CN107917956A - 用于湿度确定的系统和方法及其使用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于湿度确定的系统和方法及其使用。提供用于使用超声波传感器进行相对湿度测量的方法和系统。在一个示例中,从单个传感器发射具有不同频率的多个超声信号,并且仅确定那些被确定具有从发射到接收的相同渡越时间的信号的反射信号的衰减值,并且其中可以响应于所述信号可能低于信噪比阈值的指示而改变所述多个超声信号的频率。以此方式,通过确定成对信号之间的衰减值之间的差,可以准确地确定相对湿度,其中所述信号包括不同的频率并且其中所述信号包括相同的渡越时间。
Description
技术领域
本说明书大体涉及用于经由超声波传感器或其他装置来确定相对湿度,并且基于湿度确定来调整一个或多个车辆操作参数的方法和系统。
背景技术
可以将一个或多个超声波传感器安装在机动车辆例如混合动力电动车辆(HEV)上,从而实现传感器与外部对象之间的距离确定。这种超声波传感器可以至少由压电盘和膜组成,压电盘和膜被配置成将电能转换成机械能并且将机械能转换成电能。更具体地,可以将振荡电压施加到压电盘,使得压电盘和膜以基于电压振荡频率的频率振动并且产生超声波。在波被发射之后,传感器等待回波从对象回来,并且当回波与传感器/膜交互时,膜被激发以振动。附接到膜的压电盘将振动转换成电压,并且可以基于发送和接收超声波的时间帧来推断对象的距离确定。
在车辆中,例如,在辅助或全自动停车期间,可以利用超声波传感器来推断车辆与障碍物之间的距离。然而,许多因素可以在超声波传感器的操作使用中起作用。此类因素可以包括温度、湿度、目标表面角度和反射表面粗糙度。在这四个变量中,确定车辆中的湿度可能是复杂的,特别是在车辆可能不包括专用湿度传感器的情况下。此外,环境湿度的估计对于许多发动机操作参数诸如排气再循环(EGR)量、火花正时、燃烧空燃比等来说可能是重要的。因此,对环境湿度的了解可以改善超声波传感器的操作使用,并且可以进一步用于调整相关的发动机操作参数。
可以使用各种类型的传感器来估计环境湿度。作为一个示例,用于排气空燃比控制的氧传感器诸如通用排气氧(UEGO)传感器可以用于在选择的状况下进行环境湿度估计。此类氧传感器可以位于排气通道或进气通道中。在如Surnilla等人在US 20140202426中所示的一个示例中,耦连到发动机组的排气氧传感器可以被用于在该组被选择性停用而另一组继续燃烧的状况期间等到时机地确定环境湿度。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。
然而,本文的发明人已经认识到有关这种系统的潜在问题。作为一个示例,湿度测量可以是非特定的,其中在可能的情况下等到时机地估计湿度或者在需要时估计湿度。更进一步地,在排气氧传感器被用于湿度感测的情况下,频繁施加可变电压可能导致传感器变黑并最终劣化。
在另一个方法中,美国专利申请US 20060196272教导了超声波传感器的使用,所述超声波传感器被配置成发射两个不同频率,并且基于从两个不同频率获得的衰减损失之间的差来估计湿度。然而,本文的发明人已经认识到有关此类系统的潜在问题。作为一个示例,可以存在经由超声波传感器进行的湿度确定可能由于环境变量或其他变量而受到损害的某些时候。在另一个示例中,在该超声波传感器或其他超声波传感器可以额外地被配置成确定距离测量值的情况下,可以期望指示用于进行距离测量的合适频率,其中合适的频率可以基于湿度确定值。
发明内容
因此,本文的发明人已经开发了用于至少部分地解决以上问题的系统和方法。在一个示例中,提供了一种方法,其包括:从单个传感器发射各自处于不同频率的多个信号;接收发射信号的反射信号;改变发射信号的频率以便实现期望的信噪比(signal-to-noise);仅为具有从发射到接收的相同渡越(transit)时间的反射信号中的每个确定衰减值;确定成对衰减值之间的差;以及将差转换为相对湿度的指示。
作为一个示例,响应于反射信号具有或将具有任何不期望信噪比的确定来改变发射信号的频率。作为另一个示例,响应于包括以下各项中的一个或多个的环境状况来改变发射信号的频率:环境温度、环境湿度以及从发射信号和反射信号的发射到接收的渡越时间。
另一个示例进一步包括:通过指示的相对湿度来调整距离检测阈值,其中调整距离检测阈值包括指示用于进行距离测量的合适频率;以及响应于调整的距离检测阈值选择最佳频率进行距离测量。作为一个示例,方法进一步包括:使机动车辆装备有传感器,并且通过选择对应于调整的距离检测阈值的一个或多个频率检测到不存在停放车辆,以便辅助机动车辆的平行停车(parallel parking)。
以此方式,可以利用超声波传感器来确定相对湿度。通过响应于接收的信号具有或可以具有不期望信噪比的指示或响应于环境状况来改变频率,可以通过超声波传感器获得准确的湿度测量值。此外,例如,通过调整距离检测阈值,可以针对距离测量诸如在辅助或全自动停车操纵期间进行的距离测量选择(一个或多个)最佳频率。
当单独或与附图结合考虑以下具体实施方式时,从中本说明书的上述优点和其他优点以及特征将变得显而易见。
应理解,提供以上发明内容是为简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的选择概念。这并非意味着确立所要求保护的主题的关键或本质特征,所要求保护的主题的范围由随附权利要求书唯一限定。此外,所要求保护的主题并不限于解决以上或本公开中任何部分所提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出内燃发动机的示意图。
图2示出使用(一个或多个)超声波传感器以辅助或控制车辆停车操纵的车辆系统的部件的框图。
图3A描绘了详细说明湿度和超声波频率对声音衰减的影响的曲线图。
图3B描绘了图示在特定相对湿度下的不同超声波频率的声音衰减差的曲线图。
图3C图示性地描绘了用于依据两个超声波频率的声音衰减差来确定相对湿度的示例性传递函数。
图4示出用于经由使用超声波传感器来进行相对湿度确定的高级示例性方法。
图5示出作为图4的子方法的用于进行超声波传感器所使用的可变频率算法的高级示例性方法。
图6示出作为图4的子方法的用于进行Δ衰减计算的高级示例性方法。
图7示出使用一个或多个车载摄像机来选择用于进行相对湿度测量的适当超声波传感器的高级示例性方法。
图8示出示例性UEGO传感器的示意图。
图9示出用于响应于环境状况或车辆工况而使用氧传感器或超声波传感器来等到时机地进行湿度测量的高级示例性方法。
图10描绘示出作为环境温度和湿度的函数的空气热导率的曲线图。
图11示出基于是否检测到位于靠近车辆排气道的区域中的对象来进行柴油微粒过滤器再生程序的高级示例性方法。
图12示出用于调整超声波传感器的距离检测阈值的高级示例性方法。
图13描绘可以结合图12的方法使用以用于基于已调整的距离检测阈值来选择用于距离测量的(一个或多个)最佳超声波频率的示例性查找表。
图14示出用于基于车辆工况来进行湿度确定程序的示例性时间线。
图15示出用于进行DPF再生事件的示例性时间线,其中再生事件的条件可以至少部分地基于环境湿度的指示。
具体实施方式
以下描述涉及用于进行相对湿度测量并且响应于相对湿度确定来调整车辆操作参数的系统和方法。此类测量可以由包括内燃发动机的车辆系统诸如图1中描绘的车辆系统执行,其中车辆可以进一步被配置有一个或多个车载摄像机和一个或多个超声波传感器。在一些示例中,车辆可以是能够在没有发动机操作的情况下操作一段延长时间段的混合动力车辆。对相对湿度的了解可以改善诸如辅助或完全自动化的停车程序的功能,其中所述程序可以经由如图2所示的停车辅助系统来实现。在一些示例中,如图3A所示,可以基于声音衰减、相对湿度与超声波频率之间的关系,经由超声波传感器来确定湿度测量值。例如,针对给定一对频率的声音衰减的差可以实现环境湿度的估计,这由图3B所指示。可以经由传递函数进行这种估计,这在图3C中图示性地描绘。
图4示出用于经由使用超声波传感器来进行湿度测量的高级示例性方法。作为图4的子方法,如图5所描绘的可变频率算法可以用于确定针对两个或更多个超声波频率的声音衰减,这然后可以实现如图6所描绘的Δ衰减计算。通过进行可变频率算法和Δ衰减计算,可以确定相对湿度测量值。
在一些示例中,可以利用一个或多个车载摄像机来识别合适的感兴趣对象,以便经由使用超声波传感器来进行湿度确定程序。因此,在图7中示出了用于经由使用一个或多个摄像机来检测合适对象的方法。
在进一步示例中,一些条件对于实现经由超声波传感器进行湿度确定来说可能不是最佳的,并且可能期望另一些方式,反之亦然。例如,可以使用定位在车辆发动机的进气歧管或排气歧管中的氧传感器来代替超声波传感器,以在特定的车辆工况下指示湿度。在图8中示出了氧传感器的这种示例,并且在图9中示出了基于车辆工况来选择是经由氧传感器还是经由超声波传感器进行湿度测量的示例性方法。
在一些示例中,图1所描绘的车辆系统可以包括柴油发动机,并且因此可以包括用于捕获和储存来自发动机的烟粒的柴油微粒过滤器(DPF)。这种过滤器的再生可以包括高排气温度,并且因此在一些示例中指示在进行再生程序之前对象是否在排气道附近可能是期望的。此外,在一些示例中,可以依据排气道附近方位中的相对湿度和温度来调整对象的距离阈值。例如,如由图10描绘的曲线图所指示的,空气热导率可以依据湿度和温度而变化。因此,如图11中描绘的方法所示,在一些示例中,可以基于推断的空气热导率来调整对象的距离阈值。例如,通过调整距离阈值,可以使得能够更频繁地执行DPF再生程序。
如以上讨论的,湿度可以包括用于超声波传感器的操作使用的噪声系数。因此,在一些示例中,对环境湿度的了解可以改善超声波传感器的操作使用。在一个示例中,可以根据图12所示的方法来调整距离检测阈值。作为示例,调整距离检测阈值可以包括指示用于使用超声波传感器来进行距离测量的合适频率。在这种示例中,查找表诸如图13所示的查找表可以与图12所示的方法结合使用,以便确定超声波传感器的期望操作使用的最佳频率。
在图14和图15分别示出用于基于车辆操作程序来选择湿度确定方法的示例性时间线以及用于至少部分地基于湿度确定来进行DPF再生程序的示例性时间线。
图1是示出发动机系统100中的多缸发动机10的一个汽缸的示意图。发动机系统100可以耦连在道路车辆系统101的推进系统内部。外部空气温度(OAT)传感器127可以被定位在车辆系统101的外部。OAT传感器可以估计可以用于发动机操作的环境空气温度,并且此外在一些示例中,OAT传感器127可以用于触发对应于环境温度变化的湿度测量。在一些示例中,一个或多个摄像机186可以定位在车辆上的一个或多个位置(例如,方位)处,并且可以被配置成获得包括但不限于车辆周围环境的图像。在一些示例中,一个或多个摄像机传感器(例如,187)可以被配置成提供关于一个或多个摄像机186的位置信息。例如,如果摄像机是可旋转的,则摄像机传感器187可以将摄像机面对的方向传送到车辆控制器(例如,12)。在其他示例中,在摄像机不可旋转的情况下,摄像机传感器187仍然可以被配置成指示摄像机面对的位置和方向。此外,一个或多个超声波传感器185可以被定位在车辆上的一个或多个位置处,并且可以被配置成测量(一个或多个)超声波传感器和感兴趣对象的距离。例如,超声波传感器可以被配置成以声波的形式发射和接收信号。在一些示例中,感兴趣对象可以由(一个或多个)超声波传感器本身检测。在其他示例中,一个或多个摄像机可以检测感兴趣对象,于是(一个或多个)超声波传感器可以被利用以进行(一个或多个)超声波传感器与感兴趣对象之间的距离测量。在另外的示例中,如以下将进一步详细讨论的,(一个或多个)超声波传感器可以被利用以获得相对湿度测量值。例如,某些条件可以触发对相对湿度测量的请求,其中这些条件可以包括:自先前(例如,上次)湿度测量以来,温度变化大于预定温度阈值、环境压力变化大于环境压力阈值、发动机操作的时间阈值或车辆行进距离大于阈值距离。
