CN104421010B - 用于经由排气传感器检测湿度的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于经由排气传感器检测湿度的方法和系统。描述了经由布置在可变排量发动机的排气系统的排气传感器确定周围湿度的各种方法和系统。在第一和第二电压之间调制连接于闲置的发动机组的传感器的基准电压以估计周围湿度。同时，在第一和第二电压之间或在第一电压处调制连接于启用的发动机组的传感器的基准电压，以分别估计燃料酒精含量，或排气空气‑燃料比。

Description

用于经由排气传感器检测湿度的方法和系统
相关申请的交叉参考
本申请是2013年1月18日提交的美国专利申请号13/745,639的继续部分，为了所有的目的，其整个内容通过参考被并入本文。
技术领域
本发明总体涉及经由连接于内燃机的排气系统的排气传感器的周围(ambient)湿度检测。
背景技术
在至少一个进气门和一个排气门正在运行的发动机不供燃料条件期间，例如减速燃料切断(DFSO)，周围空气可以流过发动机汽缸并且流进排气系统。在一些例子中，在发动机不供燃料条件期间排气传感器可以用来确定周围湿度。但是，对等待DFSO条件的需要能够延迟湿度测量。此外，在发动机不供燃料条件期间，为了使排气流没有碳氢化合物要花很长的时间。而且，在DFSO期间，当进气节气门关闭时产生大歧管真空，这能够导致吸入大量的PCV。吸入的PCV能够影响传感器输出并且打乱湿度测量。总的来说，可能延迟周围湿度的精确指示。
发明内容
发明人在此已经认识到上面的问题并且已经发明一种至少部分地解决上述问题的方法。因此，公开了一种用于包括排气传感器的发动机系统的方法。在一个例子中，该方法包括：选择性地停用第一组汽缸并保持第二组汽缸启用，调制连接于该第一组汽缸下游的第一排气传感器的基准电压，响应该调制基于第一传感器产生的传感器输出推知周围湿度；以及基于该推知的周围湿度调节第二组汽缸的发动机运行参数。以这种方式，可以在停用的可变排量发动机组中进行湿度估计，减少对等待DFSO条件的需要。
作为例子，在低负荷条件期间，第一发动机组上的汽缸可以选择性地停用而第二发动机组上的汽缸保持启用。这减少泵送损失并且改善发动机效率。到第一发动机组的燃料和火花被停用时，为了检测周围湿度，可以调制连接于第一发动机组(而不是第二发动机组)下游的第一排气氧传感器。具体说，第一较低的电压(例如，450mV)和第二较高的电压(例如，1080mV)中的每一个电压可以交替地施加在传感器上并且传感器输出的每个电压(例如，在每个电压下的泵送电流)可以被指出。基于第一和第二泵送电流之间的差，可以估计周围湿度。同时，在第二发动机组启用时，为了检测燃料乙醇含量和/或确定排气空气-燃料比可以调制连接于第二发动机组(而不是第一发动机组)下游的第二排气氧传感器。具体说，在第一条件期间，只有第一电压可以施加在第二传感器上并且可以基于由该传感器输出的第一泵送电流估计空气-燃料比。然后，在第二条件期间，第一和第二电压中的每一个可以交替地施加在第二传感器上，并且可以分别基于该第一和第二电压处由该传感器输出的第一和第二泵送电流之间的差估计燃料乙醇含量。那么可以基于在闲置(inactive)的组上所估计的周围湿度，以及在启用的组上所估计的空气-燃料比和乙醇含量，调节该启用的组的发动机运行参数(例如，燃料喷射量、火花正时、EGR量等)。
以这种方式，通过调制基准电压并确定连接于选择性地停用发动机组的排气氧传感器的泵送电流的变化，对等待DFSO条件的需要减少，同时还消除任何变化空气-燃料比的影响。通过不等待DFSO条件，还减小PCV对湿度估计的影响。而且，在周围湿度的精确指示能够被确定之前，排气空气-燃料比不是必须稳定的，因此周围湿度可以在较短的时间量中确定。还有，通过同时调制基准电压并确定连接于启用的发动机组的排气氧传感器的泵送电流的变化，能够在与周围湿度估计的同时进行燃料乙醇量估计和空气-燃料比估计。
应当明白，提供上面的概述是为了以简单的形式引进一些概念，其在具体实施方式中进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题范围随附具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或本公开中任何部分中所指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出具有选择性地可停用的汽缸的发动机的示范性实施例。
图2示出在包括排气系统和排气再循环系统的发动机系统中的燃烧室的示范性实施例。
图3示出示范性排气传感器的示意图。
图4是图示说明用于运行连接于可变排量发动机的一个或多个排气传感器的程序的流程图。
图5是图示说明用于基于可变排量发动机的排气传感器确定周围湿度、排气空气-燃料比和/或燃烧的燃料酒精含量的程序的流程图。
图6是图示说明用于基于由该排气传感器估计的周围湿度、排气空气-燃料比和/或燃烧的燃料酒精含量调节发动机运行参数的程序的流程图。
具体实施方式
提供用于估计在闲置的可变排量发动机(VDE)组中湿度的方法和系统，例如图1-2所示的发动机。在发动机运行的VDE模式期间，连接于闲置的发动机组下游的排气氧传感器(例如图3的传感器)可以用于湿度检测，而连接于启用的发动机组下游的排气氧传感器用于空气-燃料比和燃料乙醇含量估计。控制器可以经配置执行程序，例如图4-5的程序，以在发动机运行的VDE模式期间调制连接于闲置的发动机组的排气氧传感器，以估计周围湿度，同时调制连接于启用的发动机组下游的排气氧传感器，以估计燃烧的燃料酒精(例如，乙醇)含量并测量排气空气-燃料比。在运行的VDE模式期间，启用的组的发动机运行参数，以及随后运行的非VDE期间两个组的发动机运行参数，基于所估计的湿度、空气-燃料比和燃料酒精含量来调节(图6)。此外，闲置的发动机组的再启用可以至少基于湿度测量来调节。
