估算的压力变化不成比例，当节流阀关闭时，发动机控制器在t4处可确定湿度传感器劣化并设定诊断编码。
现在转到图5，描述了用于基于进气温度诊断湿度传感器的示例诊断程序500。
在502处，可以确定发动机处于冷起动工况。这样，如果排气催化剂温度低于起燃温度和/或如果发动机在阈值时间段内没有启动则可以确定冷起动工况。如果没有确定发动机冷起动，程序可以终止。在504处，可以估算和/或测量发动机工况。这些可以包括，例如进气压力、温度、湿度、发动机转速、需求扭矩等。
在506处，可以监视自发动机冷起动后的特定时间段内的进气充气温度。可以通过位于第一EGR节流阀下游的发动机进气道中的温度传感器而估算进气充气温度。在508处，可以监视相同时间段内的进气湿度。可以通过位于第一EGR节流阀下游的发动机进气中的湿度传感器估算进气相对湿度。这样，可以基于发动机工况而调节监视温度和湿度的时间段。例如，可以持续监视进气温度和湿度直至排气催化剂温度稳定和/或到达起燃温度(例如，180℃)。
在510处，可以确定具体时间段内的进气温度(ΔT)的变化和进气湿度(ΔH)的变化。例如，在时间段开始处可以估算起始湿度和温度，在时间段结束处可以估算最终湿度和温度。在512处，可以将温度变化(ΔT)与湿度变化(ΔH)作比较。在一个示例中，该比较可以包括确定湿度变化与温度变化的比值。在另一个示例中，该比较可以包括确定湿度变化和温度变化的差值(例如绝对差值)。
如果温度变化和湿度变化的比值高于阈值，随后在514处，可以确定湿度传感器正常工作且湿度传感器的输出可靠。相反，如果该比值低于阈值，随后在516处，可以确定湿度传感器劣化。相应地，在518处，可以设定诊断编码。进一步地，如图3(在320-322处)描述的，在没有可靠湿度传感器的情况下，可以基于最大湿度条件假设而调节EGR流量以减少发动机系统中的冷凝。在可替代的示例中，可以响应于温度变化和湿度变化的差值(例如绝对差值)高于阈值而指示湿度传感器的劣化。这样，通过将湿度变化关联于温度变化，不需额外的湿度传感器就可以精确地确定湿度传感器的劣化。
在图7中显示了基于温度的湿度传感器的诊断的示例。图700描述了在706处的排气催化剂温度，在702处的进气温度的变化和在704处的进气湿度的相应变化。
在t0处，可以确定发动机冷起动。在自从冷起动的一段时间段内，特别是在t0和t5之间，可以监视并比较进气温度(ACT)和湿度。这样，该时间段可以是排气温度升高并稳定在或者超出起燃温度的时间段。进气温度传感器和湿度传感器都可以位于EGR节流阀下游的进气通道中。因此，随着发动机在自从冷起动后的时间段内开始暖机，进气温度上升。由于相对湿度基于温度，预期温度上升会引起湿度传感器的相对湿度的输出降低。在t0和t5之间，可以确定空气温度(ΔT)的变化相对于湿度的变化(ΔH)成比例，其指示了湿度传感器为正常工作。在可替代的示例中，其中湿度变化与温度变化不成比例，可以响应于自从发动机冷起动后的期间内由湿度传感器估算的湿度变化与由温度传感器估算的温度变化不成比例而指示湿度传感器的劣化。
尽管描述的诊断程序说明了基于压力或者温度的一者对于相对湿度的影响，应当理解在其他示例中，可以基于压力和温度的每一者对相对湿度的影响指示湿度传感器的劣化。例如，可以将进气相对湿度输出的变化与由温度传感器输出的温度变化和由压力传感器输出的压力变化中的每一者作比较。在一个方式中，如果湿度变化与温度变化和压力变化两者都不对应，则可以指示湿度传感器的劣化。
这样，通过将进气温度和/或湿度的变化关联于进气湿度的变化，在没有依赖于额外的湿度传感器且使用现存温度和压力传感器的情况下可以识别湿度传感器的劣化。通过基于单个湿度传感器的输出调节至发动机的EGR流量，可以精确提供基于湿度的EGR调节并且达到了减少零部件的优势。
应当注意在此包括的示例控制和估算程序可以与多种发动机和/或车辆系统构造共同使用。在此描述的具体程序可以代表一个或多个任意数目的处理策略，例如事件-驱动、中断-驱动、多-任务、多-线程等。同样，可以以所说明的顺序执行、并行执行所说明的各种步骤、运行或功能，或在一些情况下有所省略。类似地，处理顺序不是达到在此描述的示例实施例的特征和优势所必需的，而仅仅为了描述和说明的方便。取决于使用的具体策略，可以重复执行一个或多个描述的步骤或动作。进一步地，描述的步骤可图形化地代表编程入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的编码。
应当理解在此揭示的构造和程序实质上为示例，且这些不能以限制意义看待具体实施例，因为存在多种可能的变形。例如，上述技术可以用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本发明主题包括所有多种系统和配置以及本文公开的其他特征、功能和/或特性的新颖和非显而易见的组合和次组合。
下面的权利要求具体指出了某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子-组合。这些权利要求可提及“一个”元素或者“第一”元素或者其等同物。这些权利要求应当理解为包括一个或者多个这样的元素，既不要求也不排除两个或者多个这样的元素。揭示的特征、功能、元件和/或性能的组合和子-组合可以通过修改现有的权利要求书或者通过在本申请或者相关申请中提出新的权利要求而主张权利。这样的权利要求，与原权利要求相比，不论其保护范围更广、更窄、相等同或者不同，都包括在本发明主题中。

Claims (8)

1.一种用于运行包括湿度传感器的发动机的方法，包含：
基于自从发动机冷起动开始后的时间段内的进气的相对湿度和温度的每个变化指示湿度传感器的劣化，所述指示包括响应于在所述时间段内所述湿度变化与所述温度的变化的比值低于阈值而指示所述湿度传感器的劣化。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述相对湿度通过所述湿度传感器估算，且其中所述温度通过温度传感器估算，所述湿度传感器和所述温度传感器中的每一者都位于第一节流阀下游的发动机进气中。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述指示包括设定诊断编码。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述时间段基于排气催化剂温度。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述时间段随着所述排气催化剂温度和阈值温度之间的差值的上升而增加。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述发动机包括发动机进气，发动机排气，连接在所述发动机进气和所述发动机排气之间的EGR回路，且其中基于所述劣化的指示调节穿过所述EGR回路的EGR流量。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包含当所述湿度传感器未劣化时基于所述湿度传感器的输出调节EGR流量，以及当所述湿度传感器劣化后基于最大湿度的假设而调节所述EGR流量。
8.一种用于运行在发动机进气道中包括湿度传感器和温度传感器的发动机的方法，包含：
在发动机冷起动工况期间，估算自从所述冷起动后的时间段内的进气温度和相对湿度的每一者；
基于在所述时间段内的所述湿度的变化相对于所述温度的变化指示所述湿度传感器的劣化；以及
基于所述湿度传感器劣化的所述指示调节从发动机排气再循环至所述发动机进气中的排气量。
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