更具体地,如以下将进一步描述的,在一些示例中,超声波传感器185可以被利用,以便在车辆操作诸如辅助或全自动停车操纵期间获得车辆与(一个或多个)感兴趣对象(例如,障碍物)之间的距离接近度测量值。然而,(一个或多个)超声波传感器185的噪声系数可以是湿度。因此,在一些示例中,对相对湿度的了解可以被用于调整超声波传感器的检测阈值,这可以涉及指示用于使用超声波传感器来进行距离测量的合适频率。在进一步的示例中,对相对湿度的了解可以改善发动机工况,其中此类状况依赖于相对湿度的准确估计,如以下将进一步讨论的。
发动机10可以至少部分地通过包括控制器12的控制系统以及经由输入设备130来自车辆操作者132的输入而被控制。在此示例中,输入设备130包括加速器踏板和用于生成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可以包括燃烧室壁32,其中活塞36被定位在燃烧室壁32中。活塞36可以被耦连到曲轴40,以便活塞的往复运动被转化成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统耦连到车辆的至少一个驱动轮。另外,起动器马达可以经由飞轮耦连到曲轴40以使能发动机10的起动操作。
燃烧室30可以经由进气通道42从进气歧管44接收进气,并且可以经排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可以经由相应的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30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。
在此示例中,进气门52和排气门54可以经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和53可以各自包括固定凸轮正时,或者可以包括一个或多个凸轮,并且可以利用可由控制器12操作以改变气门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(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个。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。在替代实施例中,进气门52和/或排气门54可以通过电动气门致动控制。例如,汽缸30可以替代性地包括经由电动气门致动控制的进气门以及经由包括CPS系统和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
所示燃料喷射器66直接耦连到燃烧室30以用于喷射燃料。以此方式,燃料喷射器66向燃烧室30提供所谓的燃料直接喷射。例如,燃料喷射器可以被安装在燃烧室的侧面中或燃烧室的顶部中。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)被递送到燃料喷射器66,所述燃料轨可以是公共燃料轨。
进气歧管44可以包括具有节流板64的节气门62。然而,在其他示例中,节气门可以位于进气通道42中。在此特定示例中,节流板64的位置可以通过控制器12经由向包含在节气门62中的电动马达或致动器(一种通常被称为电子节气门控制(ETC)的配置)提供的信号而被改变。以此方式,节气门62可以被操作以改变向燃烧室30以及其他发动机汽缸提供的进气和/或EGR。节流板64的位置可以通过节气门位置信号TP被提供给控制器12。进气通道42可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122,以用于向控制器12提供相应的信号MAF和MAP。
在一些示例中,发动机10可以进一步包括压缩设备,诸如至少包括沿进气歧管44布置的压缩机162的涡轮增压器或机械增压器。对于涡轮增压器,压缩机162可以至少部分地由沿排气通道48布置的涡轮164(例如,经由轴)驱动。对于机械增压器,压缩机162可以至少部分地由发动机和/或电机驱动,并且可以不包括涡轮。因此,经由涡轮增压器或机械增压器向发动机的一个或多个汽缸提供的压缩量(例如,升压)可以通过控制器12被改变。进一步地,传感器123可以被设置在进气歧管44中,以向控制器12提供BOOST(增压)信号。
发动机10可以进一步包括高压EGR系统150。高压EGR系统150可以包括EGR管道152,EGR管道152被耦连到涡轮164上游的排气道48并且耦连到压缩机162下游的进气道44。高压EGR系统150可以包括沿EGR管道152设置的EGR阀154,以便控制通过EGR系统150的排气流量。发动机10还可以包括低压EGR系统156。低压EGR系统156包括EGR管道158,EGR管道158被耦连到涡轮164下游的排气道48并且被耦连到压缩机162上游的进气道44。低压EGR系统156可以包括沿EGR管道152设置的EGR阀160,以便控制通过EGR系统156的排气流量。
控制器12在图1中被示为微型计算机,其包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、用于可执行程序和校准值的在此特定示例中示为只读存储器芯片(ROM)106的电子存储介质、随机访问存储器(RAM)108、不失效存储器(KAM)110和数据总线。控制器12可以从耦连到发动机10的传感器接收各种信号,除先前讨论的那些信号之外,还包括:来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量计(MAF)的测量值;来自耦连到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);来自耦连到曲轴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。进一步的传感器可以包括摄像机传感器187、超声波传感器185、OAT传感器127等。
存储介质只读存储器106可以通过表示可由处理器102执行的指令的计算机可读数据来编程,以用于执行以下描述的方法和控制策略以及预期但未具体列出的其他变体。
此外,控制器12可以从车辆操作者可与其交互的车载导航系统34(例如,全球定位系统(GPS))接收数据。导航系统34可以包括用于辅助估计车辆速度、车辆海拔、车辆位置/方位等的一个或多个方位传感器。例如,此信息可以用于推断发动机操作参数,诸如本地大气压力。控制器12可以进一步被配置成经由互联网或其他通信网络13来接收信息。在一些示例中,从GPS接收的信息可以与经由互联网可获得的信息相互参照以便确定本地天气状况等。在一些示例中,控制器12可以使用互联网获得可存储在非暂时性存储器中的已更新软件模块。
如以上所描述的,图1仅示出多缸发动机的一个汽缸;然而,应当理解每个汽缸可以类似地包括其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
在一些示例中,发动机可以是被配置成经由压缩点火来燃烧柴油燃料(例如,石油柴油或生物柴油)的柴油发动机。然而,在其他示例中,发动机可以不包括柴油发动机。为简洁起见,图1示出发动机,其中部件中的一些被包括在柴油发动机中,并且其余部件可以被包括在柴油发动机或非柴油发动机中。由此,在图1的余下描述中,专用于柴油发动机的部件将被指出为柴油发动机特定的。
排气传感器126被示出为耦连到排放控制设备70上游的排气通道48。传感器126可以是用于提供排气空气/燃料比指示的任何合适的传感器,诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热EGO)、NOx、HC或CO传感器。参考图8描述了UEGO传感器的详细实施例。这种传感器可以用于在选择的车辆工况下的环境湿度估计。在一些示例中,发动机系统可以包括用于在触发湿度估计时测量环境湿度的专用环境湿度传感器。如从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,如由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与上次已知湿度测量时的环境温度或压力之间的差高于阈值,则可以触发湿度测量。湿度传感器可以被定位在进气通道42处和/或排放控制设备70上游的排气通道48处。通过在预期湿度要改变的环境状况期间主动感测湿度而不是(或除此之外还)在可能的情况下等到时机地感测湿度,更准确和可靠的湿度估计可以被提供用于发动机控制,并且还可以避免不必要的湿度测量。
在一些示例中,可以经由超声波传感器或经由其他装置(诸如UEGO传感器126)来进行湿度估计。这种方法可以包括:根据来自耦连到车辆的单个超声波传感器的成对的(pairs of)反射信号之间的差来指示相对湿度,每个反射信号具有从对象返回超声波传感器的实质上相等的渡越时间(transit time);根据除了超声波传感器之外的耦连到车辆的一个或多个传感器(例如,UEGO传感器)指示相对湿度;以及响应于环境状况或车辆工况,选择要使用哪个相对湿度指示方法。由此,可以及时和准确地推断湿度估计,这可以改善车辆工况,其中此类工况依赖于准确湿度估计。
排放控制设备70被示出为沿排气传感器126下游的排气通道48布置。设备70可以包括至少以下各项中的一种或多种:三元催化剂、稀NOx捕集器、柴油氧化催化剂(DOC)、选择性催化还原(SCR)催化剂、氧化催化剂等。氨(或尿素)递送系统可以被耦连到SCR催化剂或SCR催化剂的上游,以便将还原剂递送到SCR催化剂。
在发动机包括柴油发动机的示例中,至少一个柴油微粒过滤器(DPF)72可以被耦连在排放控制设备70的下游以便捕集烟粒。DPF可以由各种材料制造,所述各种材料包括堇青石、碳化硅和其他高温氧化物陶瓷。由此,DPF容纳烟粒的能力可能是有限的。因此,DPF可以被周期性地再生以便减少过滤器中的烟粒沉积,使得由于烟粒积聚引起的流动阻力不会降低发动机性能。过滤器再生可以通过将过滤器加热到将会以比新烟粒颗粒沉积更快的速率燃烧烟粒颗粒的温度例如400℃至600℃来实现。在一个示例中,DPF可以是包含贵金属诸如铂的载体涂料的催化微粒过滤器,以便降低烟粒燃烧温度并且还将碳氢化合物和一氧化碳氧化成二氧化碳和水。
在发动机可以包括柴油发动机的示例中,碳氢化合物(HC)还原剂递送系统74可以被用于将HC从燃料箱或从储存容器递送到排气系统以产生热,用于出于再生目的而加热微粒过滤器72。可替代地或此外,后燃料喷射(例如,在排气冲程期间)可以被用于升高排气温度。
