CN103485908A - 使用进气氧传感器的湿度确定和补偿系统和方法 - Google Patents

使用进气氧传感器的湿度确定和补偿系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及使用进气氧传感器的湿度确定和补偿系统和方法，具体地，一种用于车辆的发动机控制系统包括氧质量流率模块、每气缸氧量模块和燃料控制模块。所述氧质量流率模块基于进入发动机的质量空气流率（MAF）和使用进气系统中的进气氧（IO）传感器测量的氧的以体积计的百分比来产生流入所述发动机的氧的质量流率。所述每气缸氧量模块基于流入所述发动机的氧的质量流率来产生对于所述发动机的气缸的燃烧事件的氧的质量。所述燃料控制模块基于所述氧的质量来控制对于所述燃烧事件的向所述气缸的燃料供给。

Description

使用进气氧传感器的湿度确定和补偿系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请涉及在2012年4月5日提交的美国专利申请No. 13/440,570、在2012年3月21日提交的美国专利申请No. 13/425,723和在2012年6月7日提交的要求在2012年3月6日提交的美国临时专利申请No. 61/607,078的权益的美国专利申请No. 13/490821。通过引用将上述申请的公开内容全部并入本文。
技术领域
本申请涉及内燃发动机，且更具体地涉及用于基于湿度控制发动机的系统和方法。
背景技术
这里提供的背景技术描述用于总体上介绍本发明的背景。当前所署名发明人的在本背景技术部分中所描述的程度上的工作，以及本描述的在申请时可能不构成现有技术的各方面，既非明示也非默示地被承认为与本发明相抵触的现有技术。
空气通过进气歧管被吸入到发动机中。节气门控制进入发动机的空气流。空气与来自一个或多个燃料喷射器的燃料混合，从而形成空气/燃料混合物。空气/燃料混合物在发动机的一个或多个气缸内燃烧。空气/燃料混合物的燃烧可以通过例如燃料的喷射或火花塞提供的火花而点燃。
空气/燃料混合物的燃烧产生扭矩和废气。扭矩通过在空气/燃料混合物的燃烧期间的热释放和膨胀而产生。发动机经由曲轴将扭矩传递到变速器，变速器经由驱动系将扭矩传递到一个或多个车轮。废气从气缸排出到排气系统。
发动机控制模块（ECM）控制发动机的扭矩输出。ECM可以基于驾驶员输入和/或其它适当的输入来控制发动机的扭矩输出。驾驶员输入可以包括例如加速器踏板位置、制动器踏板位置和/或一个或多个其它适当的驾驶员输入。
发明内容
一种用于车辆的发动机控制系统包括氧质量流率模块、每气缸氧量模块和燃料控制模块。所述氧质量流率模块基于进入发动机的质量空气流率（MAF）和使用进气系统中的进气氧（IO）传感器测量的氧的以体积计的百分比来产生流入所述发动机的氧的质量流率。所述每气缸氧量模块基于流入所述发动机的氧的质量流率来产生对于所述发动机的气缸的燃烧事件的氧的质量。所述燃料控制模块基于所述氧的质量来控制对于所述燃烧事件的向所述气缸的燃料供给。
一种用于车辆的发动机控制方法，包括：基于进入发动机的质量空气流率（MAF）和使用进气系统中的进气氧（IO）传感器测量的氧的以体积计的百分比来产生流入所述发动机的氧的质量流率；以及基于流入所述发动机的氧的质量流率来产生对于所述发动机的气缸的燃烧事件的氧的质量。所述方法还包括：基于所述氧的质量来控制对于所述燃烧事件的向所述气缸的燃料供给。
本发明还提供如下方案：
1、一种用于车辆的发动机控制系统，包括：
氧质量流率模块，所述氧质量流率模块基于进入发动机的质量空气流率（MAF）和使用进气系统中的进气氧（IO）传感器测量的氧的以体积计的百分比来产生流入所述发动机的氧的质量流率；
每气缸氧量模块，所述每气缸氧量模块基于流入所述发动机的氧的质量流率来产生对于所述发动机的气缸的燃烧事件的氧的质量；以及
燃料控制模块，所述燃料控制模块基于所述氧的质量来控制对于所述燃烧事件的向所述气缸的燃料供给。
2、根据方案1所述的发动机控制系统，其特征在于，还包括：
分压模块，所述分压模块从所述IO传感器接收IO信号并基于所述IO信号确定所述进气系统中的氧的分压；以及