图1示出发动机10的示范性实施例100，其中发动机经配置为可变排量发动机(VDE)。可变排量发动机10包括多个燃烧室或汽缸31。发动机10的多个汽缸31被布置成在不同的发动机组上的汽缸组。在所示的例子中，发动机10包括两个发动机组14A、14B。因此，这些汽缸被布置成在第一发动机组14A上被布置的第一组汽缸(在所示的例子中四个汽缸)，以及被布置成在第二发动机组14B上布置的第二组汽缸(在所示的例子中四个汽缸)。应当明白，虽然图1示出的实施例示出了具有在不同组上布置的汽缸的V型发动机，但是这并不意味着是限制性的，并且在可替代的实施例中，发动机可以是具有共同的发动机组上的所有发动机汽缸的直列式发动机。
可变排量发动机10可以经由与分支的进气歧管44A、44B连通的进气通道142接收进气空气。具体说，第一发动机组14A经由第一进气歧管44A接收来自进气通道142的进气空气，而第二发动机组14B经由第二进气歧管44B接收来自进气通道142的进气空气。虽然发动机组14A、14B被示出具有不同的进气歧管，但是，应当明白，在可替代的实施例中，它们可以分享共同的进气歧管或共同的进气歧管的一部分。供应给发动机汽缸的空气的量能够通过调节气门62的位置来控制。此外，供应至特定组上的每组汽缸的空气的量可以通过改变连接于汽缸的一个或多个进气门的进气门正时来调节。
在第一发动机组14A的汽缸处产生的燃烧产物被引导到第一排气歧管48A中的一个或多个排气催化剂，在被排入到大气之前燃烧的产物在第一排气歧管48A中被处理。第一排放控制装置70A连接于第一排气歧管48A。第一排放控制装置70A可以包括一个或多个排气催化剂，例如紧密连接(close-couple)的催化剂。在一个例子中，排放物控制装置70A处的紧密连接的催化剂可以是三元催化剂。在第一发动机组14A处产生的排气在被引导到第一车身底部(underbody)排放控制装置80A之前，在排放控制装置70A处被处理。第一车身底部排放控制装置80A可以包括第一车身底部排气催化剂82A和第二车身底部排气催化剂84A。在一个例子中，该第一车身底部排气催化剂82A包括经配置用于选择性催化还原的SCR催化剂，其中NOx物质用氨还原成氮。作为另一个例子，第二车身底部排气催化剂84A包括三元催化剂。该第一车身底部排气催化剂82A可以设置在车身底部排放控制装置80A中的第二车身底部排气催化剂84A的上游(沿着排气流的方向)而不是第三紧密连接的排气催化剂(包括在排放控制装置70A中)的下游。通过第一排放控制装置70A和第一车身底部排放控制装置80A时被处理的排气然后沿着第一排气歧管48A被引导朝向排气接头55。从这里，经由共同的排气通道50排气能够被引导到大气中。
在第二发动机组14B的汽缸处产生的燃烧产物经由第二排气歧管48B被排入到大气中。第二排放控制装置70B连接于第二排气歧管48B。第二排放控制装置70B可以包括一个或多个排气催化剂，例如紧密连接的催化剂。在一个例子中，排放控制装置70B的紧密连接的催化剂可以是三元催化剂。在第二发动机组14B处产生的排气在被引导到第二车身底部排放控制装置80B之前在排放控制装置70B处被处理。第二车身底部排放控制装置80B也可以包括第一车身底部排气催化剂82B和第二车身底部排气催化剂84B。
虽然图1示出连接于各自的车身底部排放控制装置的每一个发动机组，但是在可替代的实施例中，每个发动机组可以连接于各自的排放控制装置70A、70B，而不连接于设置在排气接头55和共同的排气通道的下游的共同的车身底部排放控制装置。
各种传感器可以连接于发动机10。例如，第一排气传感器72可以在第一排放控制装置70A的下游，其连接于第一发动机组14A的第一排气歧管48A，而第二排气传感器74可以在第二排放控制装置70B的下游，其连接于第二发动机组14B的第二排气歧管48B。在进一步的实施例中，附加的排气传感器可以连接在排放控制装置的上游。例如，还可以包括连接于(一个或多个)车身底部排放控制装置的其他传感器，诸如温度传感器。如图2-3中所详细说明的，排气传感器72和74可以包括排气氧传感器，诸如EGO、HEGO或UEGO传感器。
在选择的发动机工况期间，一个或多个发动机汽缸可以选择性地停用。例如，在低发动机负荷期间，选择的发动机组的一个或多个汽缸可以被选择性地停用。即使发动机负荷较低，通过停用选择的汽缸，保持启用的汽缸的平均汽缸负荷增加，提高泵送效率。选择的汽缸停用可以包括对在所选择的汽缸(或如果整个组被停用，则选择的发动机组，诸如平直的曲轴布置)上的燃料和火花的停用。此外，可以调节进气门和/或排气门正时，以便在空气继续流过启用的发动机组的同时基本上没有空气被泵送通过闲置的发动机组。在一些实施例中，在一个或多个发动机循环期间停用的汽缸可以具有保持关闭的汽缸阀，其中该汽缸阀经由液压致动的挺杆(lifter)，或经由凸轮廓线变换(CPS)机构停用，其中具有无升程的凸轮凸角被用于停用的阀。在一个例子中，在转换到VDE模式期间发动机控制器可以选择地停用给定发动机组(14A或14B)的所有的汽缸并且然后在转换回非VDE模式期间再启用这些汽缸。
如在图4详细说明的，在运行的VDE模式期间控制器可以利用连接于闲置的发动机组的排气传感器估计周围湿度。具体地，可以调制连接于闲置的组的排气传感器的基准电压，并且可以基于在该基准电压下输出的泵送电流的变化估计周围湿度。在发动机运行的VDE模式期间通过利用连接于闲置的组的排气传感器进行估计(其要求存在不供燃料条件)，进行周围湿度估计对等待DFSO条件的需要被减少。此外，取消了对传感器输出的任何变化的空气-燃料比的影响。而且，在进气节气门关闭和歧管真空升高的情况下，通过不等待DFSO条件，PCV碳氢化合物对传感器输出的影响也减小。总的来说，由于在周围湿度的精确指示可以被确定之前，排气空气-燃料比不必须是稳定的，因此周围湿度可以在较短的时间量中确定。