在车辆发动机包括柴油发动机的示例性情况下,温度传感器76和78可以分别位于DPF 72的上游和下游。温度传感器76和78或额外的温度传感器也可以位于DPF内,或者DPF温度(或排气温度)可以基于工况使用排气温度模型来估计。压力差信号可以根据分别在DPF 72的上游和下游的压力传感器80和82确定。应当注意,单个压力差也可以用于测量DPF72两端的压力差。单端口表压传感器(SPGS)也可以被使用。
应当理解,在替代实施例中可以使用替代排放控制系统配置。例如,排放控制设备70可以被耦连在DPF的下游。进一步地,在其他示例中,多个柴油微粒过滤器可以被包括在排放控制系统中。更进一步地,在其他示例中,SCR催化剂可以不被包括在排放控制系统中。每个催化剂、过滤器等可以封闭在单个壳体内,或者可替代地经由单独的壳体来封闭。应当理解,许多配置是可能的,并且图1中描绘的配置本质上是示例性的。更进一步地,如上所述,还原剂(例如,氨或尿素)喷射系统可以被耦连到排气道以便在排放控制设备70的上游喷射尿素。
为了再生DPF,再生喷射策略可以被实现。再生喷射策略可以实现包括多个喷射事件的喷射分布曲线,喷射事件为诸如燃料预喷射、主燃料喷射、近后燃料喷射和/或远后燃料喷射。应当理解,在其他实施例中,上述燃料喷射可以包括多个喷射事件。因此,DPF可以在发动机操作期间再生。例如,DOC下游和DPF上游的温度可以通过调整各种喷射量而被控制到期望值,以促进DPF内的微粒物质的燃烧。在此示例中,DOC下游和DPF上游的温度设定值可以被建立以利于DPF的再生。在更进一步的示例中,被配置成升高DPF温度的加热器75可以被利用以便DPF再生。
如所讨论的,耦连到机动车辆的车底的DPF的再生可以包括燃烧储存在微粒过滤器中的微粒(例如,烟粒),这可以导致热气体离开机动车辆后部(例如,排气道)。因此,在一些示例中,期望的是,指示对象是否被指示为低于远离排气道的阈值距离。例如,此对象可以经由一个或多个车载摄像机(例如,186)和/或一个或多个超声波传感器(例如,185)来识别。在一些示例中,选择在传感器与对象之间进行距离测量中使用的超声波传感器可以包括基于选择的传感器的传输路径与离开机动车辆后部的热气体的至少一部分重叠来选择该选择的传感器,并且可进一步基于如摄像机中的一个所识别的对象位于选择的传感器的传输路径内。在这种情况下,如果对象被指示为小于远离排气道的阈值距离(在离开机动车辆后部的热气体的阈值距离内),则DPF再生程序可以例如推延或中止。此外,环境湿度和环境温度可以影响空气热导率,并且因此在一些示例中,期望的是,获得环境温度和湿度的测量值,使得可以根据空气热导率来调整对象远离排气道的阈值距离。更具体地,在一些示例中,空气热导率可以基于相对湿度的指示和空气温度来确定,其中在热气体离开机动车辆后部处附近测量空气温度,并且其中基于测量的空气热导率来调整阈值距离可以包括随着热导率减小而减小距离阈值,并且随着热导率增加而增加距离阈值。以此方式,DPF再生程序可以比距离阈值不可调整的情况更频繁地开始和完成。此外,响应于对象位于比阈值距离更远的距离处的指示,在经由一个或多个摄像机和/或(一个或多个)超声波传感器进行再生程序的期间,可以继续监测对象和接近车辆后部的区域。在这种示例中,如果该对象或其他对象在再生程序期间被识别为比已调整的阈值距离更近,则可以终止再生程序。
转到图2,其示意性地示出了采用超声波传感器185的用途的示例性停车辅助系统200。系统200包括典型车辆的部件,其包括动力传动系控制模块208,动力传动系控制模块208被示为由控制器12和变速器控制单元210组成的组合控制单元。系统200进一步包括一个或多个超声波传感器185,超声波传感器185在各种位置中安装在车辆上并且被配置成向停车辅助模块205提供输入。例如,超声波传感器可以被放置在车辆的前部、侧面、后部或者前部、后部和/或侧面的任何组合上。在本公开中描述的这种系统200通常可应用于可以采用超声波传感器的各种类型的车辆,包括小型或大型汽车、卡车、厢式车、SUV等。
术语“动力传动系”是指动力产生和递送系统,其包括发动机和变速器并且用作机动车辆中的驱动系统。动力传动系控制模块208分别使用控制器12和变速器控制单元210来执行发动机和变速器控制操作。如以上关于图1讨论的,控制器12检测来自发动机各部分的数据,并且可以调整燃料供应、点火正时、进气气流速率和各种其他已知的发动机操作。变速器控制单元210检测发动机负荷和车辆速度以便确定要在变速器中要建立的档位。出于描述的目的,图2仅描绘动力传动系控制模块210的几个部件。然而,本领域技术人员将理解动力传动系控制模块208可以可操作地耦连到多个传感器、开关或其他已知设备,以便收集车辆信息并且控制各种车辆操作。
停车辅助模块205提供诸如自动停车、平行停车、障碍物识别等能力,从而导致方便或完全自动的停车过程。例如,通过使用停车辅助模块205,车辆可以使其本身在几乎没有来自驾驶员的输入的情况下驶入停车位中。在该过程中,模块检测造成撞击风险的对象并且发出警告。检测和警告由数个传感器诸如超声波传感器185执行,数个传感器协作以便确定车辆与周围对象之间的距离。然而,如以上讨论的并且将在以下进一步详细讨论的,湿度可以是有助于超声波传感器的操作使用的噪声系数。因此,在一些示例中,相对湿度可以经由超声波传感器本身或经由车辆中的其他传感器(例如,UEGO传感器)来确定,使得可以改善超声波传感器的操作使用。在一些示例中,定位在车辆上的一个或多个位置处的一个或多个摄像机可以被利用以检测感兴趣对象,使得湿度计算可以经由(一个或多个)超声波传感器来进行,这在以下进一步详细描述。在这种示例中,方法可以包括部分地基于来自围绕机动车辆定位的一个或多个摄像机的一个或多个图像,选择围绕机动车辆定位的多个超声波传感器中的一个。在一些示例中,选择的传感器可以基于由摄像机中的一个所识别的对象位于选择的传感器的传输路径内而被选择。在一些示例中,对象可以被指示为相对于车辆静止。例如,在一些示例中,可以经由摄像机指示对象是静止的。在另一个示例中,选择的传感器可以基于有目标车辆在选择的传感器的传输路径内行进来选择,并且其中目标车辆以实质上等于机动车辆速度的速度并且还在与机动车辆相距实质恒定距离的情况下行进。此外,在一些示例中,在辅助或全自动停车程序期间,一个或多个摄像机可以运行以便额外地或可替代地传送图像和粗略距离指示(例如,经由对象识别分析)。
超声波传感器185可以检测车辆的任一侧上、前部或后部中的障碍物,并且车辆模块诸如方向盘模块(未示出)、制动系统(未示出)、停车辅助模块(205)等可以利用这种信息。因此,尽管图示一个或多个超声波传感器185耦连到停车辅助模块,但是这种描述仅用于说明的目的而并非意味着作为限制。然而,为了简洁起见,本文将不讨论对一个或多个超声波传感器的其他潜在用途的深入描述。然而,可以理解,根据本文所述的方法可以利用除停车辅助之外的(一个或多个)超声波传感器的用途而不脱离本公开的范围。
一个或多个超声波传感器185可以被配置成包括适于发射超声波的发射(发送)装置,以及适于接收从车辆附近的对象诸如障碍物220反射的波的接收装置。包括发射超声波信号与接收超声波信号之间的时间的渡越时间可以被确定,并且传感器与(例如)障碍物之间的距离可以基于公式d=t*c/2来指示,其中c是声速并且t是渡越时间。例如,此距离信息然后可以被提供给停车辅助模块205(或其他相关模块)。超声波传感器的这种对象检测能力是本领域技术人员众所周知的并且在本公开中将不再详细讨论。
如以上讨论的,一个或多个超声波传感器185的操作使用可以受到噪声系数的影响。影响超声波传感器的四个主要噪声系数是温度、湿度、目标表面角度和反射表面粗糙度。然而,如以下将进一步详细讨论的,可以通过测量空气温度来补偿温度。此外,目标表面角度和反射表面粗糙度可以通过使用从单个发射装置发送的两个或更多个波频率来得到补偿,其中仅利用具有从发射到接收的相同渡越时间的反射信号来确定距离测量值,这将在以下进一步详细讨论。然而,对于没有专用湿度传感器的车辆,补偿湿度可能是具有挑战性的。
因此,以下关于图4至图7、图9和图11至图12进一步详细描述了经由使用超声波传感器(例如,185)来确定和补偿湿度的方法。简而言之,湿度差异性地影响针对不同频率的声音观察到的衰减量(例如,强度损失)。因此,通过从超声波传感器发射多个超声波频率并且确定单独频率中的每个的衰减,可以依据成对频率之间的衰减差来计算相对湿度。然而,在一些示例中,某些频率可能更适合于确定成对频率之间的衰减差。因此,一些示例可以包括响应于确定反射信号具有或将具有不期望的(一个或多个)信噪比而改变发射信号的频率。
例如,某些环境状况(例如,风、雨、雪、雾、温度波动等)可以影响特定频率的信噪比。由此,如果特定频率被指示为具有不期望的信噪比,换言之,衰减过大,则可以发射和接收一个或多个额外频率,使得仅具有期望信噪比的(一个或多个)频率可以被利用以进行相对湿度测量。
因此,改变发射的信号的(一个或多个)频率可以包括响应于包括以下各项中的一个或多个的环境状况来改变(一个或多个)频率:环境温度、环境湿度以及从发射的信号和反射的信号的发射到接收的渡越时间。
例如,在一些示例中,先前的湿度估计可以用作参考,以用于改变(一个或多个)频率以便实现期望的信噪比。作为示例,如果基于先前的湿度估计而指示湿度可能为高,其中先前的湿度估计可以被存储在控制器处,则可以排除一个或多个频率并且选择另一个频率,其中选择的频率可以是可能表现出发射的信号和接收的信号的期望信噪比的频率。
类似地,在一些示例中,改变(一个或多个)频率可以是指示的环境温度的函数。在更进一步的示例中,改变(一个或多个)频率可以是指示的从发射的信号和反射的信号的发射到接收的渡越时间的函数。例如,如果从发射的信号和反射的信号的发射到接收的渡越时间不在期望范围内,则可以指示环境或其他状况正在影响发射的信号和接收的信号的信噪比和/或完整性,并且可以改变频率以试图增加信号的信噪比和/或完整性。在一个示例中,影响从发射的信号和反射的信号的发射到接收的渡越时间的这种状况可以包括脏的超声波传感器。这种示例可以包括基于从其反射选择信号的对象的距离,以及包括但不限于湿度或温度的环境状况,将反射信号振幅与参考振幅进行比较,以便确定何时需要清洁传感器。在可能需要清洁传感器的示例中,改变(一个或多个)频率可以减轻问题。在更进一步的示例中,不同的超声波传感器(代替脏的超声波传感器)可以被选择,其中不同的超声波传感器可以响应于超声波传感器的传输路径与要用于进行相对湿度估计的感兴趣对象重叠的指示而被选择。换言之,在一些示例中,选择围绕机动车辆定位的多个传感器中的一个可以部分地基于是否需要清洁多个传感器中的任一个。
现在转到图3A,示出了描绘作为相对湿度百分比的函数的声音衰减的曲线图300。更具体地,在x轴上图示了相对湿度百分比,并且在y轴上图示了以dB/km为单位的声音衰减。线302指示100kHz的超声波频率,线304指示80kHz的超声波频率,线306指示63kHz的超声波频率,线308指示50kHz的超声波频率,线310指示40kHz的超声波频率,线312指示31.5kHz的超声波频率,线314指示25kHz的超声波频率,并且线316指示20kHz的超声波频率。如图所示,声音衰减随着超声波频率增加而增加。