浓度模块，所述浓度模块基于所述氧的分压来确定所述进气系统中的氧的以体积计的第二百分比，并基于到所述进气系统的废气再循环（EGR）的流率、到所述进气系统的燃料蒸气的流率和歧管压力中的至少一个，将所述氧的百分比选择性地设为等于所述氧的第二百分比和所述氧的第二百分比的存储值中的一个。
3、根据方案2所述的发动机控制系统，其特征在于，所述浓度模块：
当所述EGR的流率为零、所述燃料蒸气的流率为零且所述歧管压力大于预定压力时，将所述氧的百分比设为所述氧的第二百分比；以及
当所述EGR的流率大于零、所述燃料蒸气的流率大于零和所述歧管压力小于所述预定压力中的至少之一时，将所述氧的百分比设为所述氧的第二百分比的存储值。
4、根据方案1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述氧质量流率模块根据所述MAF和所述氧的百分比产生所述氧的质量流率。
5、根据方案1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述氧质量流率模块将所述氧的质量流率设为等于所述MAF与所述氧的百分比的乘积。
6、根据方案1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述每气缸氧量模块根据所述氧的质量流率产生所述氧的质量。
7、根据方案1所述的发动机控制系统，其特征在于，还包括：
分压模块，所述分压模块从所述IO传感器接收IO信号并基于所述IO信号确定所述进气系统中的氧的分压；以及
浓度确定模块，所述浓度确定模块基于所述氧的分压来确定所述氧的百分比。
8、根据方案7所述的发动机控制系统，其特征在于，所述浓度确定模块根据所述氧的分压确定所述氧的百分比。
9、根据方案8所述的发动机控制系统，其特征在于，所述浓度确定模块进一步基于歧管压力来确定所述氧的百分比。
10、根据方案1所述的发动机控制系统，其特征在于，还包括湿度确定模块，所述湿度确定模块根据所述氧的百分比确定流入所述发动机中的空气的相对湿度。
11、一种用于车辆的发动机控制方法，包括：
基于进入发动机的质量空气流率（MAF）和使用进气系统中的进气氧（IO）传感器测量的氧的以体积计的百分比来产生流入所述发动机的氧的质量流率；
基于流入所述发动机的氧的质量流率来产生对于所述发动机的气缸的燃烧事件的氧的质量；以及
基于所述氧的质量来控制对于所述燃烧事件的向所述气缸的燃料供给。
12、根据方案11所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括：
从所述IO传感器接收IO信号；
基于所述IO信号确定所述进气系统中的氧的分压；
基于所述氧的分压来确定所述进气系统中的氧的以体积计的第二百分比；以及
基于到所述进气系统的废气再循环（EGR）的流率、到所述进气系统的燃料蒸气的流率和歧管压力中的至少一个，将所述氧的百分比选择性地设为等于所述氧的第二百分比和所述氧的第二百分比的存储值中的一个。
13、根据方案12所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括：
当所述EGR的流率为零、所述燃料蒸气的流率为零且所述歧管压力大于预定压力时，将所述氧的百分比设为所述氧的第二百分比；以及
当所述EGR的流率大于零、所述燃料蒸气的流率大于零和所述歧管压力小于所述预定压力中的至少之一时，将所述氧的百分比设为所述氧的第二百分比的存储值。
14、根据方案11所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括：根据所述MAF和所述氧的百分比产生所述氧的质量流率。
15、根据方案11所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括：将所述氧的质量流率设为等于所述MAF与所述氧的百分比的乘积。
16、根据方案11所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括：根据所述氧的质量流率产生所述氧的质量。
17、根据方案11所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括：
从所述IO传感器接收IO信号；
