CN103375291A - 估测进气湿度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供估测发动机中的进气湿度的实施方式。在一个实例中，发动机方法包括响应根据一种或多种发动机排放物的浓度估测的进气湿度来调节发动机参数。以这种方式，一个或多个排放物传感器可以用来估测进气湿度。

Description

估测进气湿度的方法

技术领域

本公开涉及内燃机。

背景技术

诸如空气-燃料比、火花正时和排气再循环（EGR）的发动机运行参数可被调节以提高发动机效率和燃料经济性并且减少包括氮氧化物（NOx）的排放物。可以影响这些运行参数的调节的一个因素是进气湿度。进气中的高水浓度可以影响燃烧温度、稀释等。因此，基于湿度的包括空气-燃料比、火花正时、EGR等的运行参数的控制可以用来改善发动机性能。

美国专利6,725,848述及一种利用设置在进气歧管或增压空气冷却器中的湿度传感器确定进气湿度的方法。但是，湿度传感器可能在一定条件下是不准确的和/或当暴露在高发动机运行温度下时容易退化。

发明内容

发明人已经认识到上述方法的问题并且提供一种至少部分地解决这些问题的方法。在一个实施例中，发动机方法包括响应根据一种或多种发动机排放物的浓度所估测的进气湿度调节发动机参数。

例如，对于给定的湿度水平，排气NOx和/或微粒测量可以分别与预期的NOx和/或微粒水平进行比较，以便确定当前的湿度状态。以这种方式，可以减少进气湿度对各种运行参数的影响。

在另一个实施例中，一种发动机方法包括由NOx传感器的输出估测进气湿度；和当进气湿度增加时减少排气再循环量。

在另一个实施例中，NOx传感器的输出包括排气NOx浓度，并且其中当排气NOx浓度增加时，所估测的进气湿度减小。

在另一个实施例中，由NOx传感器的输出估测进气湿度还包括由NOx传感器的输出和由微粒物传感器的输出估测进气湿度。

在另一个实施例中，微粒物传感器的输出包括排气微粒物浓度，并且其中当排气微粒物增加时，所估测的进气湿度增加。

在另一个实施例中，该发动机方法还包括当湿度增加时减少空气-燃料比。

在另一个实施例中，发动机系统包括：排气系统，其连接于发动机、包括NOx传感器和微粒物传感器；和控制器，其包括如下指令：根据来自NOx传感器和微粒物传感器的输出估测进气湿度；以及根据所估测的进气湿度调节发动机运行参数。

在另一个实施例中，该控制器包括根据来自NOx传感器和微粒物传感器的输出估测进气湿度的指令，这是通过如下进行：根据在先估测的进气湿度以及质量空气流量、排气再循环量、发动机速度和发动机温度中至少一个或多个估测排气NOx浓度和排气微粒物浓度；和根据所估测的NOx浓度和从NOx传感器输出的浓度之间的差以及所估测的微粒物浓度和从微粒物传感器输出的微粒物浓度之间的差调节在先估测的进气湿度。

在另一个实施例中，该控制器还包括如下指令：如果发动机以稀空气-燃料比运行，则根据所估测的进气湿度调节空气-燃料比的稀度（degree of leanness）。

在另一个实施例中，该控制器还包括如下指令：如果发动机以化学计量空气-燃料比或浓空气-燃料比运行，则将空气-燃料比保持在期望的空气-燃料比，而与估测的进气湿度无关。

在另一个实施例中，该控制器还包括如下指令：根据所估测的进气湿度调节EGR量。

本发明的上述优点和其他优点以及特征从下文单独的或结合附图的详细描述将显而易见。

应当理解，提供上面的概述是为了以简单的形式引进选择的构思，这种构思在详细描述中进一步描述。这并不意味着确定所主张主题的关键的或必需的特征，所主张主题的范围仅由所附权利要求限定。而且，所主张的主题不限于解决上面或本公开的任何部分指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出发动机的示意图。