现在转到图3B,再次图示了描绘作为相对湿度百分比的函数的声音衰减的曲线图340。如在图3A中的情况一样,线302指示100kHz的超声波频率,并且线316指示20kHz的超声波频率。出于说明的目的,描绘了箭头342,其指示100kHz和20kHz的超声波频率之间的在40%相对湿度下的衰减差。
因此,转到图3C,示出了描绘在图3A至3B所指示的相对湿度百分比范围内的在100kHz与20kHz之间的声音衰减差362的曲线图360。更具体地,在x轴上图示100kHz与20kHz之间的声音衰减差(Δ声音衰减),并且在y轴上指示了相对湿度百分比。通过将两个频率之间的衰减差绘制成相对湿度百分比的函数,可以使用由箭头364表示的简单的传递函数来确定相对湿度。换言之,衰减差的转换可以包括使用传递函数将衰减差转换成相对湿度的测量值。例如,二维(2D)查找表可以包括对应于作为不同频率之间的声衰减差的函数的相对湿度的已知值或预定值。一旦两个不同频率之间的声音衰减差已知,则这种查找表可以用于指示相对湿度。虽然针对100kHz和20kHz说明了声音衰减差,但是可以理解的是,使用这样的频率来确定相对湿度仅用于说明的目的,并且与除了100kHz和20kHz以外的频率相对应的两个频率之间的声音衰减差可以被类似地利用。
转到图4,示出了用于经由使用超声波传感器来确定湿度的示例性方法400的高级流程图。更具体地,方法400可以包括:从单个传感器发射各自处于不同频率的多个信号,接收发射信号的反射信号,以及仅确定具有从发射到接收的相同渡越时间的反射信号中的每个的衰减值。响应于确定衰减值,方法400可以进一步包括确定成对衰减值之间的差,以及将差转换为相对湿度的指示。
将参考本文描述的以及图1和图2所示的系统来描述方法400,但是应当理解,类似方法可以被应用于其他系统,而不偏离本公开的范围。方法400可以由控制器诸如图1中的控制器12执行,并且可以作为可执行指令在控制器处存储在非暂时性存储器中。基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器诸如以上参考图1描述的传感器接收的信号,控制器可以执行用于实现方法400以及本文包括的其他方法的指令。根据以下方法,控制器可以采用诸如超声波传感器(例如,185)等的致动器。
方法400在405处开始,并且可以包括确定发动机操作参数。工况可以被估计、测量和/或推断,并且可以包括一个或多个车辆状况,诸如车辆速度、车辆位置等;各种发动机状况,诸如发动机状态、发动机负荷、发动机转速、空燃比等;各种燃料系统状况,诸如燃料水平、燃料类型、燃料温度等;各种蒸发排放系统状况,诸如燃料蒸气罐负荷、燃料箱压力等。
继续到410,方法400可以包括测量环境空气温度。如以上关于图1讨论的,定位在车辆系统(例如,101)外部的外部空气温度(OAT)传感器(例如,127)可以被用于确定环境空气温度。例如,控制器(例如,12)可以向OAT传感器发送信号,以获取环境空气温度的读数。然后,该读数可以被传送回控制器,并且例如可以被存储在控制器处。如以下将进一步详细讨论的,当计算两个给定超声波频率之间的总衰减差时,可以考虑对环境空气温度的了解。换言之,将成对的衰减值之间的距离转换为相对湿度的指示可以依赖于测量的环境空气温度。
行进到415,方法400可以包括执行可变频率算法(VFA),可变频率算法(VFA)由发送和接收多个超声波频率组成,使得可以计算(一个或多个)衰减差。执行(VFA)可以根据图5所描绘的方法500来进行。
因此,转到图5,示出了用于进行VFA的示例性方法500的高级流程图。更具体地,方法500可以包括命令超声波传感器以第一频率发射超声波(线性调频信号(chirpsignal)),并且然后测量并存储所得回波的渡越时间和强度。接下来,方法500可以包括命令超声波传感器以第二频率发射另一个线性调频信号,并且可以进一步包括随后测量并存储对应于第二线性调频信号的所得回波的渡越时间和强度。
将参考本文描述的以及图1和图2所示的系统来描述方法500,但是应当理解,类似方法可以被应用于其他系统,而不偏离本公开的范围。方法500可以包括方法400的子方法,并且因此方法500可以由控制器(例如,12)执行,并且可以作为可执行指令在控制器处存储在非暂时性存储器中。基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器诸如以上参考图1描述的传感器接收的信号,控制器可以执行用于实现方法500以及本文包括的其他方法的指令。根据以下方法,控制器可以采用诸如超声波传感器(例如,185)等的致动器。
方法500在505处开始,并且可以包括以第一频率发射线性调频信号。更具体地,控制器可以命令呈振荡电压形式的电子信号到超声波传感器(例如,185),其中振荡电压的频率可以对应于所得超声波的期望频率。在一些示例中,第一频率可以包括将期望最大衰减量的频率,例如100kHz。然而,这种示例是说明性的且并非意味着是限制性的。相反,可以首先发射在20kHz至100kHz之间并且包括20kHz和100kHz的任何频率。
继续到510,方法500可以包括测量并存储与以第一频率(f1)发射的线性调频信号对应的所得回波的渡越时间(t1)和强度(i1)。例如,超声波传感器可以被配置成将接收的回波(接收的声波)转换成振荡电压,其中振荡电压的电势可以对应于超声波的强度。所得回波的强度降低可以被理解为指示超声波的从发射到接收的衰减。
在接收与以第一频率发射的线性调频信号对应的回波之后,方法500可以行进到515。在515处,方法500可以包括以第二频率(f2)发射线性调频信号。重要的是,可以理解,在发出第二线性调频信号之前,第一频率的所得回波可以被超声波传感器首先接收。第二线性调频信号的频率可以与第一线性调频信号的频率不同,并且可以对应于大于或小于第一线性调频信号频率的频率。例如,如果第一频率(f1)是100kHz,则第二频率(f2)可以是20kHz。这种示例是说明性的且并非意味着是限制性的。
行进到520,类似于步骤510,方法500可以包括测量并存储与第二线性调频信号对应的所得回波的渡越时间(t2)和强度(i2)。如以上讨论的,第二线性调频信号的渡越时间和强度可以被存储在控制器(例如,12)处。
行进到525,方法500可以包括确定是否可以期望额外的准确度(例如,更好的信噪比)。例如,响应于前两个超声波(线性调频信号)的发送和接收,控制器可以确定接收的超声波的信噪比对于分析是否是足够的(高于预定阈值水平)。在一些示例中,根据反射该发射波的对象的轮廓和/或反射角度,一个或多个接收信号可以低于准确衰减测量所期望的阈值。在另一个示例中,环境状况(例如,风、雨等)可以导致一个或多个接收信号低于预定阈值水平。在另一个示例中,环境状况可以包括以下中的一个或多个:环境温度、环境湿度以及从发射的信号和反射的信号的发射到接收的渡越时间。在更进一步的示例中,脏的超声波传感器可以导致一个或多个接收信号低于预定阈值水平。
在另外的示例中,基于经由超声波传感器的湿度测量的预期使用,可能期望额外的准确度。作为示例,如果先前经由另一种装置(例如,UEGO等)指示湿度估计,并且超声波传感器被用作检查以验证先前测量事实上仍然是正确的,则可能不期望精确的准确测量。在这种示例中,如果从发射的第一频率和第二频率接收的回波的信噪比高于预定阈值,则只有两个频率可以被利用以确定湿度估计。然而,可以存在可能期望更精确的相对湿度测量的其他示例。这种示例可以包括以下条件:其中自先前湿度测量以来已经过去一段持续时间,其中大气压力变化被指示为已经改变大于阈值量,其中温度变化被指示为已经改变大于阈值量,其中期望准确的湿度推断用于发动机操作或停车辅助等。
在任何上述示例或未具体提及的其他示例中,在期望额外准确度的情况下,方法500可以行进到530。在530处,方法500可以包括命令超声波传感器发射一个或多个额外的线性调频信号(例如,改变频率),如上所述,所述线性调频信号中的每个的渡越时间和返回回波强度可以通过超声波传感器测量。作为示例,第三频率、第四频率和第五频率可以被发射,并且其各自的渡越时间和返回回波强度被监测。这种示例意在是说明性的而并非意味着是限制性的。然而,可以理解,随着发射和接收的频率的数量增加,所得湿度测量的准确度(其将在以下详细描述)可以增加。换言之,发射的信号的频率可以响应于确定反射信号具有或将具有低于预定阈值水平的期望信噪比而改变,并且其中在确定成对的衰减值之间的差以及将差转换为相对湿度的指示之前发生改变发射的信号的频率,如以下将进一步详细讨论的。
返回525,响应于两个或更多个接收频率具有足以获得所得湿度测量的期望准确度的信噪比(如下所述),方法500可以返回到图4的步骤420。
在图4的步骤420处,方法400可以包括指示每个频率的渡越时间是否相等。例如,如果在步骤415处发射和接收两个频率,则可以确定这两个频率是否都具有相同的渡越时间。如果在步骤415处发射和接收三个频率,则可以确定所有三个频率是否具有相同的渡越时间等。在计算衰减差以便确定相对湿度时,仅具有相同渡越时间的那些频率可以被进一步处理,如以下将进一步详细讨论的。更具体地,仅可以确定具有从发射到接收的相同渡越时间的反射信号中的每个的衰减值,这可以例如校正目标表面角度和反射表面粗糙度的变化。
因此,如果在步骤420处指示在步骤415处发射和接收的频率中的每个的所有渡越时间相等,则方法400可以行进到425。
在425处,方法400可以包括根据图6所描绘的方法来执行Δ衰减计算(DAC)。
现在转到图6,示出了用于执行DAC的高级示例性方法600。更具体地,可以处理根据以上关于图5描述的可变频率算法(VFA)被发射和接收的并且被指示为如以上关于图4描述的具有相同渡越时间的频率,以便计算各个频率中的每个的衰减,然后该衰减可以用于计算频率之间的衰减差,使得可以确定相对湿度。
将参考本文描述的以及图1和图2所示的系统来描述方法600,但是应当理解,类似方法可以被应用于其他系统而不偏离本公开的范围。方法600可以包括方法400的子方法,并且因此方法600可以由控制器(例如,12)执行,并且可以作为可执行指令在控制器处存储在非暂时性存储器中。基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器诸如以上参考图1描述的传感器接收的信号,控制器可以执行用于实现方法600以及本文包括的其他方法的指令。
方法600在605处开始,并且可以包括如图4的方法400所指示的计算具有相等渡越时间的每个频率的衰减(α)。更具体地,计算第一频率(f1)的衰减可以基于以下公式来进行:
(1)S1=S0*e^(-α1*z);
其中,S0是非衰减信号的原始强度,z是信号行进的距离,S1是接收的衰减信号的强度,并且α1是频率f1的衰减系数。
重新排列等式(1),给出:
(2)衰减=α1=ln(S1/S0)/-z。
总衰减系数(αTot)由因为温度、湿度、目标表面角度和反射表面粗糙度所引起的衰减组成。然而,通过根据图5所描绘的方法进行VFA,并且通过进一步确保仅具有相同渡越时间的那些频率被处理以用于DAC(如图4所描绘的方法所示),可以减去温度、目标表面角度和反射表面粗糙度的影响。更具体地,因为已知温度的作用可以被抵消,并且目标表面角度和反射表面粗糙度在频率回波强度的差测量期间不改变,所以假设分析的频率中的每个的渡越时间相等。因此,在影响总衰减系数(αTot)的变量中,仅湿度未知并且针对不同的频率可以具有不同的衰减系数。