基于所述IO信号确定所述进气系统中的氧的分压；以及
基于所述氧的分压来确定所述氧的百分比。
18、根据方案17所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括：根据所述氧的分压确定所述氧的百分比。
19、根据方案18所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括：进一步基于歧管压力来确定所述氧的百分比。
20、根据方案11所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括：根据所述氧的百分比来确定流入所述发动机中的空气的相对湿度。
本发明进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应当理解的是，该详细描述和具体示例仅用于说明目的，而并非旨在限制本发明的范围。
附图说明
通过详细描述和附图将会更全面地理解本发明，附图中：
图1A和图1B是示例发动机系统的功能框图；
图2是根据本发明的发动机控制模块的一部分的功能框图；
图3是根据本发明的每气缸氧量模块的功能框图；
图4是根据本发明的发动机控制模块的一部分的另一功能框图；以及
图5是描绘出根据本发明的在不使用湿度传感器的情况下基于环境湿度来确定每气缸氧量的示例方法的流程图。
具体实施方式
空气通过车辆的进气系统流入发动机中。空气可以包括例如氧（O2）、氮（N2）和水蒸气（湿度）。发动机控制模块（ECM）控制发动机的操作。然而，流入发动机中的空气中的湿度会影响发动机的性能，并且会阻碍ECM控制发动机以实现期望的发动机扭矩输出。
更具体地讲，流入发动机中的空气中的较轻的水蒸气分子代替较重的氧分子，并且在燃烧事件期间气缸内的氧的量影响燃烧和性能。例如，发动机扭矩输出会随着氧的量减少而减小，反之亦然。
环境湿度可使用湿度传感器测量。然而，湿度传感器的添加会增大车辆成本。因此，本发明的车辆不包括对流入发动机中的环境空气的湿度进行测量的湿度传感器。
本发明的ECM可以在没有湿度传感器的测量的情况下确定对于发动机的燃烧事件的氧的量（例如，质量）。ECM可以例如基于来自进气氧（IO）传感器的测量来确定对于燃烧事件的氧的质量，因为IO传感器的测量受到湿度影响。另外地或替换地，ECM可以基于来自IO传感器的测量来确定环境湿度。
现在参照图1A和图1B，给出了发动机系统10的示例的功能框图。尽管将依照火花点火式发动机系统来讨论发动机系统10，但是本申请也可应用于其它类型的发动机系统，包括压缩点火式发动机系统和混合发动机系统。
空气经由进气系统被吸入到发动机8中。进气系统包括进气门12和进气歧管14。节气门12调节进入进气歧管14的空气流。节气门致动器模块16控制节气门12的致动。发动机8燃烧发动机8的气缸内的空气/燃料混合物。燃料系统17选择性地将燃烧喷射到发动机8中。燃料从燃料箱（未示出）提供到燃料系统17。点火系统19选择性地向发动机8提供火花以用于点火。
空气/燃料混合物的燃烧驱动曲轴并产生排气。发动机8将排气输出到排气歧管18。催化剂20接收来自排气歧管18的排气，并与排气的各种组分发生反应。仅举例，催化剂20可以包括三效催化剂（TWC）、催化转换器或其它适当类型的催化剂。
EGR系统选择性地使排气的一部分再循环回到进气系统。尽管示出并且将讨论排气再循环回到进气歧管14，但是排气可以再循环回到排气系统中的其它位置（包括进气氧传感器的上游，下面对此进行介绍）。
EGR系统包括EGR阀24和EGR管道26。发动机8的操作在进气歧管14内产生真空（相对于环境压力的低压）。打开EGR阀24允许排气再循环回到进气歧管14。EGR致动器模块27可控制EGR阀24的致动。
EGR系统还可以包括EGR冷却器28，当排气在其流回到进气歧管14的途中通过EGR冷却器28时，EGR冷却器28冷却排气。在各种实施方式中，EGR系统还可以包括冷却器旁路系统，可控制冷却器旁路系统以允许排气旁路通过EGR冷却器28。排气可从催化剂20的下游再循环回到进气系统，如图1A所示。如图1B所示，排气可替代地从催化剂20的上游再循环回到进气系统。