图2示出示例根据本公开实施例用于根据传感器输出估测进气湿度的方法的流程图。

图3示出示例根据本公开实施例用于根据传感器输出估测进气湿度的方法的流程图。

图4示出示例根据本公开实施例用于根据传感器输出估测进气湿度的方法的流程图。

图5示出示例根据本公开实施例用于根据所估测的进气湿度调节运行参数的方法的流程图。

具体实施方式

诸如微粒物（PM）和NOx的各种排气排放物的浓度可以根据燃烧条件变化。例如，当燃烧温度升高时NOx浓度可以增加。为了监控发动机排放物，车辆可以包括NOx、PM和其他排放物传感器。这些传感器也可以用于监控燃烧条件的变化并且使这些变化与进气湿度变化相关。进气的湿度可以影响增压温度、稀释等，因此各种发动机运行参数也可以根据进气湿度进行调节以保持燃烧稳定性。在选择条件期间，可以监控NOx和PM传感器输出以估测进气湿度。例如，排气中的NOx浓度可以与进气湿度反向（inversely）相关，而排气中的PM浓度可以与进气湿度正向相关。而且，在一些实施例中，可以比较估测的NOx和PM与NOx和PM传感器输出，并且根据各估测的和测量的NOx和PM之间的差调节估测的湿度。图1示出包括NOx传感器、PM传感器以及控制器的发动机，其被配置以实施图2-5所示的方法。

现参考图1，图1示出多气缸发动机10的一个气缸的示意图，发动机10可以被包括在汽车的驱动系统中。发动机10可以由包括控制器12的控制系统和由车辆操作人员132通过输入装置130的输入至少部分地控制。在这个实例中，输入装置130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。发动机10的燃烧室（即，气缸）30可以包括燃烧室壁32，其中设置活塞36。在一些实施例中，气缸30内的活塞36的表面可以具有顶凹腔（bowl）。活塞36可连接于曲轴40，以便使活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间传动系统连接于车辆的至少一个驱动轮。而且，起动机可以经由飞轮连接于曲轴40，以能够起动发动机10的运行。

燃烧室30可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气，并且可以经由排气通道48排出燃烧气。进气歧管44和排气通道48可经由各自的进气门52和排气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。

在这个实例中，进气门52和排气门54可以经由各自的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和53均可以包括一个或多个凸轮，并且可以利用可由控制器12操作的凸轮廓线变换系统（CPS）、可变凸轮正时（VCT）、可变气门正时（VVT）和/或可变气门升降（VVL）系统的其中一个或多个，以改变气门运行。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。在可选实施例中，进气门52和/或排气门54可以通过电力气门致动系统控制。例如，气缸30可以可选地包括经由电力气门致动系统控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。

燃料喷射器66被示出直接连接于燃烧室30，用于与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射在燃烧室30中。以这种方式，燃料喷射器66提供所谓燃料直接喷射进入燃烧室30。例如，燃料喷射器可以被安装在燃烧室的侧部或燃烧室的顶部。燃料可以由包括燃料箱、燃料泵、和燃料轨的燃料系统（未示出）输送至燃料喷射器66。

发动机10中的燃烧根据运行条件可以具有多种类型。虽然图1示出压缩点火发动机，但是应当理解，本文所描述的实施例可以用在任何合适的发动机中，包括但不限于，柴油和汽油压缩点火发动机、火花点火发动机、直接喷射或进气道喷射发动机等。而且，可以利用诸如柴油、生物柴油等的多种燃料和/或燃料混合物。

进气通道42可以包括分别具有节流阀片64和65的节流阀62和63。在这个具体的实例中，节流阀片64和65的位置可以通过提供给与节流阀62和63一起包括在内的电机或致动器的信号由控制器12——常被称为电子节流阀控制器（ETC）的结构——改变。以这种方式，节流阀62和63可以被操作以改变提供给在其他发动机气缸之间的燃烧室30的进气。节流阀片64和65的位置可以通过节流阀位置信号TP被提供给控制器12。压力、温度和质量空气流量可以在沿着进气通道42和进气歧管44的多个点测量。例如，进气通道42可以包括用于测量通过节流阀63进入的清洁空气质量流量的质量空气流量传感器120。该清洁空气质量流量可以经由MAF信号被通信至控制器12。

发动机10还可以包括压缩装置，例如至少包括设置在进气歧管44上游的压缩机162的涡轮增压器或机械增压器（supercharger）。对于涡轮增压器，压缩机162可以至少部分由沿着排气通道48设置的涡轮164（例如，经由轴）驱动。对于机械增压器，压缩机162可以至少部分由发动机和/或电动机械驱动，并且可以不包括涡轮。因此，通过涡轮增压器或机械增压器提供给发动机的一个或多个气缸的压缩量可以通过控制器12改变。可以利用多种涡轮增压器设置。例如，当可变面积喷嘴被设置在在排气管道中涡轮的上游和/或下游时可以使用可变喷嘴涡轮增压器（VNT），用于改变通过涡轮的气体的有效膨胀。还有其他方法可以用于改变排气的膨胀，如废气门阀（waste gate valve）。

