CN106545410B - 启动湿度测量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及启动湿度测量的方法。提供用于基于环境状况的变化触发湿度测量的方法和系统。在一个示例中，一种方法包含：响应于比环境空气温度或压力的阈值变化高的环境空气温度或压力的变化，运转氧传感器以更新环境湿度估计值。发动机工作参数可以基于更新后的环境湿度估计值被调节。

Description

启动湿度测量的方法
技术领域
本描述大体涉及用于触发湿度测量的方法和系统。
背景技术
发动机系统包含用于测量环境状况(诸如环境温度、压力和湿度)的各种传感器。基于环境状况，可以调节一个或更多个发动机工作参数以优化发动机性能。例如，基于环境湿度(即，发动机中收到的增压空气中的湿度)，可以调节诸如排气再循环(EGR)量、火花正时和燃烧空燃比的参数。
各种类型传感器可以用于估计环境湿度。例如，氧传感器(诸如用于排气空燃比控制的通用排气氧传感器(UEGO))可以用于所选状况下的环境湿度估计。此类氧传感器能够被定位在排气通道或进气空气通道中。在由Surnilla等人在US20140202426中示出的一个示例中，耦接至发动机组的排气氧传感器可以用于在发动机组被选择性停用而其它发动机组继续燃烧时的状况期间，伺机确定环境湿度。可变电压可以被施加到传感器，并且泵送电流的变化可以与环境湿度相关。在其它示例中，湿度通过诸如由Surnilla等人在US20120227714中示出的专用湿度传感器来估计。其中，湿度传感器被定位在EGR阀下游的进气通道中。
本文的发明人已经认识到上述系统的潜在问题。例如，湿度测量状况可以为非特异性的。在一些情况下，在可能时环境湿度被伺机估计。在其它情况下，环境湿度可以在需要湿度估计时被估计。这能够产生不必要的湿度测量。在Surnilla的排气氧传感器用于湿度感测的方法中，对用于不必要湿度测量的传感器频繁施加可变电压能够导致传感器黑化并最终劣化。在其它情况下，伺机湿度感测能够产生不频繁的湿度估计。其中，发动机运转可以基于最近的湿度估计被继续调节。然而，在伺机湿度估计之间，可能存在影响环境湿度的环境状况的变化。例如，可能存在影响发动机进气增压空气能够包含的水分的量的环境温度的变化，从而改变环境湿度。类似地，可能存在影响环境湿度的大气压的变化(例如，由于车辆发动机操作的海拔的变化)。因此，如果在环境状况存在明显变化时，环境湿度估计未被感测到或更新，发动机的性能可能会劣化。例如，如果自从最近的湿度感测以来环境温度存在明显上升，则环境湿度可能被过度估计。这产生欠输送(under-delivered)的EGR，从而引起增加的NOx排放和劣化的燃料经济性。
发明内容
本文的发明人已经确定可以至少部分解决上述问题的方法。用于车辆发动机的一种示例方法包括：响应于比环境空气温度或压力的阈值变化高的环境空气温度或压力的变化，运转氧传感器以更新环境湿度估计值；以及基于更新的环境湿度估计值调节发动机致动器。以此方式，可以在具体状况期间触发湿度测量。
例如，车辆发动机的环境状况可以被继续监测并用于触发湿度感测。环境温度的变化可以包含由耦接至车辆外面的外部空气温度(OAT)传感器测量的外部空气温度的变化。另选地，环境温度的变化可以基于由耦接至发动机进气通道的进气空气温度传感器测量的增压空气温度(ACT)或进气空气温度(IAT)的变化被推断。环境温度的变化可以基于由上面提及的温度传感器输出的绝对信号或所述传感器的输出的变化(或导数)。如果当前环境温度和最后已知的(last known)湿度测量值下的环境温度之间的差很大(例如，高于阈值)，则可以确定环境湿度可能也显著变化，并因此湿度测量被触发。在本文中，湿度感测可以经由进气氧传感器、排气氧传感器和(专用)湿度传感器中的任一者来执行。环境压力的明显变化可以以相同的方式被用于触发湿度测量。另外，如果自最后感测以来发动机运转的阈值持续时间或距离已逝去，则环境湿度感测可以被触发。
以此方式，可能影响环境空气湿度的环境状况的变化可以被监测并被用于触发湿度感测。通过在预计湿度已明显改变的状况期间积极感测湿度，而不是(或除此以外)在可能时伺机感测湿度，更精确和可靠的湿度估计值可以被提供用于发动机控制。使用环境温度和压力连同其它状况的变化来触发湿度测量的技术效果在于，在预计湿度有实质变化时，湿度估计值能够被更新，从而减少任何不必要的湿度测量。此外，在氧传感器用于湿度估计的发动机系统中，在满足具体触发条件时的选择性湿度感测降低由于施加可变电压而黑化所造成的传感器劣化的可能性并增加了部件的寿命。通过启动将提供的更可靠和最新的湿度估计，能够改善发动机运转。
应理解上述发明内容被提供以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的本发明的原理选择。这不意味着确定要求保护的本发明的主题的关键或基本特征，所要求保护的范围由所附权利要求唯一限定。而且，要求保护的本发明主题不限于解决上述或本公开的任何部分中提出的任何缺陷的实施方案。
附图说明
图1示出包含用于测量湿度的氧传感器的一个示例发动机系统。
图2示出一个示例UEGO传感器的示意图。
图3为示出能够经实现以确定湿度测量是否需要被触发的一种方法的流程图。
图4为示出使用氧传感器估计湿度的一种方法的流程图。
图5示出基于环境温度的变化触发湿度测量的一个示例。
具体实施方式
下面的描述涉及用于使用氧传感器进行湿度测量的系统和方法，该湿度测量由可以对湿度具有影响的环境状况的变化触发。湿度感测可以经由设置在进气空气通道或排气通道中的氧传感器来执行，如在图1的车辆系统中示出的。图2示出氧传感器的示意图，该传感器可以用于在所选的状况期间估计环境湿度。发动机控制器可以经配置以执行控制例程(诸如图3的示例例程)以基于环境状况的变化确定湿度测量是否需要被触发。因此，发动机控制器可以使用诸如氧传感器来估计当前湿度，如在图4的示例方法中描述的。湿度测量的示例触发和发动机运转的相应调节在图5中示出。
图1为示出发动机系统100中的多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图。发动机系统100可以被耦接到道路车辆系统101的推进系统内部。外部空气温度(outside airtemperature，OAT)传感器127被定位在车辆系统101的外部。OAT传感器估计用于发动机运转的环境空气温度，并且另外，OAT可以用于触发对应于环境温度变化的湿度测量。发动机10可以至少部分由包含控制器12的控制系统和通过车辆驾驶员132经由输入装置130的输入进行控制。在此示例中，输入装置130包含加速器踏板和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(汽缸)30可以包含将活塞36定位在其中的燃烧室壁32。活塞36可以被耦接到曲轴40，以便活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速系统耦接到车辆的至少一个驱动轮。进一步，起动电机可以经由飞轮耦接到曲轴40以允许发动机10的起动运转。