尽管未示出，但燃料蒸气净化系统收集来自燃料箱的燃料蒸气。燃料蒸气净化系统被控制为选择性地允许进气系统内的真空，从而将收集的燃料蒸气吸到进气系统以用于发动机8内的燃烧。
发动机控制模块（ECM）34调节发动机系统10的操作。例如，ECM 34可以通过节气门致动器模块16控制节气门12的开度、通过EGR致动器模块27控制EGR阀24的开度、通过燃料系统17控制燃料喷射量和正时以及通过点火系统19控制火花正时。ECM 34还可以控制未示出的其它发动机致动器，包括进气门和排气门致动器、增压装置（例如，一个或多个涡轮增压器和/或增压机）和/或一个或多个其它适当的发动机致动器。
ECM 34与各种传感器例如歧管绝对压力（MAP）传感器36、进气氧（IO）传感器38和排气氧（EO）传感器40通信。ECM 34还与发动机速度传感器42、质量空气流量（MAF）传感器44、发动机冷却剂温度传感器46、排气温度传感器48和/或一个或多个其它适当的传感器通信。
MAP传感器36产生指示进气歧管14中的绝对压力的MAP信号。发动机速度传感器42基于曲轴的旋转产生信号。用转每分钟（RPM）表示的发动机速度可以基于曲轴的旋转而产生。
IO传感器38产生与进气歧管14内的氧的分压对应的IO信号（例如，电流或电压）。EO传感器40产生与排气中的氧的分压对应的EO信号（例如，电流或电压）。EO传感器40被定位成使得它基于再循环回到发动机8的排气来产生EO信号。例如，当排气从催化剂20的上游再循环时，EO传感器40位于催化剂20的上游，如图1A所示。当排气从催化剂20的下游再循环时，如图1B所示，EO传感器40位于催化剂20的下游。
IO传感器38是宽范围类型的氧传感器。EO传感器40也可以是宽范围类型的氧传感器。宽范围氧传感器也可以称作宽带氧传感器或通用氧传感器。切换类型的氧传感器产生信号，并且当氧浓度分别在上限和下限时将信号在第一预定值和第二预定值之间切换。与切换类型的氧传感器相比，宽范围类型的氧传感器可以在第一预定值和第二预定值之间改变信号，以提供在上限和下限之间的连续的测量。
发动机冷却剂温度传感器46产生指示发动机冷却剂温度的冷却剂温度信号。排气温度传感器48在排气流经EGR冷却器28和/或其它处理装置之前产生指示排气温度的排气温度信号。
MAF传感器44产生指示进入进气歧管14中的空气的质量流率的MAF信号。ECM 34可以确定发动机负载。仅举例，ECM 34可以基于发动机8的发动机输出扭矩和/或燃料供给速率来确定发动机负载。燃料供给速率可以是例如每燃烧事件的燃料的量（例如，体积或质量）。
现在参照图2，给出了ECM 34的示例实施方式的一部分的功能框图。驾驶员扭矩模块202可以基于一个或多个驾驶员输入208例如加速器踏板位置、制动器踏板位置、巡航控制输入和/或一个或多个其它适当的驾驶员输入来确定驾驶员扭矩请求204。可以基于驾驶员扭矩请求204和/或一个或多个其它扭矩请求来控制一个或多个发动机操作参数。
例如，节气门控制模块212可以基于驾驶员扭矩请求204确定期望的节气门开度216。节气门致动器模块16可以基于期望的节气门开度216调节节气门12的开度。火花控制模块220可以基于驾驶员扭矩请求204确定期望的火花正时224。点火系统19可以基于期望的火花正时224产生火花。燃料控制模块228可以基于驾驶员扭矩请求204确定一个或多个期望的燃料供给参数232。例如，期望的燃料供给参数232可以包括燃料喷射正时和量。燃料系统17可以基于期望的燃料供给参数232喷射燃料。EGR控制模块272可以基于驾驶员扭矩请求204确定期望的EGR阀开度276。EGR致动器模块27可以基于期望的EGR阀开度276调节EGR阀24的开度。
ECM 34可以包括氧确定模块236（还参见图3）。流入发动机8的空气中的湿度会影响发动机8的性能。因为氧（O2）分子比水蒸气分子重，所以流入发动机8的空气中的水蒸气分子代替氧分子。在燃烧事件期间气缸内的氧的量影响发动机8的性能。环境湿度可使用湿度传感器测量。然而，湿度传感器的添加会增大车辆成本。
氧确定模块236确定对于发动机8的每个燃烧事件将存在的氧（O2）的量（例如，质量）。该量将被称作每气缸氧量（OPC）240。与随环境湿度改变的OPC 240相比，每气缸空气量（APC）不随湿度改变。因为基于IO传感器38的测量所确定的IO浓度受环境湿度影响，所以氧确定模块236基于IO浓度来确定OPC 240。