在对闲置的发动机组进行湿度估计时，可以同时对启用的组进行燃料乙醇含量估计和/或排气空气-燃料比估计(这需要供燃料条件)。具体地，通过同时调制基准电压并确定在连接于启用的发动机组的排气氧传感器处的泵送电流的变化，在与周围湿度估计的同时可以进行燃料乙醇含量估计和空气-燃料比估计。通过能够同时而不是顺序地进行估计，所有的估计可以在较短的时间量中完成，而不损失结果的精度。
例如，在运行的VDE模式期间，发动机组14A的所有汽缸可以停用而发动机组14B的所有汽缸可以保持启用。在运行的VDE模式期间，可以在第一较低的基准电压(其不能使水分解)和第二较高的基准电压(其能够使水分解)之间调制排气氧传感器72的基准电压。于是在两个基准电压处的传感器72的输出被用来估计周围湿度。同时，可以在该第一和第二基准电压之间调制排气氧传感器74的基准电压，并且在该两个基准电压处的传感器74的输出能够被用来估计在该发动机中燃烧的燃料的乙醇含量。此外，在乙醇估计之前或之后，第一基准电压可以施加于排气氧传感器74，并且在该基准电压处的传感器74的输出可以用来估计排气空气-燃料比。然后可以基于估计的周围湿度、排气空气-燃料比和燃料乙醇含量中的一个或多个，调节至发动机组14B的燃料喷射。此外，发动机组14A的再启用可以延迟至少直到完成周围湿度的估计。而且，随着再启用之后，可以基于估计的周围湿度、排气空气-燃料比和燃料乙醇含量，调节至两个发动机组的燃料喷射、火花正时和EGR流。
继续到图2，图2示出发动机系统200中的多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图，该发动机系统200可以包括在汽车的推进系统中。发动机10可以至少由包括控制器12的控制系统和经由输入装置130来自车辆操作者132的输入部分地控制。在这个例子中，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，汽缸)30可以包括活塞36设置在其中的燃烧室壁32。活塞36可以连接于曲轴40以便将该活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统连接于车辆的至少一个驱动轮。而且，起动器马达可以经由飞轮连接于曲轴40以能够实现发动机10的起动运行。
燃烧室30可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气空气并且可以经由排气通道48排出燃烧气体。该进气歧管44和排气通道48可以经由各自的进气门52和排气门54与燃烧室30选择地连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或多于两个的进气门和/或两个或多于两个的排气门。
在这个例子中，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通过凸轮致动控制。该凸轮致动系统51和53的每个可以包括一个或多个凸轮并且可以利用由控制器12操作的凸轮廓线变化(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个，以改变气门操作。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。在可替代的实施例中，进气门52和/或排气门54可以由电子气门致动控制。例如，汽缸30可以可选地包括经由电子气门致动控制的进气门和经由包括CPS和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，用于经由电子驱动器68与从控制器12接收的信号的脉冲宽度FPW成比例的将燃料直接喷射到其中。以这种方式，燃料喷射器66提供被称为到燃烧室30中的直接燃料喷射。例如，燃料喷射器可以安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部(如所示)。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器66。在一些实施例中，燃烧室30可以可选地或附加地包括以这样的构造布置在进气歧管44中的燃料喷嘴，即提供被称为到燃烧室30上游的进气道中进气道燃料喷射。
进气通道42包括具有节流板64的节气门62。在这个具体的例子中，节流板64的位置可以经由提供给电机或包括有节气门62的致动器(通常被称为电子节气门控制器(ETC)结构)的信号，由控制器12改变。以这种方式，可以操作节气门62，以改变提供至燃烧室30以及其他汽缸的进气空气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号TP提供至控制器12。进气通道42可以包括质量空气流传感器120和歧管空气压力传感器122，用于向控制器12提供相应的信号MAF和MAP。
排气传感器126被示出在排放控制装置70的上游连接于排气通道48。传感器126可以是用于提供排气空气/燃料比的指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热的EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置70被示出在排气传感器126的下游沿排气通道48设置。该装置70可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。在一些实施例中，在发动机10的运行期间，排放控制装置70可以通过在特定的空气/燃料比内运行至少一个发动机的汽缸周期性地重置。