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。进气歧管44和排气通道48能够经由相应的进气阀52和排气阀54与燃烧室30选择性连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包含两个或更多个进气阀和/或两个或更多个排气阀。
在该示例中，进气阀52和排气阀54可以由凸轮致动经由相应的凸轮致动系统51和凸轮致动系统53控制。凸轮致动系统51和凸轮致动系统53中的每个可以包含一个或更多个凸轮并且可以利用凸轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮轴正时(VCT)、可变阀门正时(VVT)和/或可变阀门升程(VVL)系统中的一者或更多者，它们可以由控制器12运转以改变阀门运转。进气阀52和排气阀54的位置可以分别由位置传感器55和位置传感器57确定。在替代实施例中，进气阀52和/或排气阀54可以通过电动阀致动来控制。例如，燃烧室30可以另选地包含经由电动阀致动控制的进气阀和经由凸轮致动进行控制的排气阀，其中，该凸轮致动包含CPS和/或VCT系统。
燃料喷射器66被示出直接耦接到燃烧室30，该燃料喷射器用于将与从控制器12经由电子驱动器68接收的信号FPW的脉冲宽度成比例的燃料直接喷射到燃烧室30中。燃料喷射器66以此方式将燃料提供到燃烧室30中被称为直接喷射。燃料喷射器可以安装在例如燃烧室的一侧或燃烧室的顶部(如图所示)。燃料可以由包含燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)输送给燃料喷射器66。在一些实施例中，燃烧室30可以另选或另外包含被布置在进气歧管44中的燃料喷射器，其中，燃料喷射器将燃料提供到燃烧室30上游的进气道中的配置被称为进气道喷射。
进气通道42可以包含具有节流板64的节流阀62。在该具体示例中，节流板64的位置可以由控制器12经由被提供给与节流阀62一起包含的电机或致动器的信号改变，该配置通常被称为电子节流阀控制(ETC)。以此方式，节流阀62可以经运转以改变被提供到其它发动机汽缸之间的燃烧室30的进气空气。节流板64的位置可以通过节流阀位置信号TP被提供给控制器12。进气通道42可以包含进气空气温度(IAT)传感器125和大气压力(BP)传感器128。IAT传感器125估计用在发动机运转中的进气空气温度并向控制器12提供信号。此外，IAT或增压空气温度(ACT)的变化可以被用作使用氧传感器或指定的湿度传感器进行湿度估计的触发。类似地，BP传感器128估计发动机运转的环境压力并向控制器12提供信号。BP的变化可以用于触发湿度估计。进气通道42可以进一步包含质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122以向控制器12提供相应信号MAF和MAP。
排气传感器126被示出耦接到排放控制装置70上游的排气通道48。传感器126可以为用于提供排气空/燃比的指示的任何合适传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。UEGO传感器的详细实施例参考图2来描述。该传感器可用于在所选状况下进行环境湿度估计。发动机系统可以包含专用环境湿度传感器，以在湿度估计被触发时测量环境湿度。从OAT 127和/或IAT传感器125测量或估计的环境温度的变化可以用作湿度测量的触发。类似地，由BP传感器128估计的环境压力的变化可以触发湿度测量。如果当前环境温度或压力和最后已知的湿度测量值下的环境温度或压力之间的差比阈值高，则湿度测量可以被触发。湿度传感器可以被定位在排放控制装置70上游的进气通道42和/或排气通道48处。通过在预计湿度改变时的环境状况期间积极感测湿度，而不是(或除此以外)在可能时伺机感测湿度，更精确和可靠的湿度估计可以被提供以进行发动机控制并且还可以避免不必要的湿度测量。排放控制装置70被示出沿排气传感器126下游的排气通道48布置。装置70可以为三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制装置或它们的组合。在一些实施例中，在发动机10运转期间，通过将发动机的至少一个汽缸在具体空/燃比内运转，可以定期重置排放控制装置70。
进一步，排气再循环(EGR)系统140可以将排气的期望部分从排气通道48经由EGR通道142传送到进气歧管44。提供给进气歧管44的EGR量可以由控制器12经由EGR阀144改变。进一步，EGR传感器146可以被布置在EGR通道142内并且可以提供排气的压力、温度和成分浓度中的一者或更多者的指示。线性氧传感器172可以被定位在进气节流阀下游的进气通道处以有利于EGR调节。该氧传感器可以用于在所选状况下进行环境湿度估计。在一些状况下，EGR系统140可以用于调节燃烧室内的空气和燃料的混合物的温度，从而提供在一些燃烧模式期间控制点火正时的方法。进一步，在一些状况期间，通过控制排气阀正时(诸如通过控制可变气门正时机构)，燃烧气体的一部分可以被保持或捕集在燃烧室中。
控制器12在图1中被示为微计算机，其包括微处理器单元102(CPU)、输入/输出端口(I/O)104、在这个具体示例中被示为只读存储器芯片(ROM)106的用于可执行程序和校验值的电子储存介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和数据总线。除了之前论述的那些信号以外，控制器12可以从耦接到发动机10的传感器接收各种信号，其包含：来自质量空气流量传感器120的感应质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦接到冷却套114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；来自耦接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其它类型)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。此外，控制器12也可以从位于车辆系统101外部的传感器(诸如OAT传感器127)接收信号。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。注意，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，或者反之亦然。在化学计量运转期间，MAP传感器能够给出发动机扭矩的指示。进一步，这种传感器连同检测的发动机转速能够提供引入到汽缸中的增压(包含空气)的估计。在一个示例中，也用作发动机转速传感器的传感器118可以在曲轴每转一圈时产生预定数量的等间隔脉冲。
存储介质只读存储器106能够被编程有计算机可读数据，其表示由处理器102可执行以执行下面描述的方法以及想到但是没有具体列出的其它变型的非暂态指令。如上所述，图1示出多汽缸发动机的一个汽缸，以及每个汽缸可以类似地包含其自身的进气/排气阀组、燃料喷射器、火花塞等。