在压缩机162的下游和进气门52的上游可以包括增压空气冷却器154。例如，增压空气冷却器154可以被配置以冷却通过压缩机162压缩已经被加热的气体。在一个实施例中，增压空气冷却器154可以在节流阀62的上游。压力、温度和质量空气流量可以在压缩机162的下游测量，如利用传感器145或147。测量的结果可以分别经由信号148和149从传感器145和147通信至控制器12。压力和温度可以在压缩机162的上游如利用传感器153测量，并且经由信号155通信至控制器12。

而且，在公开的实施例中，EGR系统可以将期望的排气部分从排气通道48导向进气歧管44。图1示出HP-EGR系统和LP-EGR系统，但是可选的实施例可以只包括LP-EGR系统。HP-EGR通过HP-EGR通道140从涡轮164的上游被导向压缩机162的下游。提供给进气歧管44的HP-EGR量可以经由HP-EGR阀142通过控制器12改变。LP-EGR通过LP-EGR通道150从涡轮164的下游被导向压缩机162的上游。提供给进气歧管44的LP-EGR量可以经由LP-EGR阀152通过控制器12改变。例如，HP-EGR系统可以包括HP-EGR冷却器146，而LP-EGR系统可以包括LP-EGR冷却器158，以将来自EGR气体的热量排放到发动机冷却剂。

在一些条件下，EGR系统可以用来调节燃烧室30内的空气和燃料混合物的温度。因此，可以期望测量或估测EGR质量流量。EGR传感器可以设置在EGR通道内，并且可以提供质量流量、压力、温度、O₂浓度以及排气的浓度其中一种或多种的指示。例如，HP-EGR传感器144可以设置在HP-EGR通道140内。

在一些实施例中，一个或多个传感器可以设置在LP-EGR通道150内，以提供通过LP-EGR通道再循环的排气的压力、温度、和空气-燃料比的其中一种或多种的指示。通过LP-EGR通道150转向的排气可以在位于LP-EGR通道150和进气通道142的接合处的混合点用新鲜的进气稀释。具体地，通过协同第一进气节流阀63（设置在发动机进气口的进气通道中，压缩机的上游）调节LP-EGR阀152，可以调节EGR流量的稀释。

EGR流量的稀释百分比可以由发动机进气流中的传感器145的输出而推断。具体地，传感器145可以设置在第一进气节流阀63的下游、LP-EGR阀152的下游，和第二主进气节流阀62的上游，使得处于主进气节流阀或接近主进气节流阀的LP-EGR稀释可以被精确地确定。传感器145可以是，例如，氧传感器，如UEGO传感器。

排气传感器126被示出连接于涡轮164下游的排气通道48。传感器126可以是用于提供排气的空气/燃料比指示的任何合适的传感器，如线性氧传感器或UEGO（通用或宽范围排气氧）、双状态氧传感器或EGO、HEGO（加热的EGO）、HC或CO传感器。而且，排气通道48可以包括另外的传感器，包括NOx传感器128和指示排气中的PM质量和/或浓度的微粒物（PM）传感器129。在一个实例中，PM传感器可以通过如下运行：随时间积累炭烟微粒和提供积累程度的指示作为排气炭烟水平的测量。

排放物控制装置71和72被示出沿着排气传感器126下游的排气通道48设置。装置71和72可以是选择性催化还原（SCR）系统、三元催化剂（TWC）、NOx收集器、多种其他排放物控制装置或其组合。例如，装置71可以是TWC，而装置72可以是微粒过滤器（PF）。在一些实施例中，PF72可以设置在TWC71的下游（如图1所示），而在其他实施例中，PF72可以设置在TWC72的上游（图1中未示出）。

在图1中控制器12被示出为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、在这个具体实例中示为只读存储器芯片106的用于可执行的程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。控制器12可以还接收除了前文提到的那些信号之外的来自连接于发动机10的传感器的不同信号，包括如下测量：来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量（MAF）；来自连接于冷却套114的温度传感器112的发动机冷却剂温度（ECT）；来自连接于曲轴40的霍尔效应传感器118（或其他类型）的表面点火感测信号（PIP）；来自节流阀位置传感器的节流阀位置（TP）；以及来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机速度信号RPM可以通过控制器12从信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用来提供进气歧管中的真空或压力的指示。注意，可以应用上述传感器的不同组合，例如MAF传感器而无MAP传感器，或反之亦然。在化学计量运行期间，MAP传感器可以给出发动机转矩的指示。而且，这种传感器，连同检测的发动机速度，可以提供吸入气缸中的进气（包括空气）的估测。在一个实例中，传感器118——其也可以用作发动机速度传感器，对于曲轴的每一转可以产生预定数量的等间距脉冲。