而且，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统140可以经由EGR通道152，将一部分期望的排气从排气通道48路由至进气歧管44。提供给进气歧管44的EGR的量可以经由EGR阀144由控制器12改变。而且，EGR传感器146可以设置在EGR通道152内并且可以提供排气的压力、温度和成分浓度中的一个或多个指示。在一些条件下，EGR系统140可以用来调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度，因此提供了一种在一些燃烧模式期间控制点火正时的方法。而且，在一些条件期间，通过控制排气门正时，诸如通过控制可变气门机构，一部分燃烧气体可以被保留或捕集在燃烧室中。
在图2中控制器12被示出为微型计算机，其包括：微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、在这个具体的例子中示为只读存储器(ROM)芯片106的用于可执行的程序和校正值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和数据总线。控制器12可以接收来自连接于发动机10的传感器的各种信号，除了上面提到的那些信号之外，这些信号可以包括：来自质量空气流传感器120引入的质量空气流(MAF)的测量；来自连接于冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(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)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RMP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。应当指出，可以使用上述传感器的各种组合，诸如，有MAF传感器而没有MAP传感器，或反之亦然。在化学计量比运行期间，MAP传感器可以给出发动机转矩的指示。而且，这个传感器，与检测的发动机转速一起，能够提供引进至汽缸的充气(包括空气)的估计。在一个例子中，也被用作发动机转速传感器的传感器118对于曲轴的每一转可以产生预定数量的等间隔脉冲。
存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据以及参与但未具体列出的其他变量编程，该计算机可读数据表示用于执行下面描述的方法由处理器102可执行的非瞬变的指令。
如上所述，图2仅示出多汽缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸可以同样包括其自己的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
图3示出排气传感器的示范性实施例的示意图，诸如经配置以测量排气流中的氧(O2)浓度的UEGO传感器300。例如，该传感器300可以操作为如上参考图2描述的排气传感器126，或如上参考图1描述的排气传感器72和74。传感器300包括以堆叠结构布置一种或多种陶瓷材料的多层。在图3的实施例中，五个陶瓷层被示为层301、302、303、304和305。这些层包括能够传导离子氧的一层或多层固体电解质。合适的固体电解质的例子包括但不限于基于氧化锆的材料。而且，在诸如图3所示的一些实施例中，加热器307可以以与层热连通的方式设置，以增加层的离子传导性。虽然所示的UEGO传感器300由五个陶瓷层形成，但是应当明白，UEGO传感器可以包括其他合适的数目的陶瓷层。
层302包括产生扩散路径310的一种或多种材料。该扩散路径310经配置经由扩散将排气引入到第一内腔322中。该扩散路径310可以经配置以允许排气的一个或多个组分，包括但不限于希望的被分析物(例如，O2)，以比该被分析物能够由泵送电极对312和314泵送进或泵送出的更受限制的速率扩散到内腔322中。以这种方式，在第一内腔322中可以获得化学计量比的O2水平。
传感器300还包括在层304内的第二内腔324，该第二内腔通过层303与第一内腔322分开。该第二内腔324经配置以保持等于化学计量比条件的恒定的氧局部压力，例如，存在于第二内腔324中的氧水平等于空气-燃料比是化学计量比的情况下排气所具有的氧水平。第二内腔324中的氧浓度通过泵送电流Icp保持不变。此处，第二内腔324可以被称为基准室。
感测电极对316和318以与第一内腔322和基准室324连通的方式设置。感测电极对316和318检测由于排气中的氧浓度高于或低于化学计量比水平而导致在第一内腔322和基准室324之间可以产生的浓度梯度。例如，高氧浓度可以由稀排气混合物引起，而低氧浓度可以由浓混合物引起。
泵送电极对312和314以与内腔322连通的方式设置，并且经配置以电化学方法泵送从内腔322通过层301并且从传感器300中出来的所选择的气体组分(例如，O2)。替代地，泵送电极对312和314可以经配置以电化学方法泵送选择的气体通过层301并且进入内腔322中。此处，泵送电极对312和314可以被称为O2泵送室。
电极312、314、316和318可以由各种合适的材料制成。在一些实施例中，电极312、314、316和318可以至少部分地用促进分子氧分解的材料制成。这种材料的例子包括但不限于包含铂和/或金的电极。