可基于OPC 240控制或调节一个或多个发动机操作参数。例如，燃料控制模块228可以利用OPC 240指令燃料喷射，从而产生期望的（例如，化学计量的）空气/燃料混合物。扭矩估计模块244可以估计发动机8的扭矩输出。发动机8的估计的扭矩输出将被称作估计扭矩248。节气门控制模块212可以使用估计扭矩248来执行一个或多个发动机空气流参数例如节气门面积、MAP和/或一个或多个其它适当的空气流参数的闭环控制。节气门控制模块212可基于估计扭矩248来调节期望的节气门开度216。
扭矩估计模块244可以使用扭矩关系来确定估计扭矩248。例如，扭矩估计模块244可以使用如下关系来确定估计扭矩248：
（1）T = f (OPC, S, I, E, AF, OT, #, EGR), 
其中，扭矩（T）是估计扭矩248，并且是每气缸氧量（OPC）240、火花提前/正时（S）、进气开度正时和持续时间（I）、排气开度正时和持续时间（E）、空气/燃料比（AF）、油温（OT）、激活气缸的数量（#）和EGR质量流率（EGR）的函数。此关系可以通过方程式来建模和/或可以以映射（例如，查询表）的形式存储。
火花控制模块220可以使用火花关系来确定期望的火花正时224。火花关系可以基于上面的扭矩关系、求逆以求解期望的火花正时。仅举例，对于给定的扭矩请求（Tdes），火花控制模块220可以使用如下火花关系来确定期望的火花正时224：
（2）Sdes = f-1 (Tdes, OPC, I, E, AF, OT, #, EGR)
火花关系可以体现为方程式和/或体现为查询表。空气/燃料比（AF）可以是实际的空气/燃料比，例如由燃料控制模块228所报告的。可另外地或替代地基于OPC 240控制一个或多个其它发动机操作参数。
现在参照图3，给出了氧确定模块236的示例实施方式的功能框图。分压确定模块304可以基于由IO传感器38产生的IO信号312来确定进气氧（IO）分压308（例如，单位为帕斯卡或Pa）。
IO信号312可以基于流经IO传感器38的电流。通过IO传感器38的电流可以称作泵送电流。分压确定模块304确定作为IO信号312的函数的IO分压308。分压确定模块304可以使用将IO信号312与IO分压308相关联的关系来确定IO分压308。该关系可以体现为方程式或体现为查询表。
浓度确定模块316基于IO分压308确定IO浓度320。IO浓度320可以表示为在IO传感器38的位置处存在的氧在气体（空气和/或排气）中的百分比（以体积计）。仅举例，理想的干燥空气可以具有以体积计大约20.9%的氧的百分比。根据湿度、环境压力和环境温度条件，以空气的体积计的氧的百分比可以是在大约19.5和大约20.9之间的值。
浓度确定模块316确定作为IO分压308的函数的IO浓度320。浓度确定模块316可以使用将IO分压308与IO浓度320相关联的关系来确定IO浓度320。该关系可以体现为方程式或查询表。
浓度确定模块316还可以校正IO浓度320，以补偿使用MAP传感器36测量的MAP 328。仅举例，浓度确定模块316可以使用将IO分压308和MAP 328与IO浓度320相关联的表和/或一个或多个函数来确定IO浓度320。
在各种实施方式中，浓度确定模块316可以基于MAP 328来确定校正（未示出）并基于IO分压308来确定未补偿的IO浓度（未示出）。浓度确定模块316可以例如使用将IO分压308与未补偿的IO浓度相关联的表或一个或多个函数来确定未补偿的IO浓度。浓度确定模块316可以例如使用将MAP 328与校正相关联的表或一个或多个函数来确定校正。浓度确定模块316可基于校正和未补偿的IP浓度来确定IO浓度320。浓度确定模块316可以例如将IO浓度320设为等于未补偿的IO浓度与校正的乘积和总和中之一。
选择模块332基于选择信号340的状态来选择IO浓度320和存储的IO浓度336中的一个。选择模块332可以例如当选择信号340处于第一状态时选择IO浓度320，并且当选择信号340处于第二状态时选择存储的IO浓度336。