控制器12从图1的各种传感器接收信号并基于接收到的信号和控制器12的存储器上存储的指令采用图1的各种致动器调节发动机运转。在一个示例中，控制器12基于由温度和压力传感器估计的环境状况的变化，使用湿度传感器或氧传感器发起湿度测量。在另一示例中，控制器12根据所估计的环境湿度的变化调节(一个或更多个)发动机致动器，诸如EGR阀。
图2示出排气氧传感器(诸如UEGO传感器200)的一个示例实施例的示意图，该排气氧传感器经配置以在加燃料期间测量排气流中的氧气(O2)的浓度。在一个示例中，UEGO传感器200为图1的UEGO传感器126的一个实施例。然而，应理解，图2的传感器可以替代地表示进气氧传感器，诸如图1的传感器172。排气氧传感器也可以在不加燃料状况期间使用以估计环境湿度。不加燃料状况可以包含燃料供应被中断但是发动机继续旋转并且至少一个进气阀和至少一个排气阀正在运转的发动机运转状况；诸如减速燃料切断(DFSO)事件。因此，空气可以流过汽缸中的一个或更多个，但是燃料未被喷射到汽缸中。在不加燃料状况期间，燃烧未进行并且环境空气可以从进气通道移动通过汽缸到达排气通道。以此方式，传感器(诸如排气氧传感器)可以接收环境空气并且环境湿度可以被估计。在其它示例中，设置在进气空气通道中的氧传感器(诸如，图1中的氧传感器172)和/或专用湿度传感器可以用于在合适状况期间估计环境湿度。使用类似氧传感器的湿度测量的详细描述将在图4中论述。
传感器200包括以堆叠配置布置的一个或更多个陶瓷材料的多个层。在图2的实施例中，五个陶瓷层被描绘为层201、202、203、204和205。这些层包含能够传导氧离子的固体电解质的一个或更多层。合适的固体电解质的示例包含但不限于基于氧化锆的材料。进一步，在诸如图2所示的一些实施例中，加热器207可以经设置以与层热连通从而增加层的离子导电性。虽然所描绘的UEGO传感器200由五个陶瓷层形成，但是应理解，UEGO传感器可以包含其它合适数量的陶瓷层。
层202包含形成扩散路径210的(一种或更多种)材料。扩散路径210经配置以经由扩散将排气引入第一内腔222中。扩散路径210可以经配置以允许排气的一种或更多种成分(包含但不限于期望的分析物(例如，O2))以比能够被泵送电极对212和214泵送入和泵送出的分析物更受限制的速率扩散到内腔222中。以此方式，可以在第一内腔222中获得O2的化学计量水平。
传感器200进一步包含层204内、被层203将其与第一内腔222隔开的第二内腔224。第二内腔224经配置以维持相当于化学计量条件的恒定氧分压，例如，如果空燃比为化学计量水平，则第二内腔224中存在的氧水平等于排气具有的氧水平。第二内腔224中的氧浓度由泵送电流Icp保持恒定。在这里，第二内腔224可以被称为基准单元。
一对感测电极216和218被设置成与第一内腔222和基准单元224连通。感测电极对216和218检测可以在第一内腔222和基准单元224之间形成的浓度梯度，该浓度梯度是由于排气中的氧浓度比化学计量水平高或低造成。
泵送电极对212和214被设置成与内腔222连通并经配置以电化学泵送所选气体组分(例如，O2)从内腔222通过层201并离开传感器200。另选地，泵送电极对212和214可以经配置以电化学泵送所选气体通过层201并进入内腔222中。在这里，泵送电极对212和214可以被称为O2泵送单元。电极212、214、216和218可以由各种合适的材料制成。在一些实施例中，电极212、214、216和218可以至少部分由催化分子氧离解的材料制成。此类材料的示例包含但不限于含有铂和/或金的电极。
将氧电化学泵送到内腔222中或泵送出内腔222的过程包含在泵送电极对212和214上施加电流Ip。施加到O2泵送单元的泵送电流Ip将氧泵送入或泵送出第一内腔222，以便维持内腔泵送单元中的氧的化学计量水平。泵送电流Ip与排气中的氧的浓度成比例。因此，贫混合物将致使氧被泵送出内腔222，以及富混合物将致使氧被泵送入内腔222中。
控制系统(未在图2中示出)根据保持第一内腔222内的化学计量水平所需的泵送电流Ip的强度生成泵送电压信号Vp。
应理解，本文所述的氧传感器仅为UEGO传感器的一个示例实施例，并且进气或排气氧传感器的其它实施例可以具有附加和/或替代的特征和/或设计。
图1和图2示出氧传感器以及各种部件的相对定位的示例配置。其中描绘的氧传感器为耦接到进气节流阀下游的进气氧传感器和耦接到排放控制装置上游的排气氧传感器中的一者。至少在一个示例中，如果所示的元件彼此直接接触或直接耦接，则此类元件可以被分别称为直接接触或直接耦接。类似地，至少在一个示例中，示为彼此邻接或相邻的元件可以分别彼此邻接或相邻。例如，放置成彼此面共享接触的部件可以被称为面共享接触。又如，在至少一个示例中，彼此隔开放置、其间只有间隔没有其它部件的元件可以被称为直接接触或直接耦合。
图3示出用于确定触发湿度感测的状况的示例方法300。具体地，该方法基于环境状况的变化确定湿度测量是否需要进行。用于执行方法300和本文所包含的其余方法的指令可以由控制器基于存储在控制器的存储器中的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1和图2所述的传感器)接收到的信号来执行。根据下面描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器调节发动机运转。
在302，该例程包含估计和/或测量当前发动机工作参数。被评估的参数可以包含，例如发动机负载、发动机转速、车辆速度、歧管真空、节流阀位置、火花正时、EGR流量、排气压力、排气空燃比等。
在304，例程包含确定环境温度和压力状况。在一个示例中，环境温度可以被直接估计为来自位于车辆外部的OAT传感器的外部空气温度(OAT)。在另一示例中，环境温度可以基于增压空气温度(ACT)或由耦接至发动机进气通道的IAT传感器测量的进气空气温度(IAT)来推断。环境压力可以基于耦接至进气通道的大气压力(BP)传感器的输出来估计。
在306，从发动机控制器的存储器检索最后湿度测量时的温度和压力读数。本文所指的最后湿度测量可以为最近的湿度测量，其中，自该测量以来没有再发生湿度感测。因此，最近的湿度测量可以被先前测量或根据OAT、IAT和/或BP传感器推断。
在308，最近的温度和/或压力估计值(在304处确定)与检索的先前湿度测量的温度或压力估计值(在306处检索)比较。进一步，最近测量的温度和/或压力与先前测量的温度和/或压力之间的温差(ΔT)或压力差(ΔP)被估计。
在310，例程包含确定温度变化(ΔT)和/或压力变化(ΔP)是否大于预定阈值。环境温度或压力的变化可以基于上述传感器的绝对信号输出或传感器的输出的变化(或导数)。环境空气温度或压力的变化阈值包含自最后环境湿度估计(诸如经由氧传感器的运转)以来的阈值变化。因此，比环境温度或压力的阈值变化高的环境温度或压力的变化可以指示环境湿度也已明显改变。阈值可以根据绝对环境温度或压力被调节。例如，阈值可以基于环境温度被调节，在环境温度增加到阈值上限之上或下降到阈值下限之下时，阈值减小。例如，更高温度(诸如高于60°F的温度)下以及更低温度(诸如低于30°F的温度)下阈值温差可以更小。在阈值上限和阈值下限之间(诸如在30°F和60°F之间)的中间温度范围内，阈值温差可以具有更大值。在替代示例中，替代绝对温差或压力差，可以确定温度或压力的变化是否已改变超出阈值变化百分比(％)，其中，阈值变化百分比可以类似地基于绝对环境温度或压力被调节。