存储介质只读存储器106可以用计算机可读的数据以及参与但未具体列出的其他变量编程，该计算机可读的数据表示用于进行下面描述的方法的处理器102可执行的指令。

如上所述，图1仅仅示出多气缸发动机的一个气缸，并且每个气缸可以类似地包括其自身的进气门/排气门组、燃料喷射器等。

图2是示例用于根据NOx传感器输出估测进气湿度的方法200的流程图。方法200可以由控制器，如图1的控制器12，根据存储在其中的指令实施。方法200利用初始估测进气湿度，连同另外的运行参数，计算估测的排气NOx浓度。然后将所估测的NOx与由NOx传感器测量的NOx浓度进行比较，并且可以根据所估测的和测量的NOx之间的差调节初始估测进气湿度，以便确定当前的估测进气湿度。

方法200包括，在202确定发动机运行参数。确定的发动机运行参数包括发动机速度、发动机负荷、ECT、MAP、MAF、VGT或废气门位置、凸轮正时、燃料喷射量和正时等。确定的发动机运行参数可以包括初始估测进气湿度。进气湿度可以包括进气歧管中的空气的湿度水平和/或燃烧前燃烧气缸中的进气的湿度水平。初始估测进气湿度可以包括在先估测的进气湿度。在另一个实施例中，初始估测进气湿度可以包括根据诸如发动机温度、质量空气流量、歧管压力等的运行条件估测的湿度。而且，在一些实施例中，初始估测进气湿度可以是预设值，如基于例如地理位置和年中时间的平均环境湿度。

在204，确定发动机是否在稳定状态条件下运行。稳定状态条件可以通过将一些或全部确定的发动机运行参数与在先确定的发动机运行参数进行比较来确定。例如，可以收集给定的时间段——如1秒、5秒、10秒等——的发动机速度和负荷，并且如果速度和负荷没有改变阈值量，例如10%，则可以指示稳定状态条件。

如果指示稳定状态条件，则方法200进行到206，以根据稳定状态燃烧条件和估测的湿度来估测排气NOx浓度。如果不指示稳定状态条件，则方法200进行到208，以根据瞬态条件和估测的湿度来估测排气NOx浓度。在稳定状态条件期间估测NOx和在瞬态条件期间估测NOx都利用瞬态条件期间的具体发动机运行参数，如喷射正时和发动机温度，以预计在瞬态期间发动机排出的NOx水平。而且，由两种条件预计的NOx均可以与传感器测量的NOx协同用于调节初始估测进气湿度（在下面更详细地说明）。但是，这两种条件在引进的误差、发生频度和其他参数方面有所差异，因此导致对预计的NOx水平的相对湿度贡献不同。

首先涉及在206的在稳定状态条件期间的NOx估测，NOx可以根据包括喷射正时、燃料喷射量、空气-燃料比、发动机负荷、发动机温度和在202估测的湿度的当前发动机参数来估测。但是，稳定状态条件可以产生稳定状态误差，其中对系统的输入（例如，指定的空气-燃料比）不匹配实际的输出（例如，由排气传感器测量的空气-燃料比）。这可以导致，例如，对产生的NOx水平变化的相对湿度变化贡献较小。为将此克服，可以在给定的时间内多次估测NOx，例如对于5秒内每100毫秒一次，并且平均化预计的NOx浓度。可选地或另外地，由某些发动机运行参数造成的稳定状态误差可以掩盖湿度对估测的NOx的影响，因此在稳定状态条件期间估测NOx可以包括从NOx估测中去除某些运行参数，如指定的空气-燃料比。