因此,在分析的频率中的每个的所有衰减值已经在605处被计算之后,方法600可以行进到610。在610处,方法600可以包括计算分析的频率中的每个的delta(Δ)衰减值。更具体地,出于上述原因,两个频率例如f1与f2之间的由于湿度引起的Δ衰减可以等于f1与f2之间的总Δ衰减。因此:
(3)Δα湿度(f1-f2)=Δα总(f1-f2)=Δα(f1-f2)。
如等式3所示,示出了两个频率f1和f2。然而,可以理解,在可以利用多于两个的频率以便执行图5所描绘的VFA和本文关于图6所描绘的DAC的示例中,可以从所有其他频率中减去所利用的每个频率,以便增加Δ衰减测量的准确度。以三个频率为例,其中三个频率包括f1、f2和f3,Δ衰减计算可以包括(f1-f2)、(f1-f3)和(f2-f3),其中差可以包括相应差的绝对值。类似的方法可以应用于可以利用多于三个频率的示例。
行进到615,一旦已经计算每个成对频率的Δ衰减,则方法600可以包括将Δ衰减值和对应的频率值存储到表中,其中表可以被存储在控制器处(例如,12)。然后,方法600可以返回方法400的步骤425。
因此,在返回方法400的步骤425的情况下,一旦已经根据图6所描绘的方法600进行DAC,则方法400可以行进到430。在430处,方法400可以包括使用存储在控制器处的查找表来确定相对湿度。例如,可以利用简单的传递函数,使得对于给定一对频率和给定一对频率的给定Δ衰减,可以通过使传递函数与存储在控制器处的查找表(见图3C)相互关联来确定相对湿度。在获得多对频率的多个Δ衰减值的情况下,每个Δ衰减值和对应的成对频率可以被用于获得相对湿度百分比,并且然后可以通过控制器对所有相对湿度值进行求平均以便增加相对湿度测量中的置信度。
返回到方法400的420,如果指示在步骤415处利用的频率的渡越时间并非全是相等的,则方法400可以行进到435并且可以包括选择性地丢弃不相等的数据。例如,对应于具有相同渡越时间的频率的数据可以被存储在控制器(例如,12)处,而来自不具有其他相等渡越时间的频率的数据可以被丢弃。行进到440,可以指示剩余的数据集是否足以用于以期望的准确度来确定湿度。作为示例,如果指示仅两个频率具有相同的渡越时间,但是增加的准确度被期望,其中增加的准确度可以包括根据包括多于两个频率的数据集来计算相对湿度,则方法400可以行进到445。因此,在440处,如果指示剩余数据集不足以用于以期望准确度来计算相对湿度,则方法400可以行进到445并且可以包括在条件允许的情况下以另一种方式确定湿度。在一些示例中,如将关于图8至图9讨论的,确定湿度可以经由使用(一个或多个)进气氧传感器或排气氧传感器来实现。可替代地,如果在440处指示剩余数据集足以用于以期望准确度来确定相对湿度,则方法400可以行进到425并且可以包括如上所述来执行DAC。
在一些示例中,车辆可以装备有多个超声波传感器。在这种情况下,可以存在当进行相对湿度测量时优先使用特定传感器可能是有益的情况。此类示例可以包括一个或多个传感器被指示为脏的或者没有根据需要来运行的状况。在这种情况下,仅使用根据需要运行的(一个或多个)超声波传感器可以是有益的。在另一个示例中,以下情况可以是有益的:通过辅助装置来检测对象,并且然后优先使用位于最佳位置中的超声波传感器以便增加成功的相对湿度确定的可能性。在一些示例中,通过辅助装置检测对象可以包括经由使用一个或多个车载摄像机(例如,186)来检测对象。
例如,一个或多个摄像机可以物理地布线并且通信地耦连到包括控制器(例如,12)的车辆控制系统。在另一个示例中,一个或多个摄像机可以额外地或可替代地与控制器无线通信,以用于发送和接收数据传输。有线通信可以包括USB技术、IEEE 1394技术、光学技术、其他串行或并行端口技术或任何其他合适的有线链路。额外地或可替代地,与一个或多个摄像机无线通信可以包括:蓝牙、IEEE 802.11协议、IEEE 802.16协议、蜂窝信号、共享无线接入协议-线缆接入(SWAP-CA)协议、无线USB协议或任何其他合适的无线技术。控制器可以从一个或多个摄像机接收一个或多个数据文件,诸如视频数据文件、图像数据文件等。
一个或多个摄像机可以包括安装在前保险杠或后保险杠上的摄像机,或安装在车辆前部或后部上的任何其他合适位置的摄像机。在一些示例中,可以在前部和/或后部上安装多于一个的摄像机。例如,两个或更多个摄像机可以被安装在车辆的前部上,并且两个或更多个摄像机可以被安装在车辆的后部上。类似地,一个或多个面向侧面的摄像机可以被定位在车辆上的任何合适位置处,以便对车辆左侧和车辆右侧中的任一个或两者上的对象进行成像。在一些示例中,可以利用多于一个的摄像机来捕获对应于车辆左侧的图像,并且可以利用多于一个的摄像机来捕获对应于车辆右侧的图像。
在一些示例中,一个或多个摄像机可以是固定的;而在其他示例中,一个或多个摄像机相对于车辆可以是可移动的或可旋转的。进一步地,一些示例可以包括一个或多个固定摄像机和一个或多个可移动摄像机。在一些示例中,一个或多个摄像机在车辆上的位置可以实现360°观看能力。如所讨论的,一个或多个摄像机可以包括用于捕获视频和/或图像的摄像机。在其他示例中,一个或多个摄像机可以包括红外摄像机。一些实现方式可以包括多个摄像机,其中多个摄像机中的一些可以被配置用于捕获图像和/或视频,而一个或多个其他摄像机可以被配置成捕获红外图像。
在一些示例中,一个或多个摄像机可以被配置成检测车辆附近的对象。例如,经由使用一个或多个车辆摄像机进行操作的对象检测系统(通常被称为障碍物检测系统)是本领域中众所周知的。更具体地,能够检测诸如行人、自行车、路障、其他汽车等的障碍物的车辆安全系统是众所周知的。经由使用一个或多个摄像机的对象识别的所有可能变化的深入讨论不在本公开的范围内。然而,可以理解,本领域技术人员已知的任何方法可以被利用以经由使用一个或多个摄像机来进行对象识别,如以下将进一步详细讨论的。作为说明性示例,一种对象识别方法可以包括边缘检测技术诸如Canny边缘检测,以便找到由一个或多个摄像机获取的图像帧中的边缘。然后可以产生对应于图像帧的边缘图像。此外,还可以产生对应于边缘图像的二进制图像。随后,可以识别二进制图像中对应于一个或多个对象或障碍物的一个或多个“斑点”。基于对二进制图像中的斑点的分析,可以确定对应于对象的斑点中的每个的信息诸如形状、相对尺寸、相对距离等。如所讨论的,这种示例意在是说明性的而决非是限制性的。经由使用本领域已知的一个或多个摄像机来进行对象检测的其他方法和系统可以被容易地利用而不脱离本公开的范围。
在一些示例中,可以在车辆静止时经由一个或多个摄像机来执行对象检测。在其他示例中,可以在车辆运动时经由一个或多个摄像机来执行对象检测。在任一个示例中,如果所识别的对象的位置、尺寸或形状在特定时间段内没有改变,则所识别的对象可以被指示为相对于车辆静止。例如,可以在预定时间段内从一个或多个摄像机捕获多个图像,并且如果特定识别对象的位置、尺寸和形状在预定时间段内没有改变,则可以指示所识别的对象相对于车辆是静止的。在一个示例中,相对于车辆可以是静止的这种对象可以是在所述车辆的前方、左侧或右侧或后方行进的另一个车辆,其中两个车辆以实质上相同的速度和方向行进。如下将描述的,可以利用相对于车辆的静止对象的识别,以便从定位在车辆上的多个超声波传感器进行选择,以便在增加获取准确测量值的可能性的情况下进行相对湿度测量。
现在转到图7,其示出用于使用定位在车辆上的一个或多个可用摄像机来检测对象使得可以选择超声波传感器进行相对湿度测量的高级示例性方法。更具体地,一个或多个摄像机可以被配置成在车辆周围(例如,附近)的环境中搜索相对于车辆静止的对象。响应于合适对象的识别,可以从定位在车辆上的多个超声波传感器选择超声波传感器,来进行相对湿度测量。以此方式,可以在获取相对湿度的准确测量值的可能性增加,并且在不可能进行准确相对湿度测量的状况下不必使用超声波传感器的情况下,进行相对湿度测量。通过获得准确的相对湿度测量值,可以更有效地控制某些车辆操作程序,诸如辅助或全自动停车特征、排气再循环量、点火延迟量等。
将参考本文描述的以及图1和图2所示的系统来描述方法700,但是应当理解,类似方法可以被应用于其他系统而不偏离本公开的范围。方法700可以由控制器(例如,12)执行,并且可以作为可执行指令在控制器处存储在非暂时性存储器中。基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器诸如以上参考图1描述的传感器接收的信号,控制器可以执行用于实现方法700以及本文包括的其他方法的指令。控制器可以根据以下方法采用诸如超声波传感器(例如,185)、一个或多个车载摄像机(例如,186)等的致动器。
方法700在705处开始,并且可以包括通过车辆上的可用摄像机来搜索车辆周围环境,以便检测适合于进行相对湿度测量的对象。在一些示例中,通过可用摄像机来搜索环境可以响应于触发期望湿度测量的一个或多个条件而开始。例如,触发湿度测量的条件可以包括自先前(例如,上次)湿度测量以来指示的环境温度变化大于环境温度阈值。另一个示例可以包括自先前(例如,上次)湿度测量以来环境压力变化大于环境压力阈值。作为示例,其他示例可以包括通过风窗玻璃刮水器(未示出)的激活指示的天气状况变化的指示。更具体地,响应于车辆风窗玻璃刮水器的激活,信号可以被发送到控制器从而请求相对湿度测量,相对湿度测量可以包括控制器首先命令一个或多个摄像机扫描环境以获得合适的对象。
在其他示例中,可以响应于发动机操作的阈值时间过去或响应于自先前(例如,上次)湿度测量以来车辆行进的距离大于预定距离,开始通过可用的摄像机来搜索环境。
如以上讨论的,在一些示例中,车辆可以装备有车载导航系统(GPS)(例如,34),车载导航系统包括用于辅助估计车辆速度、车辆海拔高度、车辆位置/方位等的一个或多个方位传感器。此类信息可以用于推断本地大气压力,例如,其中自先前湿度测量以来本地大气压力的变化大于阈值可以触发对新湿度测量的请求,其中可以经由(一个或多个)车载摄像机来确定合适的对象。在另外的示例中,控制器(例如,12)可以被配置成经由互联网或其他通信网络接收信息。在一些示例中,从GPS接收的信息可以与经由互联网可获得的信息相互参照,以确定本地天气状况等。在一些示例中,如GPS指示的并与互联网相互参照的天气状况变化可以触发对相对湿度测量的请求,其中可以利用(一个或多个)可用摄像机来扫描环境以获得用于进行相对湿度测量的合适对象。
在另外的示例中,可以存在以下车辆工况:其中一个或多个可用摄像机正在操作(例如,辅助或全自动停车操纵),并且其中可以等到时机地进行相对湿度确定。作为示例,如果车辆正在进行停车操纵,其中停车操纵涉及使用一个或多个车载摄像机,如果(一个或多个)摄像机检测到用于进行相对湿度测量的适合对象,则可以进行相对湿度测量,这在以下进一步描述。
因此,如果满足在车辆附近的环境中搜索用于进行相对湿度测量的合适对象的条件,则在方法700的705处,可以激活一个或多个摄像机以便搜索合适的对象。具体地,可以从控制器向一个或多个摄像机发送命令(例如,有线或无线信号)以便获取车辆周围环境的一个或多个图像。由一个或多个摄像机获取的图像可以被存储在控制器处,例如用于以下详细描述的进一步处理。在一个或多个摄像机可旋转(例如,可移动,而不是固定的)一些示例中,控制器可以被配置成以不同的摄像机角度捕获图像,使得可以针对合适对象准确地调查车辆周围的环境。