将氧用电化学方法从内腔322泵送出或泵送至内腔332的过程包括在泵送电极对312和314两端施加电流Ip。施加至氧气泵送室的泵送电流Ip将氧泵送到第一内腔322中或从第一内腔322将氧泵送出，以便保持该内腔泵送室中的氧的化学计量比水平。泵送电流Ip与排气中的氧浓度成比例。因此，稀混合物将使氧被泵送出内腔322，而浓混合物将使氧被泵送至内腔322。
控制系统(图3中未示出)产生泵送电压信号Vp，其作为将化学计量比水平维持在第一内腔322内所要求的泵送电流Ip的密度的函数。
应当明白，本文所描述的UEGO传感器仅是UEGO传感器的示范性实施例，并且UEGO传感器的其他实施例可以具有附加的或可选的特征和/或设计。
图4示出图示说明用于运行连接于VDE的一个或多个排气传感器的程序400的流程图。具体地，该程序确定VDE模式条件是否满足并且相应地控制该发动机系统。例如，如果满足VDE条件，选择的发动机汽缸组(例如，第一组或第二组)被停用且运行对应于每组汽缸的排气传感器以测量周围湿度、燃料酒精含量和/或空气-燃料比。例如，连接于停用组的排气传感器测量周围湿度，而连接于启用组的排气传感器测量燃料酒精含量和/或空气-燃料比。
在程序400的402处，确定发动机工况。作为非限制性的例子，该工况可以包括发动机负荷、周围温度、火花正时、气门正时以及燃料喷射正时等。
一旦工况被确定，该程序进行到404，在404处判断是否满足VDE模式条件。作为一个例子，VDE模式条件可以包括低发动机负荷运行。例如，当一组汽缸被停用时，启用的发动机组中的其余汽缸的平均汽缸负荷增加。因此，如果发动机负荷低，即使在启用的汽缸中的负荷增加，启用的汽缸的负荷可能不变得太高。
如果确定不满足VDE运行模式条件，则程序进行到418，在418处发动机在所有的汽缸保持启用的情况下运行。例如，两个发动机组的所有汽缸保持启用，使得在每个汽缸中进行燃烧。
另一方面，如果确定满足VDE模式条件，则程序进行到406，在406处选择性地停用所选发动机组的发动机汽缸。作为一个例子，停用所选择的组的发动机汽缸可以包括停用对选择的发动机组的燃料(例如，经由选择性地可停用的燃料喷射器)和火花。此外，可以调节进气门和/或排气门正时，使得在空气继续流过启用的发动机组时基本上没有空气被泵送通过停用的发机组。
一旦选择的汽缸被停用，程序进行到408，在408处运行闲置的发机组的排气氧传感器以测量周围湿度，如将在下面参考图5更详细描述的。如上所述，通过经由连接于闲置汽缸组的排气传感器测量周围湿度，为测量周围湿度而等待DFSO条件的需要被减少。此外，通过不等待DFSO条件，PCV对湿度估计的影响也减小。而且，由于在停用的汽缸组中不进行燃烧，对传感器输出上的空气-燃料比变化的影响被消除。由于在能够确定周围湿度的精确指示之前，排气空气-燃料比不必须是稳定的，因此，周围湿度可以在较短的时间量中确定。
在410处，如将在下面参考图5更详细说明的，运行启用的发动机组的排气氧传感器以测量空气-燃料比和/或燃料酒精含量。如上所述，由于经由连接于闲置的发动机组的传感器测量周围湿度，并且经由连接于启用的发动机组的传感器测量燃料酒精含量和空气-燃料比，周围湿度的测量和燃料酒精含量和/或空气-燃料比的测量可以同时进行。以这种方式，该测量在保持精度的同时可以用较少的时间完成。
在412处，确定是否满足非VDE模式条件。非VDE模式条件可以包括，例如，高发动机负荷运行。如果确定不满足非VDE模式条件，则程序进行到420并且发动机运行保持在VDE模式中直到满足非VDE模式条件。
另一方面，如果确定满足非VDE模式条件，则程序进行到414，在414处确定湿度测量是否完成。作为一个例子，当排气传感器的基准电压的调制完成时可以确定湿度测量完成。如果确定湿度测量没有完成，则程序进行到422，在422处汽缸再启用被延迟直到完成湿度测量。例如，停用的汽缸组保持停用直到传感器基准电压调制结束或控制系统接收周围湿度的指示。
相反，如果确定湿度测量已经完成，程序进行到416，在416处选择的发动机组的发动机汽缸被选择性地再启用。例如，基于工况汽缸以特定的顺序再启用或者汽缸再启用以防止爆震。在一些例子中，响应周围湿度高于阈值湿度汽缸的再启用可以被延迟。作为一个例子，该阈值湿度可以基于该发动机的爆震极限。
因此，在一组发动机汽缸被停用的运行的VDE模式期间，使得在停用的汽缸组中不进行燃烧，周围湿度的测量和燃料酒精含量和/或空气-燃料比的测量可以同时进行。以这种方式，这些测量可以在较短的时间量中进行而不降低测量精度。而且，运行的VDE模式可以继续直到完成周围湿度测量。
图5示出用于基于可变排量发动机(例如如上参考图1和图2所描述的发动机10)的排气传感器确定周围湿度、排气空气-燃料比和/或燃烧的燃料酒精含量的程序500的流程图。具体地，该程序确定是否每一个测量是希望的并且因此基准电压被施加于相应的排气传感器。例如，该基准电压被施加于闲置的发动机组的传感器并且在第一和第二电压之间进行调制以确定周围湿度。为了确定燃料酒精含量和空气-燃料比，基准电压被施加于启用的发动机组的传感器。基准电压在第一和第二电压之间调制以确定燃料酒精含量并且以第一电压施加以确定空气-燃料比。
在程序500的502处。判断测量湿度是否是希望的。例如，在大于阈值时间段的时间段范围内当尚未得到周围湿度测量时，或响应于周围条件的变化，例如周围温度的变化，该湿度测量可以是希望的。
如果确定湿度测量是希望的，程序进行到504，在504处，在第一和第二电压之间调制连接于闲置的发动机汽缸组的排气传感器的基准电压，其中该第一电压低于第二电压。作为非限制性的例子，该第一电压可以是450mV而第二电压可以是950mV。例如，在450mV情况下，泵送电流可以指示排气中的氧的量。在950mV情况下，可以分解水分子，使得泵送电流表示排气中的氧的量加上来自分解的水分子的氧的量。例如，第一电压可以是可以确定排气中的氧浓度的电压，而第二电压可以是能够分解水分子的电压。以这种方式，基于水浓度可以确定排气的湿度。