如果温度或压力变化小于阈值，则例程前进到312，在312，控制器继续使用前述传感器监测环境温度和压力。进一步，响应于比空气温度(或压力)的阈值变化低的空气温度(或压力)的变化，发动机致动器基于先前的环境湿度估计值(具体地，在306处检索的最后湿度估计值)继续进行被调节。
如果温差或压力差高于阈值，则例程前进到314，在314，控制器(诸如，图1的控制器12)发送触发湿度测量的信号。以此方式，仅当存在与环境湿度的实质变化相关联的环境状况变化时，湿度感测被触发。在一个示例中，控制器向专用湿度传感器发送信号以估计环境湿度。在另一示例中，控制器向排气和/或进气氧传感器发送信号以执行湿度测量。比环境空气温度的阈值变化高的环境空气温度的变化基于耦接至发动机空气进气通道的进气空气温度传感器和耦接至车辆的外部空气温度传感器中的一者或更多者的输出。类似地，比环境空气压力的阈值变化高的环境空气压力的变化基于耦接至发动机空气进气通道的大气压力传感器的输出。湿度测量过程的细节在图4中论述。
在检测环境湿度之后(诸如，由进气或排气氧传感器或专用湿度传感器执行)，在316，多个发动机工作参数可以被调节以提高发动机性能。作为非限制性示例，调节发动机运转包含调节排气再循环量、火花延迟量、临界火花值和燃料辛烷值估计值中的一者或更多者。例如，车辆周围的空气的水浓度增加会稀释输送到发动机的燃烧室的增压混合物。如果一个或更多个工作参数响应于湿度增加未被调节，则发动机性能和燃料经济性会下降并且排放会增加；因此，发动机的整体效率会下降。在一些实施例中，只有一个参数可以响应于湿度被调节。在另外一些实施例中，这些工作参数的任何组合或子组合可以响应于测得的环境湿度的波动被调节。
在一个示例实施例中，EGR的量可以基于测得的环境湿度被调节。例如，由于环境温度下降(诸如由于寒冷的天气)，车辆周围的空气中的水浓度会增加。因此，在发动机不加燃料状况期间，湿度的增加可以由排气氧传感器检测。响应于增加的湿度，在后续的发动机加燃料运转期间，可以减少流入至少一个燃烧室中的EGR。因此，发动机效率可以得以保持而不会劣化NOx排放。
响应于绝对环境湿度的波动，至少一个燃烧室中的EGR流量会减少或下降。因此，仅一个燃烧室、一些燃烧室或所有燃烧室中的EGR流量会减少或下降。此外，所有汽缸的EGR流量的变化幅度可以相同或基于每个汽缸的具体工况，每个汽缸的EGR流量的变化幅度可以不同。
在另一实施例中，火花正时可以响应于环境湿度被调节。在至少一种状况下，例如，在后续的发动机加燃料运转期间，响应于更高的湿度读数，在一个或更多个汽缸中，火花正时可以被提前。在另一示例中，火花正时可以被调度以便例如减少低湿度状况(例如，自峰值扭矩正时延迟)下爆震。在湿度增加经由湿度感测被检测到时，火花正时可以被提前以保持发动机性能并更接近峰值扭矩火花正时或在峰值扭矩火花正时下操作。
附加地，火花正时可以响应于环境湿度下降被延迟。例如，环境湿度从更高湿度的下降会导致爆震。如果在不加燃料状况期间(例如DFSO)，湿度的下降被排气传感器检测到，则在后续的发动机加燃料运转期间，火花正时可以被延迟以及爆震可以减少。应注意，在后续的发动机加燃料运转期间，在一个或更多个汽缸中火花可以被提前或延迟。进一步，所有汽缸的火花正时的变化幅度可以相同的，或一个或更多个汽缸可以具有不同的火花提前或延迟幅度。
在另一示例实施例中，在后续的发动机加燃料运转期间，排气空燃比可以响应于测得的环境湿度被调节。例如，发动机可以以经优化用于低湿度的贫空燃比(相对于化学计量)运转。在湿度增加的情况下，混合物可以被稀释，从而导致发动机失火。然而，如果在不加燃料状况期间，湿度增加被排气传感器检测到，则空燃比可以被调节，使得在后续加燃料运转期间，发动机将以不太贫、贫的空燃比来运转。类似地，在后续发动机加燃料运转期间，响应于测得的环境湿度下降，空燃比可以被调节为更贫(与化学计量相比)、贫空燃比。以此方式，诸如由于湿度波动的发动机失火的状况可以减少。在一些示例中，发动机可以以化学计量空燃比或富空燃比来运转。因此，空燃比可以与环境湿度无关，以及测得的湿度波动不会产生空燃比的调节。
以此方式，影响湿度的环境状况(例如温度和压力)的变化可以用于触发湿度测量。除了所论述的环境状况之外，其它参数也可以用于触发湿度测量。例如，如果自最后湿度测量以来所逝去的时间比阈值高，则可以发起新的湿度测量。又如，一旦自最后的湿度测量被执行以来车辆已行进具体(阈值)距离，则新的湿度测量可以被触发。在湿度测量之后，发动机工作参数可以响应于由专用湿度传感器和/或耦接至发动机排气系统或空气进气通道的氧传感器生成的环境湿度估计值被调节。
图4示出使用氧传感器(诸如上面参考图2所述和如图1所示被定位的传感器)估计环境湿度的示例方法400。所使用的氧传感器可以为排气氧传感器，以及运转氧传感器以更新环境湿度估计值包含，在发动机不加燃料状况期间，向排气传感器交替施加第一电压和第二电压，并基于第一电压和第二电压下的传感器输出生成环境湿度的指示。在氧传感器为进气氧传感器的情况下，运转氧传感器以更新环境湿度估计值包含，在升压、EGR、滤罐净化以及曲轴箱通风中的每者被禁用时的状况期间，向排气传感器交替施加第一电压和第二电压，并基于第一电压和第二电压下的传感器输出生成环境湿度的指示。
在402，确定是否满足上面参考图3在方法300中论述的湿度测量状况。触发湿度测量的状况可以包含，环境温度和/或环境湿度自最后湿度测量时的温度和压力的变化高于阈值。湿度测量状况可以进一步包含自最后的湿度测量以来发动机运转的阈值时间或逝去的车辆行进距离。
如果不满足湿度测量状况，则不进行新的湿度测量。在此情况下，在404，发动机基于来自最后湿度测量的湿度估计值继续调节其运转。在406，一旦满足湿度测量状况，则确定是否满足不加燃料状况。不加燃料状况包含减速燃料切断事件，其中，至少一个进气阀和一个排气阀在泵送空气。如前面所述的，为了排气UEGO成功估计环境湿度，需要不加燃料状况。在408，如果不满足不加燃料状况，则湿度测量被延迟直到满足不加燃料状况。在此时间期间，发动机继续使用最后的湿度估计值调节其运转。如果满足不加燃料状况，则湿度测量由排气氧传感器进行。
如果排气通道UEGO传感器用于湿度测量，则可取的是在开始湿度测量之前，自燃料切断以来等待指定持续时间直到来自发动机的燃烧的排气基本无碳氢化合物。例如，来自一个或更多个先前燃烧循环的残余气体可以在燃料被切断之后保持排气若干循环并且从燃烧室排出的气体可以在停止燃料喷射之后的一段持续时间内包含不止环境空气。在一些示例中，自燃料被切断以来的持续时间可以是自燃料被切断以来的时间。在其它示例中，自燃料被切断以来的持续时间可以为例如自燃料被切断以来若干发动机循环。
为了测量通道中的空气的湿度，传感器在第一电压和第二电压之间调整泵送单元两端的基准电压。在410，可以施加第一(较低)泵送电压。作为非限制性示例，第一电压可以为450mV。例如在450mV下，泵送电流可以指示排气中的氧量。在此电压下，水分子保持完整并不对系统中存在的总氧量有贡献。在412，可以施加第二(较高)泵送电压。作为非限制性示例，第二电压可以为950mV。在此较高电压下，水分子可被离解。第二电压高于第一电压，其中，第二电压离解水分子而第一电压不离解水分子，并且其中，传感器输出包含响应于施加第一电压生成的第一泵送电流和响应于施加第二电压生成的第二泵送电流。一旦水分子由于第二电压被离解，则总氧浓度增加。泵送电流指示排气中的氧量加上来自离解水分子的氧的增加量。例如，第一电压可以为排气中的氧浓度可以被确定的电压，而第二电压可以为水分子可以被离解的电压，从而启动湿度估计。