现涉及在208的在瞬态条件期间的NOx估测，类似于在稳定状态条件期间估测NOx，在瞬态条件期间——如，在踩加速器踏板（tip-in）事件中——可以根据在瞬态运行期间收集的发动机运行参数估测NOx。这些运行参数包括喷射正时、燃料喷射量、空气-燃料比、发动机负荷、发动机温度等以及在202估测的湿度。在一些实施例中，可以预计多种瞬态条件的NOx，并且平均化预计的NOx水平。可选地或另外地，某些运行参数可以从NOx计算中去掉，如LP-EGR量。由于一些运行参数（如LP-EGR）在响应于瞬态条件时经历延迟，在瞬态NOx预计中可以不使用这些参数，或可以相对于稳定状态条件期间不同地调节/加权它们。而且，在一些实施例中，用来确定瞬态NOx水平的运行参数可以与用来确定稳定状态NOx水平的参数相同。但是，在其他实施例中，运行参数可以不同，和/或可以具有一定重叠。

在一个实例中，由于瞬态NOx估测对于传感器和映射数据的漂移和其他稳定状态误差不太敏感，因此瞬态NOx读数可以用来确定对于估测湿度的更精确的修正。例如，在踩加速器踏板期间，对于给定的运行参数组，NOx峰值的大小变化可以与湿度变化更精确地相关，从而提供改进的湿度检测。

方法200进行到210，从而在估测在稳定状态或瞬态条件期间的NOx之后，将估测的NOx与测量的NOx进行比较。在一些实施例中，可以仅在稳定状态条件期间或仅在瞬态条件期间估测NOx。在其他实施例中，可以在稳定状态条件期间和瞬态条件期间均估测NOx，并且将每一个的估测湿度修正（将在下面更详细地说明）取平均。估测的NOx可以与NOx传感器测量的NOx水平进行比较。如果估测的NOx在一段时间被估测多次，则它可以与这个时间段的平均测量NOx进行比较。

在212，判断估测的NOx是否在测量NOx的阈值范围内。该阈值范围可以是合适的范围，如在1%内、5%内、10%内等。如果是，方法200进行到214以保持初始估测进气湿度作为当前进气湿度。当利用初始估测进气湿度预计的NOx水平近似地等于测量的NOx水平时，当前进气湿度不从初始估测量改变。但是，如果在212的回答是“不”，也就是说，如果估测的NOx不在测量的NOx的阈值范围内，则方法200进行到216，以根据测量的NOx和估测的NOx之间的差调节初始估测的湿度。以这种方式，NOx水平从估测量向测量量的变化可以归因于湿度远离初始估测湿度的变化。在确定当前进气湿度后，方法200返回。

图3示例用于根据PM传感器输出估测进气湿度的方法300。方法300可以通过控制器，如图1的控制器12，根据存储在其中的指令进行。方法300利用初始估测进气湿度连同另外的运行参数计算估测的排气PM浓度。类似于上文关于图2描述的方法200，然后所估测的PM与PM传感器测量的PM浓度进行比较，并且初始估测进气湿度可以根据所估测的和测量的PM之间的差进行调节，以便确定当前的估测进气湿度。方法300基本上类似于方法200；但是，用来估测PM的运行参数可以不同于用来估测NOx的运行参数。

方法300包括，在302确定发动机运行参数。确定的发动机运行参数包括发动机速度、发动机负荷、ECT、MAP、MAF、VGT或废气门位置、凸轮正时、燃料喷射量和正时等。确定的发动机运行参数可以包括初始估测进气湿度，其类似于在上面关于方法200确定的初始进气湿度。在304，判断稳定状态条件是否存在。如果是，方法300进行到306，以根据稳定状态燃烧条件和估测湿度来估测PM。计算稳定状态期间的估测PM浓度可以类似于计算稳定状态期间的估测NOx。但是，用来计算PM的运行参数可以不同于用来计算NOx的运行参数。例如，PM可以比NOx水平在更大程度上受空气-燃料比变化的影响。而且，在进气湿度可以引起NOx水平下降的同时，进气湿度可以引起PM水平增加。

如果稳定状态条件不存在，方法300进行到308，以根据瞬态燃烧条件估测PM水平，其类似于在瞬态条件估测NOx。但是，用来估测PM的运行参数可以不同于用来估测NOx的运行参数。

306和308都进行到310以比较估测PM和PM传感器输出。稳定状态和瞬态的估测PM浓度可以与测量的PM水平进行比较。在312，判断所估测的PM是否在阈值范围内（例如，类似于方法200的阈值范围）。如果是，方法300进行到314以保持初始估测进气湿度作为当前进气湿度。如果否，方法300进行到316以根据所估测的PM和测量的PM之间的差修正初始估测进气湿度，以便计算当前进气湿度。在确定当前进气湿度之后，方法300返回。