在本文中讨论的是,用于进行相对湿度测量的合适对象可以包括但不限于:大于预定阈值尺寸的对象、具有预定形状的对象、被指示为相对于车辆静止的对象、被指示为缺乏表面粗糙度(例如,光滑表面)的对象、具有优选取向角度的对象等。合适的对象可以进一步包括可能将超声波信号反射回超声波传感器的对象,使得从信号的发射到接收的渡越时间对于多个单独的超声波频率可以是相同的。
因此,响应于在环境中搜索用于进行相对湿度测量的合适对象的请求,并且响应于在步骤705处经由一个或多个摄像机来获取图像,方法700可以行进到710。
在710处,方法700可以包括指示一个或多个摄像机是否检测到合适的对象。如以上讨论的,控制器可以通过使用本领域已知的任何方式对从一个或多个摄像机获取的图像进行对象识别分析,以便确定是否检测到适合于相对湿度测量的对象。在一些示例中,如果利用多个摄像机以便在环境中搜索合适的对象,则控制器可以处理来自所有摄像机的图像,并且可以进一步识别最好或最合适的用于进行相对湿度测量的对象。例如,在利用两个摄像机来搜索环境并且从两个摄像机均检测到合适对象的示例性情况下,可以进一步确定什么对象最适合于进行相对湿度测试。一个对象比另一个对象更合适可以包括但不限于:一个对象的尺寸比另一个对象大,一个对象的表面粗糙度比另一个对象小,一个对象比另一个对象相对于车辆更静止等。
因此,如果在710处,一个或多个摄像机检测到用于进行相对湿度估计的一个或多个合适对象,则方法700可以行进到715。在715处,方法700可以包括指示合适对象相对于车辆的位置。例如,指示合适对象相对于车辆的位置可以包括指示摄像机在获取合适对象的图像时所面对的位置,以及依据摄像机面对的方向来确定对象方位。在一些示例中,一个或多个摄像机传感器(例如,187)可以用于向控制器发送信号,从而指示一个或多个摄像机的位置。控制器可以被配置成处理关于摄像机位置的信息,并且基于摄像机位置的指示,可以指示所识别的合适对象相对于车辆的位置。
行进到720,方法700可以包括指示车辆是否装备有超声波传感器,该超声波传感器被定位成检测所识别的用于进行相对湿度测量的合适对象。例如,如果车辆装备有多个超声波传感器,则一个或多个超声波传感器的位置和方位对于基于所识别的合适对象的位置来确定相对湿度可能不是最佳的。因此,可以将不是最佳定位的那些超声波传感器从进行相对湿度测量中排除。换言之,在720处,可以确定多个车辆超声波传感器中的哪个最佳地定位成基于所识别的合适对象的位置来进行相对湿度测量。如果在720处,可用的超声波传感器均未被最佳地定位成基于所识别的合适对象相对于车辆的位置来进行相对湿度测量,则方法700可以返回到705,并且可以包括继续在车辆周围的环境中搜索合适对象。在这种示例中,可以将超声波传感器对其不可用的识别的合适对象从进一步的分析中排除,使得仅其他合适对象可以被指示,以便识别超声波传感器被最佳定位成针对其进行相对湿度测量的合适对象。
在一些示例中,在720处,可进一步指示所识别的最佳超声波传感器是否正根据需要运行。例如,如果超声波传感器被识别为对于检测特定的所识别的合适对象是最佳的,但是该超声波传感器不是正在根据需要运行,则方法720可以类似地返回到步骤705,并且可以包括继续通过车辆上的可用摄像机搜索合适的对象。在一些示例中,如果特定超声波传感器是脏的,则其可以被指示为不是正在根据需要运行。例如,可以基于反射的信号的幅度和距离来指示脏的超声波传感器。例如,在被反射回以由传感器接收之前行进小于预期距离的发射信号可以指示脏的超声波传感器。不是正在根据需要运行的超声波传感器的其他示例可以包括超声波传感器功能受损的任何指示。说明性示例可以包括具有错误布线、劣化部件等的超声波传感器。因此,如果在720处,用于检测特定合适对象的最佳超声波传感器被指示为不是正在根据需要运行,则可以进一步利用摄像机以便识别用于进行相对湿度测试的合适对象,在车辆上存在用于所述对象的最佳湿度传感器,并且其中最佳湿度传感器正根据需要运行。在以上讨论的一些示例中,可以在步骤710处指示多于一个的合适对象。在这种示例中,如果指示特定超声波传感器不是正根据需要运行,则可以进一步指示是否可以利用不同的超声波传感器对其他(例如,一个或多个)合适对象进行相对湿度测量。在这种示例中,如果另一个超声波传感器被指示为最佳定位成对另一个所识别的合适对象进行相对湿度测量,并且进一步指示这种超声波传感器正根据需要运行,则控制器可以确定采用正根据需要运行的所述超声波传感器以便检测指示的合适对象。
因此,在步骤720处,响应于特定的车辆超声波传感器被最佳地配置成基于所识别的合适对象的位置来进行相对湿度测量的指示,方法700可以行进到步骤725,其中经由一个或多个车载摄像机来识别合适对象。在步骤725处,方法700可以包括进行相对湿度测量,如以上关于图4至图6描绘的方法所述。然后,方法700可以结束。
如以上所讨论的,某些条件可以触发湿度测量。此外,在一些示例中,可以优选利用超声波传感器来进行湿度测量;而在其他示例中,可以优选使用替代方法诸如经由使用通用排气氧(UEGO)传感器来进行湿度测量。这种示例可以包括以下条件:其中车辆在操作中,并且一个或多个车载摄像机不指示相对于车辆静止的任何对象(例如,没有其他车辆以实质相同的速度和方向行进)。在另一个示例中,可以存在使用UEGO传感器进行湿度测量的最佳条件,诸如减速燃料切断(DFSO)事件。在这种示例中,可以优选经由UEGO传感器来估计相对湿度,如以下将进一步详细描述的。通过基于车辆工况来实现湿度测量,可以在期望获得湿度测量时获得可靠的湿度测量。
现在转到图8,示出了排气氧传感器诸如UEGO传感器800的示例性实施例的示意图,所述排气氧传感器被配置成在加燃料状况期间测量排气流中的氧(O2)浓度。在一个示例中,UEGO传感器800是图1的UEGO传感器126的实施例。然而,应当理解,图8的传感器可以可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非加燃料状况期间被使用,以估计环境湿度。非加燃料状况可以包括以下发动机工况:其中燃料供应被中断,但是发动机继续旋转并且至少一个进气门和一个排气门正在操作;诸如减速燃料切断(DFSO)事件。因此,空气可以流动通过汽缸中的一个或多个,但是在汽缸中不喷射燃料。在非加燃料状况下,不进行燃烧,并且环境空气可以通过汽缸从进气通道移动到排气通道。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。在其他示例中,设置在进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。
传感器800包括以堆叠配置布置的一种或多种陶瓷材料的多个层。在图8的实施例中,5个陶瓷层被描绘为层801、802、803、804和805。这些层包括能够传导离子氧的一个或多个固体电解质层。合适的固体电解质的示例包括但不限于基于氧化锆的材料。进一步地,在一些实施例诸如图8所示的实施例中,加热器807可以被设置成与层热连通,以增加层的离子电导率。尽管所描绘的UEGO传感器800由5个陶瓷层形成,但将理解的是,UEGO传感器可以包括其他合适数目的陶瓷层。
层802包括创建扩散路径810的一种或多种材料。扩散路径810被配置成经由扩散将排气引入第一内腔822中。扩散路径810可以被配置成允许包括但不限于期望的分析物(例如,O2)的一个或多个排气组分以与分析物能够通过泵送电极对812和814而被泵入或泵出相比更受限的速率扩散到内腔822中。以此方式,可以在第一内腔822中获得化学计量水平的O2。
传感器800进一步包括在层804内的第二内腔824,所述第二内腔224通过层803与第一内腔822分开。第二内腔824被配置成维持等于化学计量条件的恒定氧分压,例如,第二内腔824中存在的氧水平等于空气燃料比为化学计量的情况下排气应具有的氧水平。第二内腔824中的氧浓度通过泵送电流Icp来保持恒定。在本文中,第二内腔824可以被称为参考室。
一对感测电极816和818被设置成与第一内腔822和参考室824连通。感测电极对816和818检测浓度梯度,该浓度梯度可以由于排气中的高于或低于化学计量水平的氧浓度在第一内腔822与参考室824之间形成。
一对泵送电极812和814被设置成与内腔822连通,并且被配置成电化学地将选择的气体成分(例如,O2)从内腔822泵送通过层801并且自传感器800离开。可替代地,该对泵送电极812和814可以被配置成能够电化学地将选择的气体泵送通过层801并且泵送到内腔822中。在本文,泵送电极对812和814可以被称为O2泵送单元。电极812、814、816和818可以由各种合适的材料制成。在一些实施例中,电极812、814、816和818可以至少部分地由催化分子氧的离解的材料形成。此类材料的示例包括但不限于包含铂和/或金的电极。
将氧电化学地泵出或泵入内腔822的过程包括在泵送电极对812和814两端施加电流Ip。向O2泵送单元施加的泵送电流Ip将氧泵入或泵出第一内腔822,以便在腔泵送单元中维持化学计量水平的氧。泵送电流Ip与排气中的氧浓度成比例。因此,稀混合物将导致氧被泵出内腔822,并且富混合物将导致氧被泵入内腔822中。
控制系统(未在图8中示出)依据维持第一内腔822内的化学计量水平所需的泵送电流Ip的强度来产生泵送电压信号Vp。
应当理解,本文描述的氧传感器仅作为UEGO(或进气歧管氧)传感器的示例性实施例,并且进气或排气氧传感器的其他实施例可以具有额外和/或替代特征和/或设计。如以上简要讨论和以下将详细描述的,在某些状况下可以优选经由UEGO传感器或进气歧管传感器来获得湿度测量值,而在其他状况下,可以优选经由超声波传感器来获得湿度测量值。
现在转到图9,示出了用于进行等到时机的湿度测量的高级示例性方法900。更具体地,响应于满足湿度确定程序的条件,可以经由任一氧传感器或经由使用超声波传感器来进行湿度确定。将参考本文描述的以及图1至图2和图8所示的系统,并且参考本文描述的以及图4至图7所示的方法来描述方法900,但应当理解,类似方法可以被应用于其他系统而不偏离本公开的范围。方法900可以由控制器诸如图1中的控制器12执行,并且可以作为可执行指令在控制器处存储在非暂时性存储器中。基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器诸如以上参考图1和图8描述的传感器接收的信号,控制器可以执行用于实现方法900以及本文包括的其余方法的指令。根据以下方法,控制器可以采用燃料系统致动器诸如(一个或多个)超声波传感器(例如,185)、(一个或多个)摄像机(例如,186)、(一个或多个)氧传感器(例如,126)等。
方法900在902处开始,并且可以包括估计和/或测量当前车辆操作参数。评估的参数可以包括例如发动机负荷、发动机转速、车辆速度、歧管真空、节气门位置、火花正时、EGR流量、排气压力、排气空气/燃料比、辅助或全自动停车操作等。