在506处，确定在调制期间的泵送电流的变化。例如，泵送电流的变化是响应于施加第一基准电压输出的泵送电流和响应于施加第二基准电压输出的泵送电流之间的差。
在508处，基于该泵送电流确定周围湿度。通过调制该基准电压并确定相应的泵送电流的变化，可以推知周围湿度的估计(例如，水分子的浓度)。
返回参考502，如果确定湿度测量不是希望的，则程序500继续到510，在510处判断燃料酒精含量测量是否是希望的。例如，在燃料箱重新加燃料之后燃料酒精含量的估计可以是希望的。
如果确定燃料酒精含量的估计是希望的，则程序500继续到512，在512处在第一电压和第二较高的电压之间调制连接于启用的汽缸组的排气传感器的基准电压。作为非限制性的例子，该第一电压可以是450mV而第二电压可以是1080mV。例如，在1080mV的情况下，除了水分子之外还可以分解二氧化碳(CO2)分子。
在514处，确定在该调制期间泵送电流的变化。例如，泵送电流的变化是响应于施加第一基准电压输出的泵送电流和响应于施加第二基准电压输出的泵送电流之间的差。
一旦确定泵送电流的变化，在516处基于确定的泵送电流的变化确定酒精含量。通过调制基准电压并且确定相应的泵送电流的变化，可以推知燃料中的酒精(例如，乙醇)量的估计。
返回参考510，如果确定燃料酒精含量测量不是希望的，则程序进行到518，在518处判断空气-燃料比测量是否是希望的。例如，排气空气-燃料比测量可以是希望的，这样为了希望的发动机运行可以调节发动机运行参数(例如，燃料喷射等)。如果确定空气-燃料比测量不是希望的，则程序结束。
另一方面，如果确定空气-燃料比测量是希望的，则程序进行到520，在520处第一基准电压施加于连接于启用的汽缸组的排气传感器。例如，该第一基准电压可以仅足够高以分解氧分子(而不分解水分子或二氧化碳分子)。作为非限制性的例子，该第一基准电压可以是450mV。
在522处，响应施加的基准电压基于由排气传感器输出的泵送电流确定空气-燃料比。例如，如上所述，泵送电流表示排气中的氧的量。
因此，连接于启用的发动机组和闲置的发动机组的每个排气传感器可以在第一和第二基准电压之间调制，这样可以分别推知燃料酒精含量和周围湿度的估计。而且，连接于启用的发动机组的排气传感器可以响应于第一基准电压的施加输出指示空气-燃料比的信号。由于周围湿度和燃料酒精含量以及空气-燃料比基于来自连接于不同发动机组的传感器的输出，因此这些估计可以同时获得。
图6示出用于基于由一个或多个排气传感器(例如，如上参考图3所描述的排气传感器300)估计的周围湿度、排气空气-燃料比和/或燃烧的燃料酒精含量调节发动机运行参数的程序600的流程图。具体地，该程序确定湿度、燃料酒精含量和/或空气-燃料比并且基于该湿度、燃料酒精含量和/或空气-燃料比调节一个或多个运行参数。例如，车辆周围空气的水浓度的增加可以稀释输送至该发动机的燃烧室的充气混合物。如果响应湿度的增加不调节一个或多个运行参数，发动机性能和燃料经济性会降低并且排放物会增加，因此会降低发动机的总效率。
在程序600的602处，判断发动机是否以VDE模式运行。例如，如果一个或多个汽缸或整个发动机组被停用并且在该汽缸中不进行燃烧，可以确定发动机以VDE模式运行。
如果确定发动机以VDE模式运行，程序继续到604，在604处，基于连接于停用的汽缸组的排气传感器检索周围湿度估计。例如，如上所述的程序500的508所确定的周围湿度估计。
在606处，燃料酒精含量估计和/或空气-燃料比估计基于连接于启用的汽缸组的排气传感器检索。例如，如上描述的程序500分别在516和522所确定的燃料酒精含量和空气-燃料比。
在608处，基于该检索的估计调节启用的汽缸组的一个或多个发动机运行参数。作为示例，发动机运行参数可以包括排气再循环的量、火花正时、燃料喷射量、发动机空气-燃料比等。如上所述，在内燃机中，诸如火花正时的规定发动机运行参数是希望的，以便最佳化发动机性能。在一些实施例中，响应湿度、燃料酒精含量和/或空气-燃料比调节仅一个参数。在其他的实施例中，响应测量的周围湿度的波动可以调节这些运行参数的任何组合或子组合。在一些例子中，可以基于检索的湿度、燃料酒精含量和/或空气-燃料比可以调节仅启用的发动机组运行参数或多个运行参数。在其他的例子中，可以基于检索的湿度、燃料酒精含量和/或空气-燃料比调节启用的和停用的发动机组两者的运行参数或多个运行参数。
在一个示范性实施例中，可以基于测量的周围湿度调节EGR的量。例如，在一种条件下，由于诸如有雾的天气条件可以增加车辆周围的空气中的水浓度，因此，在发动机不供燃料条件期间，排气传感器可以检测到较高的湿度。响应该增加的湿度测量，在随后的发动机供燃料运行期间，到至少一个燃烧室中的EGR流可以减少。结果，可以保持发动机效率。
响应于绝对周围湿度的波动，可以在至少一个燃烧室中增加或减少EGR流。因此，EGR流可以仅在一个燃烧室、在一些燃烧室中或在所有燃烧室中增加或减少。而且，EGR流的变化幅度对于所有的汽缸可以是相同的，或基于每个汽缸特定的工况可以由汽缸改变EGR流的变化幅度。
在另一个实施例中，响应周围湿度、燃料酒精含量和/或空气燃料比可以调节火花正时。在至少一种条件下，例如，响应于高湿度读数在随后的发动机供燃料运行期间在一个或多个汽缸中可以提前火花正时。例如，火花正时可以是预定的以便减少在低湿度条件下(例如，从峰值转矩正时延迟)的爆震。当排气传感器检测到湿度增加时，火花正时可以提前以便保持发动机性能并且接近峰值转矩火花正时或以峰值转矩火花正时运行。