在414，确定电压调整期间泵送电流的变化。环境湿度的指示基于施加第一电压和第二电压时分别生成的第一泵送电流和第二泵送电流之间的差来生成。第一基准电压下的泵送电流和第二基准电压下的泵送电流的差(德尔塔)被确定。德尔塔泵送电流可以为DFSO状况的持续时间内的平均值，使得环境湿度可以被确定。一旦泵送电流的平均变化被确定，基于该平均变化，确定环境湿度的估计值。在416，在估计环境湿度之后，多个发动机运转可以被调节，如上面参考图3所述。
以此方式，在第一状况期间，响应于环境状况的第一变化，传感器先前估计的第一环境湿度值被保持并且发动机运转基于第一湿度值进行调节；以及在第二状况期间，响应于环境状况的第二变化，第二环境湿度值经由传感器估计，并响应于第二环境湿度值调节发动机运转。在第二状况期间，发动机运转响应于第一环境湿度值未被调节。在这里，环境状况的第一变化包含环境温度或压力的第一变化，以及环境状况的第二变化包含环境温度或压力的第二变化，第二变化大于第一变化。环境湿度可以通过在泵送电压被调整且对应的泵送电流被监测以确定环境湿度的至少两种模式中运转氧传感器进行估计。
图5示出说明基于温差的湿度测量和对应的发动机运转调节的示例操作序列500。水平标记(x轴线)代表时间并且垂直标记t1-t4识别测量环境湿度中的显著时间。
自顶部的第一曲线图(线502)示出环境温度随时间的变化。进行湿度测量的温度值被标记为T1、T2和T3。当前温度和先前湿度测量时的温度之间的温差由Δ1、Δ2和Δ3示出。第二曲线图(线504)指示通过调整氧传感器的基准电压发生的湿度估计。在曲线图示出处于ON(“进行”)位置时，湿度测量被执行，以及在曲线图示出处于OFF(“未进行”)位置时，传感器不执行湿度估计。第三曲线图(线506)示出环境湿度随时间的变化。基于环境温度变化，湿度测量在具体时间被执行，所测得的湿度值通过H1、H2和H3示出。第四曲线图(线508)示出发动机转速(Ne)随时间的变化。最后的曲线图(线510)示出基于发动机转速和湿度估计的EGR流量的调整。
在t1之前，发起湿度估计。湿度估计可以由于环境湿度估计请求或由于阈值持续时间或车辆已行驶的距离被触发。在时间t1，湿度估计仍然被执行，如曲线图504的ON(“进行”)位置所示出。湿度估计在t1之后很快完成，如曲线图504的OFF(“未进行”)位置所指示。此湿度感测的时间时，诸如在t1时，环境温度被示为T1。该温度值T1被记录为对应于湿度测量H1(在本示例中，被称为第一湿度测量)的温度。在该点之前，EGR流量基于最后测量的湿度值连同发动机转速来调节。基于泵送电压的调整和对应泵送电流的测量，湿度测量由氧传感器执行。一旦湿度估计在t1之后很快完成，则用于调节发动机工作参数的湿度值被更新到当前的湿度值H1。
紧接着t1之后，发动机转速没有明显变化，然而，由于较低的湿度值H1，EGR流量增加以提供预期的发动机稀释水平。在t1和t2之间的时间间隔期间，在发动机转速瞬时增加时，EGR流量相应减少。
在t1和t2之间，湿度值被认为恒定在H1。在此时间间隔t1-t2期间，环境温度被继续监测并与第一湿度测量时的温度T1比较。
在时间t2，当前温度(T2)和T1之间的温差Δ1高于阈值。阈值可以基于该时刻的温度而改变，例如，阈值可以在环境温度增加到阈值上限之上或下降到阈值下限之下时减小。在t2，响应于Δ1高于阈值，湿度测量在时间t2和温度T2下被触发。该温度值T2被记录为对应于最近湿度测量(在本示例中，被称为第二湿度测量)的温度。在t2进行湿度估计之后，用于发动机运转的湿度值被更新为H2，H2高于先前的值H1。因此，在t2之后，EGR流量被降低以补偿增加的湿度，同时允许给定的发动机稀释水平被保持(由于发动机转速没有明显变化)。
在时间t2和t3之间，发动机转速很大程度上保持恒定，并且EGR流量一旦被调节到对应于增加的湿度H1的较低值，也很大程度上保持恒定。在此时间间隔t2-t3期间，温度被继续监测并与第二湿度测量时的温度T2比较，并且温差与阈值温差比较。
在时间t2之后，温度继续增加并与T2比较，以及当前温度和T2之间的温差与阈值温差比较。在时间t3，当前温度和T2之间的温差为Δ2。然而，Δ2小于阈值温差，并因此湿度测量未被触发，即使温度与T2相比存在变化。因此，最后估计的湿度值H2继续用于所有的发动机运转。在时间间隔t3和t4，发动机转速下降，因此，如果湿度值被认为保持恒定在H2，EGR流量增加。EGR在t3和t4之间的变化主要受发动机转速的波动支配。在此时间间隔t2-t4期间，未进行湿度测量，湿度值H2用于发动机运转并且温度被继续监测并与第二湿度测量时的温度T2比较，以及温差与阈值温差比较。
在时间t4，当前温度(T3)和T2之间的温差Δ3高于阈值。在Δ3高于该温度范围的阈值时，因此，湿度测量在温度T3下被触发。该温度值T3被记录为对应于最近湿度测量(在本示例中，被称为第三湿度测量)的温度。在t4进行湿度估计之后，用于发动机运转的湿度值被更新为H3，H3低于先前的值H2。因此，在t4之后，随着环境湿度下降，EGR流量被调节以增加。EGR流量也受发动机转速的波动支配，并且在发动机转速开始增加时，EGR流量降低。因此，发动机工作参数(例如EGR流量)基于湿度和其它支配因素改变。
以此方式，当前温度和先前湿度测量时的温度之间的环境温度变化与阈值温差比较；并且如果该温差高于阈值，则新的湿度测量被触发。基于更新的湿度估计值，发动机运转(例如EGR流量)可以被调节。同样，自最后湿度测量以来的阈值压力差、自最后测量以来逝去的时间和/或自最后测量以来行进的距离可以附加或替代地用于触发湿度感测。
在一个示例中，一种用于湿度估计的方法包括：响应于比环境空气温度或压力的阈值变化高的环境空气温度或压力的变化，运转氧传感器以更新环境湿度估计值；并基于更新的环境湿度估计值调节发动机致动器。前述的示例方法可以附加或可选地进一步包括：响应于比空气温度的阈值变化低的空气温度的变化，基于先前的环境湿度估计值调节发动机致动器。在前述示例的任一示例或全部示例中，比环境空气温度的阈值变化高的环境空气温度的变化可以附加或可选地基于耦接至发动机空气进气通道的进气空气温度传感器和耦接至车辆的外部空气温度传感器中的一者或更多者的输出。在前述示例的任一示例或全部示例中，比环境空气压力的阈值变化高的环境空气压力的变化可以附加或另选地基于耦接至发动机空气进气通道的大气压力传感器的输出。在前述示例的任一示例或全部示例中，环境空气温度或压力的阈值变化可以附加或可选地包含自经由运转氧传感器的最后环境湿度估计以来的阈值变化。在前述示例的任一示例或全部示例中，阈值可以附加或可选地例如，基于环境温度来调节，在环境温度增加到阈值上限之上或下降到阈值下限之下时，阈值减小。在前述示例的任一示例或全部示例中，氧传感器可以附加或可选地为耦接到进气节流阀下游的进气氧传感器和耦接到排放控制装置上游的排气氧传感器中的一者。