继续到905,方法900可以包括指示是否满足进行湿度确定程序的条件。如以上讨论的,触发湿度测量的条件可以包括环境温度变化大于环境温度阈值,和/或环境压力变化大于环境压力阈值,其中温度和/或压力的变化是相对于先前的(例如,上次或紧接在前的)湿度测量。例如,环境温度可以被直接估计为来自位于车辆外部上的OAT传感器的外部空气温度(OAT)。在另一个示例中,环境温度可以基于如由耦连到发动机进气通道的IAT传感器所测量的充气温度(ACT)或进气温度(IAT)而被推断。环境压力可以基于耦连到进气通道的大气压力(BP)传感器的输出来估计。在一些示例中,代替温度或压力差的绝对变化,可以确定温度或压力是否已经改变超过阈值变化百分比(%),其中阈值变化百分比可以基于绝对环境温度或压力来调整。
在另一个示例中,满足湿度确定条件可以进一步包括自从上次湿度测量以来发动机操作的时间阈值或车辆行进距离大于阈值距离。
可以满足湿度确定条件的其他示例可以包括风窗玻璃刮水器的激活、如GPS指示并与互联网相互参照的天气状况变化或自上次湿度测量以来环境湿度可能已经改变的任何其他指示。
如果在905处指示不满足湿度确定条件,则方法900可以行进到910。在910处,方法900可以包括继续基于上次获得的湿度测量值来调整车辆操作参数。例如,上次获得的湿度测量值可以包括经由使用排气氧传感器或经由超声波传感器进行的湿度测量。然而,如果在905处指示满足湿度确定条件,则方法900可以行进到915。在915处,方法900可以包括指示是否满足经由进气氧传感器或排气氧传感器的任一种来确定湿度的条件。
满足经由使用排气氧传感器(例如,UEGO)进行湿度确定的条件可以包括发动机非加燃料状况诸如减速燃料切断(DFSO)事件,其中环境湿度估计可以包括在向排气传感器施加第一电压与第二电压之间进行交替,以及基于在第一电压和第二电压下的传感器输出产生环境湿度的指示,如以上关于图8所述。可替代地,满足经由使用进气氧传感器进行湿度确定的条件可以包括以下条件:其中增压、排气再循环(EGR)、滤罐净化和曲轴箱通风中的每个被禁用,并且其中向进气氧传感器施加第一和第二电压可以使得能够基于在第一电压和第二电压下的传感器输出来指示环境湿度,如以上关于图8所述。
如果在915处指示满足使用(一个或多个)进气氧传感器或排气氧传感器进行湿度估计的条件,则方法900可以行进到920。在920处,方法900可以包括经由进气氧传感器或排气氧传感器来确定湿度。
如果排气通道UEGO传感器用于湿度测量,则在开始湿度测量之前,可以建议自燃料切断以来等待某段指定持续时间,直到排气实质上不含来自发动机中的燃烧的碳氢化合物。例如,在燃料切断之后的若干个循环内,来自一个或多个先前燃烧循环的剩余气体可以保留在排气中,并且在燃料喷射停止之后的一段持续时间内,从腔室排出的气体可以不止含有环境空气。在一些示例中,自燃料切断以来的持续时间可以是自燃料切断以来的时间。在其他示例中,例如,自燃料切断以来的持续时间可以是自燃料切断以来的多个发动机循环。
为测量空气湿度,传感器(进气传感器或排气传感器)将泵送单元两端的参考电压调制在第一电压与第二电压之间。最初,可以施加第一(较低的)泵送电压。作为一个非限制性示例,第一电压可以是450mV。例如,在450mV下,泵送电流可以指示通道中的氧的量。在该电压下,水分子可以保持完整,因此对系统中存在的总氧没有贡献。接下来,可以施加第二(较高的)泵送电压。作为一个非限制性示例,第二电压可以是950mV。在较高电压下,水分子可以被离解。第二电压高于第一电压,其中第二电压对水分子进行离解并且第一电压不对水分子进行离解,并且其中传感器输出包括响应于施加第一电压产生的第一泵送电流,以及响应于施加第二电压产生的第二泵送电流。一旦水分子由于第二电压而离解,则总氧浓度增加。泵送电流指示通道中的氧量加上来自离解的水分子的增加的氧量。例如,第一电压可以是可确定氧浓度的电压,而第二电压可以是水分子可以被离解的电压,从而使得能够估计湿度。
因此,接下来可以确定电压调制期间的泵送电流变化。环境湿度的指示可以基于在施加第一电压和第二电压时分别产生的第一泵送电流与第二泵送电流之间的差而被产生。可以确定第一参考电压下的泵送电流与第二参考电压下的泵送电流的差(Δ)。在DFSO状况(或如上所述的其他状况)的持续时间内的Δ泵送电流可以被求平均,使得环境湿度可以被确定。一旦确定泵送电流的平均变化,就可以确定环境湿度的估计。
在920处估计环境湿度之后,方法900可以行进到925。在925处,方法900可以包括基于最近的湿度测量值来调整车辆操作参数。作为非限制性示例,调整车辆操作参数可以包括调整以下各项中的一个或多个:排气再循环量、火花提前量或推迟量、边界火花值和燃料辛烷值估计。例如,车辆周围的空气的水分浓度的增加可以稀释递送到发动机的燃烧室的充气混合物。如果一个或多个操作参数未响应于湿度的增加而被调整,则发动机性能和燃料经济性可能下降并且排放量可能增加;因此,发动机的整体效率可能降低。在一些实施例中,可以响应于湿度仅调整一个参数。在其他实施例中,可以响应于测量的环境湿度波动来调整这些操作参数的任何组合或子组合。
在一个示例性实施例中,EGR的量可以基于测量的湿度来调整。例如,在发动机非加燃料状况期间,湿度的增加可以由排气氧传感器检测(或者在其他示例中,由超声波传感器来检测,如以下将讨论的)。响应于增加的湿度,在随后的发动机加燃料操作期间,进入至少一个燃烧室的EGR流量可以被减少。因此,可以维持发动机效率而不使NOx排放降级。更具体地,车辆可以至少部分地由包括进气歧管和排气歧管的发动机推进,其中发动机通过提供给发动机的燃料的燃烧进行操作,其中在发动机正在操作时再循环到发动机进气歧管的排气的量被控制;并且其中车辆工况可以响应于相对湿度的指示来调整,其中调整车辆操作参数包括至少提供给发动机的排气再循环量,以及提供给燃料用于燃烧的火花被推迟或提前的量中的一种(以下将讨论)。
响应于湿度波动,可以在至少一个燃烧室中增加或减少EGR流量。由此,可以仅在一个燃烧室中、在一些燃烧室中或所有燃烧室中增加或减少EGR流量。此外,EGR流量的变化幅度对于所有汽缸可以是相同的,或者EGR流量的变化幅度可以基于每个汽缸的特定工况而随汽缸变化。
在另一个实施例中,可以响应于湿度确定来调整火花正时。在至少一个条件下,例如,响应于较高的湿度确定,在随后的发动机加燃料操作期间可以在一个或多个汽缸中提前火花正时。在另一个示例中,例如可以安排火花正时,以便在低湿度条件下减少爆震(例如,从峰值转矩正时延迟)。当经由湿度确定检测到湿度增加时,可以提前火花正时以便维持发动机性能并且更接近峰值转矩火花正时或在峰值转矩火花正时处操作。
此外,可以响应于湿度减小来推迟火花正时。例如,环境湿度从较高湿度减小可以导致爆震。如果排气传感器在非加燃料状况诸如DFSO期间检测到湿度减小,则可以在随后的发动机加燃料操作期间推迟火花正时并且可以减少爆震。应当注意,在随后的发动机加燃料操作期间,可以在一个或多个汽缸中提前或推迟火花。进一步地,火花正时的变化幅度对于所有汽缸可以是相同的,或者一个或多个汽缸可以具有不同幅度的火花提前或推迟。
在又一个示例性实施例中,可以在随后的发动机加燃料操作期间响应于测量的环境湿度来调整排气空燃比。例如,发动机可以以针对低湿度而优化的(相对于化学计量比的)稀空燃比进行操作。在湿度增加的事件中,混合物可以变稀,从而导致发动机失火。然而,如果排气传感器在非加燃料状况期间检测到湿度增加,则可以调整空燃比,以便发动机在随后的加燃料操作期间将以不太稀的空燃比进行操作。同样地,响应于测量的环境湿度减小,在随后的发动机加燃料操作期间可以将空燃比调整为(比化学计量比)更稀的空燃比。以此方式,可以减少由于湿度波动而引起的状况诸如发动机失火。在一些示例中,发动机可以以化学计量空燃比或富空燃比进行操作。由此,空燃比可以与环境湿度无关,并且测量的湿度波动可以不导致空燃比的调整。
此外,如上所述,针对依赖于一个或多个超声波传感器进行包括停车辅助、全自动停车特征或其他特征的操作的车辆,湿度变化可以在超声波传感器的操作使用中起作用。因此,在925处基于最近的湿度测量值来调整车辆操作参数可以进一步包括调整(一个或多个)超声波传感器的距离检测阈值。例如,可以指示用于进行距离测量的合适频率,其中合适的频率是湿度确定的函数。例如,随着相对湿度百分比增加,某些频率可以更大地衰减。因此,例如,可以将此类频率从用于进行距离测量中排除。因此,例如,可以指示基于确定的环境湿度的各个频率的距离检测阈值,并且该距离检测阈值被存储在控制器处的查找表中。通过基于确定的湿度来调整超声波传感器的各种频率的距离检测阈值,可以改善一个或多个超声波传感器的操作使用。以下将参照图11和图12进一步讨论这种概念。
此外,在一些示例中,在步骤925处,调谐检测阈值可以响应于湿度的指示而被动态地调整。调整调谐检测阈值可以包括与噪声相比,调整指示对象的电压水平(例如,来自超声波传感器的电压响应)。更具体地,如果调谐检测阈值被设置得过高,则传感器可能无视许多对象。可替代地,如果调谐检测阈值被设置得过低,则传感器可能对噪声过度敏感,其中例如可能在实际上不存在对象的情况下指示对象。由于湿度可以以频率相关方式来影响超声波的衰减,因此一旦知道湿度,调谐检测阈值就可以被调整以便将由于相对湿度而引起的衰减变化考虑在内。作为示例,响应于较低相对湿度(例如,20%)的指示,可以增加调谐检测阈值(例如,使其更严格);然而响应于较高相对湿度(例如,90%)的指示,可以减小调谐检测阈值(例如,使其较不严格)。此类示例意在是说明性的而并非意味着是限制性的。此外,可以基于为检测对象选择的一个或多个频率来设置调谐检测阈值。更具体地,例如,调谐检测阈值可以依据为检测对象选择的一个或多个频率而变化,并且作为频率的函数的此类调谐检测阈值可以被存储在控制器处的查找表中。
返回915,如果未指示满足使用进气氧传感器或排气氧传感器以便确定环境湿度的条件,则方法900可以行进到930。在930处,方法900可以包括经由一个或多个超声波传感器来确定湿度,如以上关于图4至图7详细讨论的。由于先前已经讨论了用于经由超声波传感器来确定湿度的方法,因此为了简洁起见,在此将不重申所述方法。然而,可以理解,可以利用图4至图7中描绘的方法的任何方面以便经由使用(一个或多个)超声波传感器来确定环境湿度。
作为示例,在一些情况下,可以使用一个或多个摄像机以便通过超声波传感器来识别用于湿度测量的合适对象,如以上关于图7所述。然而,可以存在车辆可能未装备有摄像机的情况。在这种示例情况下,可以使用以上关于图4至图6描述的方法来系统地测试一个或多个超声波传感器,以便确定环境湿度。换言之,检测对象的存在可以根据以下各项中的一个或两个来进行:定位在车辆上的超声波传感器,以及一个或多个车载摄像机。虽然没有在图9中明确示出,但是可以理解,如果在步骤915处未满足使用进气氧传感器或排气氧传感器以用于确定环境湿度的条件,并且如果经由(一个或多个)超声波传感器来确定环境湿度的后续尝试不成功(例如,经由摄像机和/或超声波传感器未识别到的合适对象),则可以延迟方法900,直到指示了用于确定环境湿度的适当条件。
行进到步骤925,方法900可以包括基于最近的湿度测量值(如经由超声波传感器确定的)来调整车辆操作参数。由于以上描述了步骤925的广泛描述,因此为了简洁起见,在此将不再重申对作为确定的湿度变化的函数的车辆操作参数的许多潜在调整。然而,可以理解,响应于经由(一个或多个)进气氧传感器或排气氧传感器的湿度确定调整的任何和所有车辆操作参数可以额外地响应于经由一个或多个超声波传感器的湿度确定来调整。