此外，响应降低的周围湿度可以延迟火花正时。例如，周围湿度从较高湿度的减小可以引起爆震。如果在不供燃料条件期间，诸如在DFSO期间，排气传感器检测到湿度的减小，在随后的发动机供燃料运行期间可以延迟火花正时并且可以减少爆震。
应当指出，在随后的发动机供燃料运行期间在一个或多个汽缸中火花可以提前或延迟。而且，对于所有的汽缸和/或发动机组火花正时变化的幅度可以相同，或一个或多个汽缸可以具有变化的火花提前或延迟幅度。
在另一个示范性实施例中，在随后的发动机供燃料运行期间，可以响应于测量的周围湿度、燃料酒精含量和/或空气燃料比调节排气空气燃料比。例如，发动机可以以用于低湿度的最佳化的稀空气-燃料比运行。在湿度增加的事件中，混合物可以变稀，导致发动机失火。但是，如果在不供燃料条件期间，排气传感器检测到湿度的增加，可以调节空气-燃料比(例如可以通过调节燃料喷射)，使得在随后的发动机供燃料运行期间发动机将以不太稀的稀空气燃料比运行。同样，在随后的发动机供燃料运行期间响应测量的周围湿度的减少或测量的排气空气-燃料比的增加，空气燃料比可以调节为更稀的空气-燃料比。以这种方式，可以减少由于湿度波动引起的诸如发动机失火的情况。
在一些例子中，发动机可以以化学计量比的空气-燃料比或浓空气燃料比运行。因此，空气-燃料比可以与周围湿度无关并且测量的湿度的波动可以不引起空气燃料比的调节。
转向回到602，如果确定发动机不以VDE模式运行，则程序进行到610，在610处基于在前面的VDE模式期间连接于停用的汽缸组的排气传感器的周围湿度估计来检索。
在612处，基于在前面的VDE模式期间连接于启用的汽缸组的排气传感器而估计的燃料酒精含量和/或空气燃料比被检索。
一旦检索燃料酒精含量和/或空气-燃料比估计，程序进行到614，在614处基于该检索的估计调节一个或多个发动机运行参数。如上面所描述的，作为例子，发动机运行参数可以包括排气再循环的量、火花正时、燃料喷射量、发动机空气-燃料比等。
例如，当燃料酒精含量增加时可以减少化学计量比的空气-燃料比，所以可以相应地调节希望的空气-燃料比和偏置。当燃料酒精含量增加时发动机也可以能够容许更多的火花提前。如果汽油中的辛烷相同而仅有酒精含量增加，可以容许更多的火花提前。喷射的燃料量也必须增加以提供等量的发动机转矩。
因此，在发动机运行的VDE模式期间，响应于从连接于启用和停用的汽缸组的排气传感器推知的周围湿度、燃料酒精含量和/或空气燃料比的估计，可以调节一个或多个发动机运行参数。
以这种方式，对选择性地停用的发动机组的不供燃料条件能够有利地用于进行在下游的排气氧传感器的湿度估计。这减少由于需要等待DFSO条件而引起的湿度估计的延迟。通过调制连接于选择性地停用发动机组的排气氧传感器的基准电压，并且基于得到的传感器泵送电流的变化估计湿度，消除了在传感器输出上空气燃料比的变化的影响。通过在连接于启用组的排气氧传感器处同时估计燃料乙醇含量和排气空气-燃料比，所有的估计可以在较短的时间量中完成。
应当指出，这里包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统结构一起使用。这里描述的具体的程序可以表示任何数目处理策略中的一个或多个，例如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所描述的各种动作、操作或功能可以以所述顺序进行、同时进行、或在一些情况下可以省略进行。同样，为了实现这里所述的示例性实施例的特征和优点，处理的次序不是必须要求的，而是为了容易示出和描述而提供。一个或多个所示的动作或功能取决于所用的特定策略可以重复地进行。而且，所述的动作可以图示地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质中的代码。
应当明白，本文所公开的结构和程序在本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸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各种系统和结构、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。
下面的权利要求具体指出认为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“一种”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应当理解为包括一个或多个这种要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种要素。所公开的特征、功能、要素和/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通过新权利要求的提交来要求保护。
这些权利要求，在范围上无论比原权利要求更宽、更窄、相等或不同都被认为包含在本公开的主题内。

Claims (17)

1.一种用于发动机的方法，其包括：
选择地停用第一组汽缸并保持第二组汽缸启用；
在较低的第一电压和较高的第二电压之间调制连接于所述第一组汽缸下游的第一排气传感器的基准电压；
响应所述调制，基于由所述第一排气传感器产生的传感器输出推知周围湿度；
基于推知的周围湿度采用发动机致动器调节所述第二组汽缸的发动机运行参数；
如果期望空气-燃料比测量，当所述第一组汽缸停用时，对连接于启用的所述第二组汽缸下游的第二排气传感器而不是所述第一排气传感器施加所述第一电压；
基于所述第二排气传感器的输出估计排气空气-燃料比；并且
基于估计的排气空气-燃料比调节至所述第二组汽缸的燃料喷射。