在前述示例的任一示例或全部示例中，其中，氧传感器为排气氧传感器，运转氧传感器以更新环境湿度估计可以附加或可选地包含，在发动机不加燃料状况期间，向排气传感器交替施加第一电压和第二电压，并基于第一电压和第二电压下的传感器输出生成环境湿度的指示。在前述示例的任一示例或全部示例中，不加燃料状况可以附加或可选地包含减速燃料切断事件，其中，至少一个进气阀和一个排气阀在泵送空气，其中，第二电压高于第一电压，其中，第二电压离解水分子而第一电压不离解水分子，并且其中，传感器输出包含响应于施加第一电压生成的第一泵送电流和响应于施加第二电压生成的第二泵送电流。在前述示例的任一示例或全部示例中，在氧传感器为进气氧传感器的情况下，运转氧传感器以更新环境湿度估计可以附加或可选地包含，在升压、EGR、滤罐净化以及曲轴箱通风中的每者被禁用时的状况期间，向排气传感器交替施加第一电压和第二电压，并基于第一电压和第二电压下的传感器输出生成环境湿度的指示。在前述示例的任一示例或全部示例中，附加或可选地，第二电压高于第一电压，其中，第二电压离解水分子而第一电压不离解水分子，其中，传感器输出包含响应于施加第一电压生成的第一泵送电流和响应于施加第二电压生成的第二泵送电流，并且其中，环境湿度的指示基于第一泵送电流和第二泵送电流之间的差值而生成。
用于湿度估计的另一示例方法包括：在第一状况期间，响应于环境状况的第一变化，保持由传感器先前估计的第一环境湿度值并且基于第一湿度值调节发动机运转；以及在第二状况期间，响应于环境状况的第二变化，经由传感器估计第二环境湿度值，并响应于第二环境湿度值调节发动机运转。在前述示例中，环境状况的第一变化附加或可选地包含环境温度或压力的第一变化，以及环境状况的第二变化包含环境温度或压力的第二变化，第二变化大于第一变化。在前述示例的任一示例或全部示例中，在第二状况期间，附加或可选地，发动机运转响应于第一环境湿度值未被调节。调节发动机运转附加或可选地包含调节排气再循环量、火花延迟量、临界火花值和燃料辛烷值估计值中的一者或更多者。在前述示例的任一示例或全部示例中，传感器为进气氧传感器、排气氧传感器和湿度传感器中的一者。
在又一示例中，一种车辆系统包括：发动机，该发动机包含进气装置和排气装置；耦接至发动机排气装置的氧传感器；EGR通道，其包含用于将排气从发动机排气装置再循环到发动机进气装置的EGR阀；用于估计环境空气温度的外部空气温度传感器；以及具有存储在非暂态存储器上的计算机可读指令的控制器，其用以：调整氧传感器的基准电压以执行环境湿度的第一估计；获悉环境湿度的第一估计下的环境空气温度；并响应于自获悉以来高于环境温度的阈值变化的环境温度的变化，调整氧传感器的基准电压以执行环境湿度的第二估计。在前述示例中，附加或可选地，控制器包含进一步指令以用于：响应于自获悉以来低于环境温度的阈值变化的环境温度的变化，基于环境湿度的第一估计调节EGR阀的开度；并响应于自获悉以来高于环境温度的阈值变化的环境温度的变化，基于环境湿度的第二估计调节EGR阀的开度。在前述示例的任一示例或全部示例中，调整氧传感器的基准电压以执行第一和第二估计附加或另选地包含：在减速燃料切断状况期间，在第一较低基准电压和第二较高基准电压之间调整基准电压，并基于调整后的泵送电流的变化执行第一和第二估计。在前述示例的任一示例或全部示例中，附加或另选地，控制器包含进一步指令以用于：响应于高于自第一估计值以来的阈值持续时间的阈值时间逝去，调整氧传感器的基准电压以执行环境湿度的第二估计。
以此方式，湿度估计可以被可能影响环境湿度的环境状况的变化触发。诸如温度和压力的环境状况被积极监测以及在预计湿度明显改变时的状况期间，湿度估计被选择性执行，而不是(或除此以外)在可能时伺机感测。因此，可以为发动机控制提供更精确和可靠的湿度估计。发动机运转基于更新的湿度估计值被合适调节。使用环境温度和压力连同其它状况的变化来触发湿度测量的技术效果在于，在预计环境湿度有实质性变化时，湿度估计值能够被更新，从而减少任何不必要的湿度测量。此外，在氧传感器用于湿度估计的发动机系统中，在满足具体触发条件时的选择性湿度感测降低了由于在不必要的湿度测量期间频繁施加可变电压而黑化所造成的传感器劣化的可能性，从而增加了部件的寿命。发动机运转能够通过使用更可靠和最新的湿度估计值得到改善。
注意，本文所包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可被存储为非暂时存储器中的可执行指令，并且可由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件组合的控制器的控制系统实施。本文所述的特定程序可表示任何数目的处理策略中的一种或多种，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所说明的各种动作、操作和/或功能可按说明的顺序执行、并行执行或在一些情况下省略。同样，处理的顺序不是实现本文所述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述提供。根据所使用的具体策略，可重复执行所说明的动作、操作和/或功能中的一种或多种。进一步地，所述动作、操作和/或功能可用图形表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器内的代码，其中所述动作通过执行包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件的系统中的指令实施。
应当理解，因为许多变化是可能的，所以本文所公开的配置和程序实际上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置，以及其它特征、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。
随附权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等效物。此类权利要求应被理解成包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过本权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中呈现的新权利要求加以要求。此类权利要求，无论比原始权利要求范围更宽、更窄、相同或不同，仍被视为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于车辆发动机的方法，包括：
响应于环境空气温度或环境空气压力的变化高于阈值变化，
运转氧传感器以更新环境湿度估计值；以及
基于更新的环境湿度估计值调节发动机致动器，