存储模块344输出存储的IO浓度336。存储模块344基于选择信号340的状态选择性地将存储的IO浓度336更新为IO浓度320。例如，当选择信号340处于第一状态时，存储模块344将存储的IO浓度336设为等于IO浓度320。当选择信号340处于第二状态时，存储模块344可以保持存储的IO浓度336且不将存储的IO浓度336设为等于IO浓度320。
选择控制模块348产生选择信号340。选择控制模块348可以例如基于EGR流、燃料蒸气流和/或排气窜漏状况产生选择信号340。当到进气系统的EGR流为零（例如，当EGR阀24关闭时）、到进气系统的燃料蒸气流为零（例如，燃料蒸气净化阀关闭）以及排气窜漏低时，选择控制模块348可以例如将选择信号340设为第一状态。当下述中至少之一时：到进气系统的EGR流大于零、到进气系统的燃料蒸气流大于零和排气窜漏不为低，选择控制模块348可以将选择信号设为第二状态。例如，当MAP 328或发动机负载大于预定值时，排气窜漏可以被视为是低的。
以这种方式，当到进气系统的EGR流为零、到进气系统的燃料蒸气流为零和排气窜漏低时，选择IO浓度320，并将存储的IO浓度336更新为IO浓度320。另外，当下述中至少之一时：到进气系统的EGR流大于零、到进气系统的燃料蒸气流大于零和排气窜漏不为低，存储的IO浓度336被选择且不被更新。
选择模块332输出IO浓度320和存储的IO浓度336中的所选择的一个作为选择的IO浓度352。速率限制模块356可以实现为对选择的IO浓度352的变化进行速率限制。速率限制模块356输出选择的IO浓度352的速率限制版本，其被称作当前IO浓度360。为了施加速率限制，速率限制模块356可以将当前IO浓度360朝向选择的IO浓度352调节每预定时段的预定量。浓度模块364可以包括浓度确定模块316、选择模块332、存储模块344、选择控制模块348和速率限制模块356。
氧质量流率模块364确定流入发动机8的氧的质量流率（例如，每单位时间的氧的质量）。流入发动机8的氧的质量流率将被称作氧质量流率368。氧质量流率模块364基于使用MAF传感器44测量的MAF（质量空气流率）372和当前IO浓度360来确定氧质量流率368。氧质量流率模块364可以确定作为MAF 372和当前IO浓度360的函数的氧质量流率368。函数可以体现为一个或多个方程式和/或查询表。仅举例，氧质量流率模块364可以将氧质量流率368设为等于MAF 372和当前IO浓度360的乘积。
每气缸氧量模块376基于氧质量流率368确定OPC 240（例如，单位为克）。每气缸氧量模块376确定作为氧质量流率368的函数的OPC 240。如上所述，OPC 240可用于控制或调节一个或多个发动机操作参数。
现在参照图4，给出了ECM 34的示例实施方式的一部分的另一功能框图。在各种实施方式中，湿度确定模块260可以实现为确定流入发动机8的空气的相对湿度264。如上所述，不包括湿度传感器。可基于相对湿度264来控制或调节一个或多个发动机操作参数。
湿度确定模块260基于IO传感器38的测量来确定相对湿度264。湿度确定模块260可使用以下方程式来确定相对湿度264：
（3）                                                          ，
其中，RH是相对湿度（表示为百分比），PAir-是环境（大气）空气压力，O2Air是基于IO传感器38的测量所确定的IO浓度，VPSat使用如下方程式来确定：
（4）
Figure 2013102252430100002DEST_PATH_IMAGE004
，
其中，TAir是环境空气温度。环境压力和温度可以使用环境压力和温度传感器来测量、基于一个或多个其它测量的参数来确定或者以其它适当的方式来获得。IO浓度（O2Air）可以是例如当前IO浓度360或其它适当的IO浓度。
在各种实施方式中，湿度确定模块260可以基于如下关系来确定相对湿度264：
（5）
Figure 2013102252430100002DEST_PATH_IMAGE006
，
其中，pAir是环境空气压力，MWAir是环境空气的分子量，pO2是环境空气的氧的分压，MWO2是氧的分子量，pN2是环境空气的氮（N2）的分压，pH20是环境空气的水蒸气的分压，MWH2O是水的分子量。氧、氮和水的分子量分别为32、28和18。已知的是：