2.根据权利要求1所述的方法，其中调制所述基准电压包括在较低的第一电压和较高的第二电压之间转换所述基准电压，所述第二电压能够分解水分子而所述第一电压不能分解水分子。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括，如果期望燃料酒精含量测量，当所述第一组汽缸停用时，在所述第一电压和所述第二电压之间调制所述第二排气传感器的所述基准电压；基于在所述第一电压和所述第二电压处的所述第二排气传感器的输出估计在所述发动机中燃烧的燃料的酒精含量；并且还基于估计的燃料酒精含量调节至所述第二组汽缸的燃料喷射。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二电压能够分解水分子，而所述第一电压不能分解水分子，并且其中响应所述调制基于由所述第一排气传感器产生的传感器输出推知周围湿度包括基于在所述第一电压处由所述第一排气传感器输出的第一泵送电流和在所述第二电压处由所述第一排气传感器输出的第二泵送电流之间的差推知周围湿度，所述第一泵送电流表示氧的量，所述第二泵送电流表示氧和水的量。
5.根据权利要求4所述的方法，其中估计所述酒精含量包括基于在所述第一电压处由所述第二排气传感器输出的第一泵送电流和在所述第二电压处由所述第二排气传感器输出的第二泵送电流之间的差估计燃烧的燃料的水含量，所述第一泵送电流表示氧的量，所述第二泵送电流表示氧和水的量；并且基于估计的水含量推知所述酒精含量。
6.根据权利要求2所述的方法，还包括，基于周围湿度的所述推知选择性地再启用所述第一组汽缸，延迟所述再启用直到完成周围湿度的所述推知。
7.根据权利要求6所述的方法，其中选择性地再启用所述第一组汽缸还基于推知的周围湿度，响应所述推知的周围湿度高于阈值，延迟所述选择性地再启用。
8.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一排气传感器和所述第二排气传感器是排气氧传感器。
9.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一组汽缸连接于第一发动机组并且其中所述第二组汽缸连接于与所述第一发动机组不同的第二发动机组，并且其中所述第一排气传感器连接于设置在所述第一发动机组而不是所述第二发动机组下游的排放控制装置，并且其中所述第二排气传感器连接于设置在所述第二发动机组而不是所述第一发动机组下游的排放控制装置。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机运行参数包括排气再循环量、火花正时和燃料喷射量中的一个或多个。
11.一种用于发动机的方法，其包括：
在第一发动机组停用时，
将较低的第一基准电压和较高的第二基准电压中的每一个交替施加至连接于所述第一发动机组下游的第一排气传感器；
基于施加所述第一基准电压时由所述第一排气传感器输出的第一泵送电流和施加所述第二基准电压时由所述第一排气传感器输出的第二泵送电流之间的差推知周围湿度；
基于推知的周围湿度采用发动机致动器调节启用的第二发动机组的运行参数；并且
基于周围湿度的所述推知选择性地再启用所述第一发动机组，响应所述推知尚未完成和推知的周围湿度高于阈值中的一个，延迟所述选择性地再启用，所述阈值基于发动机爆震极限。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括，
将所述第一基准电压和所述第二基准电压中的每一个电压交替施加至连接于所述第二发动机组下游的第二排气传感器；
基于施加所述第一基准电压时由所述第二排气传感器输出的第一泵送电流和施加所述第二基准电压时由所述第二排气传感器输出的第二泵送电流之间的差推知燃烧的燃料的乙醇含量；以及
基于推知的乙醇含量进一步调节所述第二发动机组的所述运行参数。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括，
将所述第一基准电压施加至所述第二排气传感器；
基于施加所述第一基准电压时由所述第二排气传感器输出的所述第一泵送电流推知排气空气-燃料比；以及
基于推知的排气空气-燃料比和阈值比之间的差调节至所述第二发动机组的燃料喷射。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括，在再启用所述第一发动机组之后，基于推知的周围湿度和推知的乙醇含量中的一个或多个调节所述第一发动机组和所述第二发动机组两者的运行参数。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述运行参数包括排气再循环量、火花正时和发动机空气-燃料比中的一个或多个。
16.一种发动机系统，其包括：
发动机，其具有在第一发动机组上的第一组汽缸和在第二发动机组上的第二组汽缸；
连接于所述第一组汽缸和所述第二组汽缸的选择性地可停用的燃料喷射器；
连接于所述第一发动机组下游的第一排气氧传感器；
连接于所述第二发动机组下游的第二排气氧传感器；和
与所述第一排气传感器和所述第二排气传感器连通的控制系统，所述控制系统包括非瞬变的指令，以：
对所述第一组汽缸选择性地使燃料和火花停用；
在第一电压和第二电压之间调制所述第一排气传感器的基准电压；
响应于所述基准电压的所述调制，基于由所述第一排气传感器输出的泵送电流的变化产生周围湿度的指示；
延迟所述第一组汽缸的再启用，直到完成基准电压的所述调制；以及
基于周围湿度的所述指示对启用的所述第二组汽缸调节燃料和火花。
17.根据权利要求16所述的发动机系统，其中调节燃料和火花包括，响应于较高湿度的指示，提前火花正时并且调节燃料喷射以转变到比化学计量比更稀的空气-燃料比。
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