其中所述氧传感器为进气氧传感器，并且其中运转所述氧传感器以更新所述环境湿度估计值包含：在升压、EGR、滤罐净化和曲轴箱通风中的每一者被禁用时的状况期间，向所述进气氧传感器交替施加第一电压和第二电压，以及基于所述第一电压和所述第二电压下的传感器输出生成环境湿度的指示。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：响应于环境空气温度的变化低于阈值变化，基于先前的环境湿度估计值调节所述发动机致动器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述环境空气温度的变化高于阈值变化基于耦接至发动机空气进气通道的进气空气温度传感器和耦接至所述车辆的外部空气温度传感器中的一者或多者的输出。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述环境空气压力的变化高于阈值变化基于耦接至发动机空气进气通道的大气压力传感器的输出。
5.根据权利要求1所述的方法，其中环境空气温度或环境空气压力的所述阈值变化包括自从经由运转所述氧传感器的最后环境湿度估计值以来的阈值变化。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述阈值变化基于环境空气温度被调节，并且所述阈值变化所述环境空气温度增加到阈值上限之上或下降到阈值下限之下而减小。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧传感器被耦接到进气节流阀的下游，并且排气氧传感器被耦接到排放控制装置的上游。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧传感器为排气氧传感器，并且其中运转所述氧传感器以更新环境湿度估计值包含：在发动机不加燃料状况期间，向所述排气氧传感器交替施加第一电压和第二电压，以及基于所述第一电压和所述第二电压下的传感器输出生成环境湿度的指示。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述不加燃料状况包含减速燃料切断事件，其中，至少一个进气阀和一个排气阀正泵送空气，其中所述第二电压高于所述第一电压，其中所述第二电压离解水分子而所述第一电压不离解水分子，并且其中所述排气氧传感器输出包含响应于施加所述第一电压生成的第一泵送电流和响应于施加所述第二电压生成的第二泵送电流。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二电压高于所述第一电压，并且其中所述第二电压离解水分子而所述第一电压不离解水分子，其中所述排气氧传感器输出包含响应于施加所述第一电压生成的第一泵送电流和响应于施加所述第二电压生成的第二泵送电流，并且其中所述环境湿度的指示基于所述第一泵送电流和所述第二泵送电流之间的差被生成。
11.一种用于发动机的方法，包括：
在第一状况期间，响应于环境状况的第一变化小于阈值，保持由传感器先前估计的第一环境湿度值，以及基于所述第一环境湿度值调节发动机运转；并且
在第二状况期间，响应于环境状况的第二变化大于所述阈值，经由所述传感器估计第二环境湿度值，以及响应于所述第二环境湿度值调节发动机运转，其中所述阈值基于环境温度被调节，所述阈值随着所述环境温度增加到阈值上限之上或下降到阈值下限之下被减小。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述环境状况的第一变化包含所述环境温度或环境压力的第一变化，并且所述环境状况的第二变化包含所述环境温度或环境压力的第二变化，所述第二变化大于所述第一变化。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述环境状况的第一变化是环境压力的第一变化，并且其中所述环境状况的第二变化是环境压力的第二变化，所述环境压力的第一变化和第二变化基于来自大气压力传感器的输出，所述大气压力传感器被联接到发动机空气进气通道。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述第二状况期间，响应于所述第一环境湿度值不调节发动机运转。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，调节发动机运转包含调节排气再循环量、火花延迟量、临界火花值和燃料辛烷值估计值中的一者或多者。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述传感器为进气氧传感器、排气氧传感器和湿度传感器中的一者。
17.一种车辆系统，包括：
包含进气装置和排气装置的发动机；
耦接至所述发动机排气装置的氧传感器；
包含EGR阀的EGR通道，其用于将排气从所述发动机排气装置再循环到所述发动机进气装置；
用于估计环境空气温度的外部空气温度传感器；和
具有存储在非暂态存储器上的计算机可读指令的控制器，其用于：
调整所述氧传感器的基准电压以执行环境湿度的第一估计；
获悉所述环境湿度的第一估计下的所述环境空气温度；以及
响应于自所述获悉以来所述环境空气温度的变化高于阈值变化，
调整所述氧传感器的所述基准电压以执行环境湿度的第二估计，其中所述阈值变化基于所述环境空气温度被调节，其中所述阈值变化随着所述环境空气温度增加到阈值上限之上或下降到阈值下限之下而减小。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制器包含进一步指令，以用于：
响应于自所述获悉以来所述环境空气温度的变化低于阈值变化，基于所述环境湿度的第一估计调节所述EGR阀的开度；以及
响应于自所述获悉以来所述环境空气温度的变化高于阈值变化，基于所述环境湿度的第二估计调节所述EGR阀的开度。
19.根据权利要求17所述的系统，其中，调整所述氧传感器的所述基准电压以执行所述第一估计和所述第二估计包含：在减速燃料切断状况期间，在第一较低基准电压和第二较高基准电压之间调整所述基准电压，以及基于所述调整之后的泵送电流的变化执行所述第一估计和所述第二估计。
20.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制器包含进一步指令，以用于：
响应于自所述第一估计以来高于阈值持续时间的持续时间的逝去，调整所述氧传感器的所述基准电压以执行所述环境湿度的第二估计。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9920699B1 (en) * 2016-10-19 2018-03-20 Ford Global Technologies, Llc Methods and system for exhaust gas recirculation estimation via an exhaust oxygen sensor
US10471966B2 (en) * 2017-07-31 2019-11-12 Ford Global Technologies, Llc Ambient air temperature sensor correction method
DE102018215024B4 (de) * 2018-09-04 2021-01-07 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug sowie Kälteanlage
CN110131082B (zh) * 2019-05-22 2020-08-25 上汽通用汽车有限公司 检测发动机进水的方法和系统