图4示例根据本公开的实施例用于根据排放物传感器输出估测进气湿度的方法400。方法400可以通过控制器12根据存储在其内的指令进行。方法400根据测量的NOx和/或PM水平估测进气湿度。在选择运行参数期间，NOx和PM水平可以与进气湿度直接相关。当发动机在这些条件下运行时，进气湿度可以通过访问储存在控制器的存储器中的查询表来确定，该查询表映射某些发动机运行参数并且使进气湿度与NOx和/或PM水平相关。

方法400包括，在402确定发动机运行参数。确定的发动机运行参数包括发动机速度、发动机负荷、ECT、MAP、MAF、VGT或废气门位置、凸轮正时、燃料喷射量和正时等。如果子集或所有确定的发动机运行参数在预定的范围内（例如，化学计量的空气-燃料比、低负荷、低速度、默认（default）位置的VGT等），则方法400进行到404以根据一个或多个发动机排放物浓度确定进气湿度。如果运行参数不在期望的范围内，则方法400可以返回，直到运行参数在范围内时。可选地，可以指定一个或多个运行参数在短时间内处于该范围内，以便能够确定湿度。例如，可以暂时调节空气-燃料比。

确定进气湿度可以包括，在406，查询对于测量的NOx水平的湿度。可选地或另外地，确定进气湿度可以包括在408查询对于测量的PM水平的进气湿度。在一些实施例中，仅NOx或PM水平可以用来估测进气湿度。在其他实施例中，NOx和PM水平均可以用来估测进气湿度，例如，所估测的湿度可以被平均化。

在410，所估测的湿度可以根据运行参数进行调节。例如，如果在402确定的一个或多个发动机运行参数不在查询表映射的范围内，则可以实施修正以根据运行参数调节估测的湿度。例如，如果发动机温度高于查询表规定的范围，则可以调节所估测的湿度，例如，可以增加湿度。在确定估测进气湿度后，方法400返回。

因此，图2-4的方法200、300和400提供估测进气湿度。这些方法可以单独或组合、平行或连续地执行。例如，方法200和300均可以平行进行，并且由每种方法估测的进气湿度可以取平均。可选地或另外地，方法200和300可以相互比较以确保每种模型是有效的和/或确定可能的传感器退化（例如，如果该模型得到明显不同的估测湿度）。在一些实施例中，可以进行方法400代替方法200和300。由于方法400估测进气湿度而不依赖于初始进气湿度，因此可以最初进行方法400以估测进气湿度。这个初始估测进气湿度然后可以在执行方法200和/或300的过程中使用，例如作为在202和302确定的初始估测进气湿度。当前估测进气湿度无论是从方法200、300和400中的一种或多种确定的，均可以用来调节发动机运行参数，以保持期望的燃烧条件和/或防止燃烧不稳定性，如下面关于图5所述。

图5示例用于根据估测湿度调节运行参数的方法500。方法500可以通过控制器12根据存储在其内的指令进行。方法500包括，在502确定当前估测进气湿度。当前进气湿度可以按照图2的方法200、图3的方法300和/或图4的方法400进行估测。在504，判断当前湿度是否不同于在先估测湿度。如果当前湿度近似于在先的湿度，例如，如果湿度基本相等（例如，差异小于10%），则方法500进行到508以保持当前的运行参数。如果当前湿度不同于在先湿度，即，如果湿度已经从在先湿度确定量增加或减少，则当前的运行参数可能不是最佳的或另外设置以提供稳定的燃烧。因此，方法500进行到506以根据当前进气湿度调节一个或多个发动机参数。

响应在502确定的进气湿度，可以在选择的发动机燃烧条件下调节多个发动机参数。这种运行参数可以包括EGR量、火花正时、空气-燃料比和VCT等。在内燃机中，期望设定（schedule）发动机运行参数，如火花正时和凸轮轴正时，以便优化发动机性能。在一些实施例中，只有一个参数可以响应该湿度而被调节。在其他实施例中，可以响应估测进气湿度调节这些参数的任何组合或子组合。

在一个示例性实施例中，排气再循环（EGR）量可以根据估测进气湿度来调节。例如，在一种条件下，车辆周围空气中的水浓度由于天气条件如雾而已经增加；因此，较高的湿度被NOx和/或PM传感器检测到。响应增加的湿度测量，进入至少一个燃烧室的EGR流量可以减少。由此，可以保持发动机效率。