（6）
Figure 2013102252430100002DEST_PATH_IMAGE008
，
其中，mN2是氮的质量，mO2是氧的质量。下面的方程式可以基于方程式（5）、方程式（6）以及氧、氮和水的分子量导出：
（7）
Figure 2013102252430100002DEST_PATH_IMAGE010
。
可以如下改写方程式（7），从而求解环境空气的水蒸气的分压：
（8）
Figure 2013102252430100002DEST_PATH_IMAGE012
。
IO分压308或其它适当的IO分压可以用作为氧的分压（pO2）。环境（大气）压力（PAir-）可以使用环境压力传感器来测量、基于一个或多个其它测量的参数来确定或者以其它适当的方式来获得。湿度确定模块260可以确定作为环境空气中的水蒸气的分压（pH2O）的函数的相对湿度264。可以基于相对湿度264来控制或调节一个或多个发动机操作参数。
现在参照图5，流程图绘出了根据本发明的在不使用湿度传感器的情况下基于环境湿度来确定OPC 240的示例方法。控制可以开始于404，在404，控制从IO传感器37接收IO信号312。在408，控制基于IO信号312确定IO分压308。
在412，控制基于IO分压308确定IO浓度320。控制还可以基于MAP 328调节IO浓度320或确定IO浓度320。在416，控制可以确定是否满足一个或多个使能条件。例如，在416，控制可以确定到进气系统的EGR流是否为零，到进气系统的燃料蒸气流是否为零，排气窜漏是否为低。如果上述中的一个或多个是否定的，则控制可以保持（即，不更新）存储的IO浓度336，并在420选择存储的IO浓度336，并且控制可以继续至432。如果上述中的全部是肯定的，则控制可以在424将存储的IO浓度336更新为IO浓度320，并在428选择IO浓度320，并且控制可以继续至432。
在432，控制可以基于IO浓度320和存储的IO浓度336中的选择的一个来产生当前IO浓度360。例如，控制可以将当前IO浓度360朝向IO浓度320和存储的IO浓度336中的选择的一个调节预定的量，以对当前IO浓度360的变化进行速率限制。
在436，控制确定氧质量流率368。控制基于当前IO浓度360和MAF 372确定氧质量流率368。例如，控制可以将氧质量流率368设为等于当前IO浓度360和MAF 372的乘积。控制在440基于氧质量流率368确定OPC 240。控制可以基于OPC 240控制或调节一个或多个发动机操作参数。例如，控制可以基于对于气缸的燃烧事件的OPC 240来调节对于气缸的燃烧事件的燃料供给，以实现期望的空气/燃料混合物。尽管将控制示为在440之后结束，但是图4可以是一个控制环的实例说明。
前面的描述本质上仅是示例性的并且决不是要限制本发明、其应用或用途。本发明的广义教导可以以各种形式实施。因此，虽然本发明包括具体示例，但是，本发明的真正范围不应局限于此，因为在研究附图、说明书和下面权利要求书的基础上其他修改将变得显而易见。为了清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记标识相似的元件。如这里所使用的，短语A、B和C中的至少一个应当被解释为是指使用非排他逻辑或的逻辑（A或B或C）。应当理解的是，在不改变本发明的原理的情况下，可以以不同的顺序（或同时地）执行方法内的一个或多个步骤。
如这里所使用的，术语模块可以指或包括：专用集成电路（ASIC）；电子电路；组合逻辑电路；场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共用的、专用的、或成组的）；提供所描述功能的其它适合部件；或上述的一些或全部的组合，例如以芯片上系统的形式，或者可以是上述的一部分。术语模块可以包括存储由处理器执行的代码的存储器（共用的、专用的、或成组的）。