CN113431686B (zh) * 2021-07-19 2022-10-28 中国第一汽车股份有限公司 汽油机节气门露水清洁控制方法、装置、设备及存储介质

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2844418B2 (ja) * 1993-12-30 1999-01-06 本田技研工業株式会社 内燃機関の点火時期制御装置
US5735245A (en) * 1996-10-22 1998-04-07 Southwest Research Institute Method and apparatus for controlling fuel/air mixture in a lean burn engine
US6725848B2 (en) * 2002-01-18 2004-04-27 Detroit Diesel Corporation Method of controlling exhaust gas recirculation system based upon humidity
US7246604B2 (en) * 2003-10-02 2007-07-24 Ford Global Technologies, Llc Engine control advantageously using humidity
ITVA20070020A1 (it) 2007-02-16 2008-08-17 Whirlpool Co Metodo per regolare l'umidita' all'interno di un frigorifero e frigorifero adatto all'implementazione di tale metodo
US8296042B2 (en) * 2009-03-23 2012-10-23 Ford Global Technologies, Llc Humidity detection via an exhaust gas sensor
US7715976B1 (en) * 2009-04-02 2010-05-11 Ford Global Technologies, Llc EGR detection via humidity detection
US8522760B2 (en) * 2009-12-04 2013-09-03 Ford Global Technologies, Llc Fuel alcohol content detection via an exhaust gas sensor
US8763594B2 (en) 2009-12-04 2014-07-01 Ford Global Technologies, Llc Humidity and fuel alcohol content estimation
EP2385236B1 (en) * 2010-05-06 2018-07-18 FPT Motorenforschung AG Method and device for monitoring a humidity sensor in a combustion engine, using oxygen measurement of other sensors in the engine, such as nox, lambda and/or oxygen sensors
JP5163698B2 (ja) * 2010-06-09 2013-03-13 日産自動車株式会社 内燃機関の点火時期制御装置
US9163588B2 (en) 2011-03-10 2015-10-20 Ford Global Technologies, Llc Method and system for humidity sensor diagnostics
KR101283144B1 (ko) * 2011-05-04 2013-07-05 기아자동차주식회사 배기가스 응축수 제어방법 및 이를 적용한 배기가스재순환시스템
US10066564B2 (en) * 2012-06-07 2018-09-04 GM Global Technology Operations LLC Humidity determination and compensation systems and methods using an intake oxygen sensor
DE102013212217A1 (de) * 2012-07-12 2014-05-15 Ford Global Technologies, Llc Indirekte Messung der relativen Luftfeuchtigkeit
US9188056B2 (en) * 2012-10-19 2015-11-17 Ford Global Technologies, Llc Engine control system and method
US9057330B2 (en) * 2013-01-18 2015-06-16 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for humidity detection via an exhaust gas sensor
US9109523B2 (en) * 2013-01-18 2015-08-18 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for humidity and PCV flow detection via an exhaust gas sensor
US9389198B2 (en) 2013-04-18 2016-07-12 Ford Global Technologies, Llc Humidity sensor and engine system
DE102014216482B4 (de) * 2013-08-22 2024-05-29 Ford Global Technologies, Llc Verfahren und systeme zur feuchtigkeitsdetektion über einen abgassensor
US9482189B2 (en) * 2013-09-19 2016-11-01 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for an intake oxygen sensor
US9328684B2 (en) * 2013-09-19 2016-05-03 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for an intake oxygen sensor
US9273621B2 (en) * 2013-10-11 2016-03-01 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for an oxygen sensor

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