响应估测进气湿度的变化，可以在至少一个燃烧室中增加或减少EGR流量。因此，可以仅在一个燃烧室中、在一些燃烧室中或在所有燃烧室中增加或减少EGR流量。另外，所有气缸的EGR流量的变化幅度可以相同，或者EGR流量的变化幅度可以根据每个气缸的具体运行条件而随气缸变化。

在包括火花点火发动机的另一个实施例中，可以响应估测进气湿度调节火花正时。在至少一种条件下，例如，响应较高的湿度估测量，在随后的发动机燃料添加操作期间一个或多个气缸中的火花正时可以提前。火花正时可以是预先安排的，以便例如减少低湿度条件下的爆震（例如，从峰值转矩正时延迟）。当检测到湿度增加时，火花正时可以提前，以便保持发动机性能并且接近或处于峰值转矩火花正时运行。

此外，响应估测进气湿度的减少，可以延迟火花正时。例如，估测进气湿度由较高湿度减少可以引起爆震。如果检测到湿度减少，可以延迟火花正时并且可以减少爆震。应当注意，一个或多个气缸内中的火花可以提前或延迟。而且，所有气缸的火花正时的变化幅度可以相同，或一个或多个气缸可以具有不同的火花提前或延迟幅度。

在另一个示例性实施例中，可以根据估测的进气湿度在随后的发动机燃料添加操作期间调节可变凸轮正时（VCT），从而调节气门正时。例如，可以相应于低环境湿度，设置凸轮轴正时，以得到最佳的燃料经济性和排放。为了保持最佳的燃料经济性和排放和防止发动机熄火，可以响应估测进气湿度的增加或减少，调节一个或多个气缸气门的凸轮正时。根据当前的VCT安排和凸轮正时调节时间。可以调节气门的不同组合；例如，可以调节一个或多个排气门、一个或多个进气门，或一个或多个进气门和一个或多个排气门的组合。另外，可以响应估测进气湿度的减少以类似的方式调节VCT。

在又一个示例性实施例中，可以响应估测进气湿度调节排气的空气-燃料比。例如，发动机可以以对于低湿度优化的稀空气-燃料比运行。在湿度增加的情况下，混合物可以被稀释，导致发动机熄火。但是，如果检测到湿度增加，可以调节AFR，使得发动机以较小程度的稀度运行，例如，比湿度低时稀度更小的AFR，但是仍然是稀空气-燃料比。同样，可以响应估测进气湿度的减少调节AFR到较大的稀度，例如，稀度较大的稀空气-燃料比。以这种方式，由于湿度波动造成的诸如发动机熄火的情况可以减少。

在一些实例中，发动机可以以化学计量的空气-燃料比或浓空气-燃料比运行。因此，AFR可以与环境湿度无关，并且湿度的波动可以不导致AFR的调节。

以这种方式，可以响应通过连接于发动机排气系统的NOx和/或PM传感器的输出所生成的估测进气湿度，调节发动机运行参数。因此，可以频繁地估测进气湿度，因此可以调节一个或多个发动机运行参数，产生最佳的整体发动机性能，而不论湿度波动。

方法500包括，在510任选地通过比较利用不同方法估测的湿度，验证（validate）NOx和PM模型，和/或确定传感器退化的出现。如上所述，多种方法——如上面关于图2-4所讨论的方法——可以单独使用或结合使用，以确定进气湿度。这些方法包括用于确定进气湿度的不同模型，并且利用不同的输入。在一些实施例中，从一个模型（例如，方法）估测的湿度可以用来验证从其他模型的估测。例如，利用发动机排出的NOx水平估测的湿度可以是用于推断湿度和随后调节运行参数的初步估测。这种估测可以与利用PM水平推断的湿度进行比较。如果两种湿度相对地相等，该模型被认为是有效的。但是，如果存在明显的差异，其中一种模型或两种模型都可能不是有效的。如果这样，可以调整NOx和PM模型中的一种或两者以提供更精确的湿度估测。

而且，如果NOx或PM传感器退化，可能提供不正确的湿度估测。为了确定传感器是否退化，估测的NOx或估测的PM浓度可以与测量的水平进行比较；如果测量的水平明显不同于（比考虑到湿度变化还要大的量）估测的水平，则可以表示传感器退化。