如上面所使用的，术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并可以指程序、例程、函数、类和/或对象。如上面所使用的，术语共用意味着来自多个模块的一些或全部代码可以使用单个（共用的）处理器来执行。另外，来自多个模块的一些或全部代码可以由单个（共用的）存储器存储。如上面所使用的，术语成组意味着来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组处理器来执行。另外，来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组存储器存储。
这里描述的装置和方法可以由通过一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来执行。计算机程序包括存储在非瞬时的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括存储的数据。非瞬时的有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器、磁存储器和光存储器。

Claims (10)

1. 一种用于车辆的发动机控制系统，包括：
氧质量流率模块，所述氧质量流率模块基于进入发动机的质量空气流率（MAF）和使用进气系统中的进气氧（IO）传感器测量的氧的以体积计的百分比来产生流入所述发动机的氧的质量流率；
每气缸氧量模块，所述每气缸氧量模块基于流入所述发动机的氧的质量流率来产生对于所述发动机的气缸的燃烧事件的氧的质量；以及
燃料控制模块，所述燃料控制模块基于所述氧的质量来控制对于所述燃烧事件的向所述气缸的燃料供给。
2. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，还包括：
分压模块，所述分压模块从所述IO传感器接收IO信号并基于所述IO信号确定所述进气系统中的氧的分压；以及
浓度模块，所述浓度模块基于所述氧的分压来确定所述进气系统中的氧的以体积计的第二百分比，并基于到所述进气系统的废气再循环（EGR）的流率、到所述进气系统的燃料蒸气的流率和歧管压力中的至少一个，将所述氧的百分比选择性地设为等于所述氧的第二百分比和所述氧的第二百分比的存储值中的一个。
3. 根据权利要求2所述的发动机控制系统，其特征在于，所述浓度模块：
当所述EGR的流率为零、所述燃料蒸气的流率为零且所述歧管压力大于预定压力时，将所述氧的百分比设为所述氧的第二百分比；以及
当所述EGR的流率大于零、所述燃料蒸气的流率大于零和所述歧管压力小于所述预定压力中的至少之一时，将所述氧的百分比设为所述氧的第二百分比的存储值。
4. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述氧质量流率模块根据所述MAF和所述氧的百分比产生所述氧的质量流率。
5. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述氧质量流率模块将所述氧的质量流率设为等于所述MAF与所述氧的百分比的乘积。
6. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述每气缸氧量模块根据所述氧的质量流率产生所述氧的质量。
7. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，还包括：
分压模块，所述分压模块从所述IO传感器接收IO信号并基于所述IO信号确定所述进气系统中的氧的分压；以及
浓度确定模块，所述浓度确定模块基于所述氧的分压来确定所述氧的百分比。
8. 根据权利要求7所述的发动机控制系统，其特征在于，所述浓度确定模块根据所述氧的分压确定所述氧的百分比。
9. 根据权利要求8所述的发动机控制系统，其特征在于，所述浓度确定模块进一步基于歧管压力来确定所述氧的百分比。
10. 一种用于车辆的发动机控制方法，包括：
基于进入发动机的质量空气流率（MAF）和使用进气系统中的进气氧（IO）传感器测量的氧的以体积计的百分比来产生流入所述发动机的氧的质量流率；
基于流入所述发动机的氧的质量流率来产生对于所述发动机的气缸的燃烧事件的氧的质量；以及
基于所述氧的质量来控制对于所述燃烧事件的向所述气缸的燃料供给。
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