因此，图2-5的方法200-500提供发动机方法，包括响应根据一种或多种发动机排放物的浓度所估测的进气湿度，调节发动机参数。该方法还可以包括其中根据排气NOx浓度估测进气湿度。根据排气NOx浓度估测进气湿度可以包括根据多种燃烧条件估测排气NOx浓度；将估测的NOx浓度与NOx传感器输出进行比较；以及根据所估测的NOx和NOx传感器输出之间的差估测进气湿度。多种燃烧条件可以包括质量空气流量，排气再循环量、发动机速度和发动机温度。

该方法还包括其中响应该进气湿度调节发动机参数还包括调节排气再循环量，其中调节排气再循环量包括在至少一种情况下，响应较高的湿度减少排气再循环量，其中响应进气湿度调节发动机参数还包括调节节流阀位置，和/或其中响应进气湿度调节发动机参数还包括调节发动机的空气/燃料比。

由图2-5提供的另一种方法包括从NOx传感器的输出估测进气湿度；和当进气湿度增加时减少排气再循环量。该方法包括其中NOx传感器的输出包括排气NOx浓度，并且其中当排气NOx浓度增加时，估测的进气湿度减小。该方法还包括其中从NOx传感器的输出估测进气湿度还包括从NOx传感器的输出和从微粒物传感器的输出估测进气湿度。该方法包括其中微粒物传感器的输出包括排气微粒物浓度，并且其中当排气微粒物增加时，估测的进气湿度增加。

图1示出的发动机系统可以构造成包括排气系统，其连接于发动机，包括NOx传感器和微粒物传感器；和控制器，其包括如下指令：根据从NOx传感器和微粒物传感器的输出估测进气湿度，和根据估测的进气湿度调节发动机运行参数。控制器还包括通过如下根据来自NOx传感器和微粒物传感器的输出估测进气湿度的指令：根据在先估测的进气湿度和质量空气流量、排气再循环量、发动机速度和发动机温度中的至少一个或多个，估测排气NOx浓度和排气微粒物浓度；以及根据所估测的NOx浓度和从NOx传感器输出的NOx浓度之间的差和估测的微粒物浓度和从微粒物传感器的输出微粒物浓度之间的差，调节在先估测的进气湿度。

控制器可以包括如下进一步的指令：如果发动机以稀空气-燃料比运行，则以根据估测的进气湿度调节空气-燃料比的稀度。控制器可以包括如下进一步的指令：如果发动机以化学计量的空气-燃料比或浓空气-燃料比运行，则保持空气-燃料比在期望的空气-燃料比，而与估测的进气湿度无关。控制器可以包括如下指令：根据估测的进气湿度调节EGR量。

应当理解，本文所公开的结构和方法实质上是示例性的，并且这些具体的实施例不被认为具有限制意义，因为多种变化是可能的。例如，上述技术可以用于V-6、I-4、I-6、V-12、反4缸（opposed4）以及其他发动机类型。而且，本公开的主题包括本文所公开的多种系统和结构、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。

所附权利要求具体指出认为新颖的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“一种”元件或“第一”元件或其等同形式。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主张。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。

Claims (10)

1.发动机方法，包括：

响应根据一种或多种发动机排放物的浓度所估测的进气湿度调节发动机参数。

2.根据权利要求1的发动机方法，其中进气湿度根据排气NOx浓度来估测。

3.根据权利要求2的发动机方法，其中根据排气NOx浓度估测进气湿度还包括：

根据多种燃烧条件估测排气NOx浓度；

比较所述估测的NOx浓度和NOx传感器输出；以及

根据所述估测的NOx浓度和NOx传感器输出之间的差估测进气湿度。

4.根据权利要求3的发动机方法，其中所述多种燃烧条件包括质量空气流量、排气再循环量、发动机速度和发动机温度。

5.根据权利要求1的发动机方法，其中响应根据一种或多种发动机排放物的浓度所估测的进气湿度调节所述发动机参数还包括响应根据排气微粒物浓度所估测的进气湿度调节所述发动机参数。

6.根据权利要求1的发动机方法，其中响应进气湿度调节所述发动机参数还包括调节排气再循环量。

7.根据权利要求6的发动机方法，其中所述调节所述排气再循环量包括在至少一种情况下，响应较高的湿度减少排气再循环量。

8.根据权利要求1的发动机方法，其中响应进气湿度调节所述发动机参数还包括调节节流阀位置。

9.根据权利要求1的发动机方法，其中响应进气湿度调节所述发动机参数还包括调节发动机空气/燃料比。

10.根据权利要求1的发动机方法，其中所述进气湿度还根据质量空气流量、排气再循环量、发动机速度和/或发动机温度来估测。

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