以此方式,可以使用影响湿度的环境状况(例如,温度、压力等)的变化来触发湿度测量,其中可以响应于车辆工况来进行湿度测量,使得获得环境湿度的准确指示的可能性增加。换言之,通过响应于对湿度测量的请求来确定车辆工况,可以根据图9中描绘的方法900来指示和执行确定湿度的适当方法。
在另一个示例中,可以使用超声波传感器来调整车辆工况,其中对相对湿度百分比的了解可以进一步有利于车辆工况的调整。在这种示例中,可以额外地采用(一个或多个)超声波传感器来确定湿度,其中基于湿度测量进一步调整车辆操作。更具体地,柴油燃料燃烧的副产物是被称为烟粒的碳颗粒。排放控制设备诸如柴油微粒过滤器(DPF)(例如,72)通过捕集烟粒颗粒减少来自发动机的烟粒排放。当过滤器变得烟粒饱和时,可以间歇地进行过滤器的再生。例如,可以将过滤器的温度升高到预定水平以便氧化或燃烧积聚的微粒物质。在一些示例中,可以通过将额外的燃料喷射到排气流中来实现再生。在其他示例中,可以通过更改发动机的操作来实现再生,从而使得排气温度增加。在另外的示例中,可以利用加热器(例如,75)来选择性地加热DPF。可以在正常行驶状况期间发生过滤器再生,或者可以在其他时间开始过滤器再生,诸如在车辆停止时、在车辆操作者发出命令时、在车辆维修期间等。由于再生涉及增加排气温度,因此仅在指示了对象与排气道相距特定距离时,进行这种程序才可以是有利的。
然而,在DPF再生事件期间可以有助于对象与车辆排气道相距期望距离的因素可以包括相对湿度百分比。例如,通过空气的热传递可以是环境温度和湿度的函数。因此,如果环境温度和湿度都是已知的,则对于特定DPF再生事件可以相应地调整对象与排气道之间的距离的阈值,如以下将更详细地讨论的。
现在转到图10,示出了曲线图1000,曲线图1000图示了空气的温度、湿度与热导率(以瓦/米开尔文为单位)之间的关系。更具体地,x轴描绘了范围从0℃到100℃的空气温度,并且示出描绘范围从0.024W/m*K到0.033W/m*K的空气热导率的y轴。此外,示出了描绘湿度百分比的各种曲线。更具体地,曲线1005图示0%的湿度,曲线1010图示10%的湿度,曲线1015图示20%的湿度,曲线1020图示30%的湿度,曲线1025图示40%的湿度,曲线1030图示50%的湿度,曲线1035图示60%的湿度,图1040图示70%的湿度,曲线1045图示80%的湿度,曲线1050图示90%的湿度,并且曲线1055图示100%的湿度。如图所示,空气热导率是温度和湿度的函数。例如,在100%湿度下,空气导热率从0℃到约60℃增加。然而,如果温度进一步增加,则热导率减小。因此,因为导热率是温度和环境湿度的函数,所以如果两个变量(温度和环境湿度)均已知,则可以确定空气热导率,并且可以相应地调整排气道与已识别的对象之间的距离的阈值,如将根据图11中描绘的方法详细描述的。
现在转到图11,其示出用于进行DPF再生程序的高级示例性方法。更具体地,响应于满足DPF再生的条件,并且其中车辆速度被指示为低于阈值速度,可以确定车辆排气道附近的对象及其与排气道的距离,并且可以指示环境湿度和环境温度。基于排气道附近的对象的指示距离,并且进一步基于指示的环境湿度和温度,可以调整距离阈值,使得如果对象被定位成与排气道相距的距离小于调整的阈值距离,则可以推延过滤器的再生,直到存在满足DPF再生的更有利条件。换言之,图11中描绘的方法包括:通过使存储在微粒过滤器中的微粒燃烧使微粒过滤器再生,从而导致热气体离开机动车辆后部,其中微粒过滤器被耦连到机动车辆的车底;基于选择的传感器的传输路径与离开机动车辆后部的热气体的至少一部分重叠,选择该选择的传感器;以及基于离开机动车辆后部的热气体的预定距离内存在对象,推延或中止再生。作为一个示例,方法可以进一步包括:测量热气体离开机动车辆后部的位置附近的空气温度;至少部分地基于相对湿度和空气温度的指示来确定空气的热导率;以及调整再生程序的距离阈值,其中调整距离阈值包括:随着热导率减小而减小距离阈值,并且随着热导率增加而增加距离阈值。
将参考本文所描述的以及图1所示的系统来描述方法1100,但是应当理解,类似方法可以被应用于其他系统而不偏离本公开的范围。方法1100可以由控制器诸如图1中的控制器12执行,并且可以作为可执行指令在控制器处存储在非暂时性存储器中。基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器诸如以上参考图1描述的传感器接收的信号,控制器可以执行用于实现方法1100以及本文包括的其他方法的指令。根据以下方法,控制器可以采用系统致动器,诸如(一个或多个)超声波传感器(例如,185)、(一个或多个)摄像机、碳氢化合物(HC)还原剂递送系统(例如,74)、(一个或多个)燃料喷射器(例如,66)、DPF加热器(例如,75)等。
方法1100在1105处开始,并且可以包括确定当前的车辆工况。工况可以被估计、测量和/或推断,并且可以包括:一个或多个车辆状况,诸如车辆速度、车辆方位等;各种发动机状况,诸如发动机状态、发动机负荷、发动机转速、A/F比等;各种燃料系统状况,诸如燃料水平、燃料类型、燃料温度等;各种蒸发排放系统状况,诸如燃料蒸气罐负荷、燃料箱压力等。
行进到1110,方法1100可以包括确定柴油微粒过滤器(DPF)(例如,72)的负荷状态。各种策略可以被用于确定DPF的负荷状态,以便指示DPF滤波器是否可能需要被再生。例如,DPF两端的阈值压力差可以指示DPF的负荷状态高于阈值负荷状态。在这种示例中,一个压力传感器(例如,80)可以被定位在DPF的上游,并且另一个压力传感器(例如,82)可以被定位在DPF的下游,使得DPF两端的压力差可以被传送到车辆控制器。在其他示例中,可以依据自先前的DPF再生程序以来车辆已经行驶的英里数来推断或估计DPF的负荷状态。在另外的示例中,可以依据自先前的DPF再生程序以来发动机操作的持续时间来推断或估计DPF的负荷状态。此类示例意在是说明性的而决非限制性的。例如,可以利用本领域已知的指示DPF负荷状态的其他方法,而不脱离本公开的范围。
行进到1115,可以指示是否满足进行DPF再生程序的条件。例如,如果指示了DPF负荷状态高于预定阈值(如以上关于方法1100的步骤1110讨论的),则可以指示满足DPF再生条件。然而,如果未满足DPF再生条件,则方法1100可以行进到1120。在1120处,方法1100可以包括维持当前的车辆操作参数。例如,在1120处,方法1100可以包括继续非DPF再生发动机操作,并且DPF可以继续收集烟粒和监测DPF负荷状态。
返回1115,如果指示满足再生条件,则方法1100可以行进到1125,并且可以包括指示车辆是否正以高于预定速度阈值行进。例如,预定速度阈值可以是来自外部环境空气的对流可能足以使排气出口温度降低到阈值温度以下的预定阈值速度。在这种示例中,可以忽略靠近排气道定位的对象的潜在问题,因为由于气流而导致的排气出口温度降低,所以排气温度不太可能造成重大问题。此外,当车辆以大于预定速度阈值的速度行进时,可以额外地降低对象靠近排气道定位的可能性以免造成重大问题。因此,如果在1125处指示车辆以高于预定速度阈值行进,则方法1100可以行进到1130,并且可以包括进行再生程序而不用确定对象是否在离开机动车辆后部的热气体的预定距离内。
在1130处使DPF再生可以包括调整发动机操作参数,使得DPF可以被再生。例如,发动机控制器可以包括存储的用于使DPF再生的指令。示例可以包括操作耦连到DPF的加热器(例如,75),或者通过升高发动机排气道的温度(例如,通过在富燃料条件下操作,或者直接将燃料喷射到排气中),其中升温的发动机排气可以用于升高DPF温度以便将DPF中的烟粒转化为灰分。
在1130处的DPF再生可以进一步包括确定烟粒负荷是否低于预定阈值。例如,预定阈值可以包括下限阈值,在所述下限阈值以下DPF的再生可以被终止。再生可以被维持,例如,直到烟粒负荷低于预定阈值。在这种示例中,DPF的负荷状态可以经由例如DPF两端的压力差来指示。然而,如以上讨论的,可以利用指示DPF负荷状态的其他方法,而不脱离本公开的范围。
如果DPF负荷充分低(例如,低于预定阈值),则DPF的再生可以被终止。终止可以包括停止有助于过滤器的加热的任何车辆操作参数。例如,如果燃料被喷射到排气中,则这种喷射可以被终止。在另一个示例中,如果到发动机的燃料喷射被命令为富的,则这种燃料喷射可以被类似地停止并且燃料喷射返回到默认操作,其中默认操作可以包括在进行DPF再生程序之前的操作状态。在另外的示例中,如果激活加热器以便使DPF再生,则加热器可以被停用。在所有此类示例中,动作可以由车辆控制器(例如,12)控制,其中通过将信号发送到各种致动器(例如,燃料喷射器、加热器)以便终止再生操作。
在1135处继续,方法1100可以包括更新车辆工况。例如,可以基于最近的DPF再生程序来更新DPF的负荷状态。例如,这种更新的信息可以被存储在控制器处。此外,基于再生程序和随后的DPF负荷状态,可以更新存储在控制器处的再生计划。例如,在再生计划包括在行驶预定公里数之后或在发动机操作的预定小时数之后请求再生程序的情况下,此类数字可以在控制器处被重置以便有效地请求未来的再生程序。然后,方法1100可以结束。
返回到1125,如果未指示车辆以高于预定阈值速度行进,则方法1100可以行进到1140。在1140处,方法1100可以包括检测车辆排气道附近的对象,并且如果可能的话,可以进一步包括确定相对湿度。例如,如果车辆装备有一个或多个朝后的摄像机,则控制器可以命令(一个或多个)此类摄像机搜索车辆后部的区域。以上在图7和图4至图6所示的方法中描绘了利用可用的(一个或多个)车载摄像机以便检测对象的这种示例性方法,并且其中响应于合适对象的检测可以确定相对湿度。在可能确定湿度的情况下,可以理解,环境温度可以被额外地确定,如以上关于图4至图6讨论的。此外,可以理解,超声波传感器可以被选择用于确定相对湿度,其中基于选择的传感器传输和接收路径与离开机动车辆后部的热气体的至少一部分重叠,从多个传感器中选择超声波传感器。
在此将不重申可以如何利用一个或多个摄像机来检测可位于靠近排气道的位置中的对象的详尽描述,因为已经在上面对其进行了讨论。简而言之,控制器可以命令一个或多个摄像机搜索车辆后部处的可能紧靠排气道的对象。如果检测到此类对象,则如以上讨论的,可以进一步指示对象看起来是否相对于车辆静止,无论车辆是移动还是停放。例如,可以获得多个摄像机图像,其中如果对象被指示成在图像之间改变位置、尺寸或形状,则可以确定这种被识别的对象相对于车辆可能不静止。在一些示例中,超声波传感器可以额外地或可替代地用于识别对象,并且指示所识别的对象看起来是否相对于车辆静止。
如果基于一个或多个朝后的摄像机(或超声波传感器)指示可能相对于车辆静止的潜在对象(例如,以与试图进行DPF再生程序的车辆相同的速度和方向行进的移动车辆),则可以根据以上在图4至图6中所述的方法来进一步确定湿度。如以上讨论的,可以理解,超声波传感器可以被选择用于基于超声信号与离开车辆后部的热气体的至少一部分重叠来进行湿度确定。此外,在确定环境温度时,可以选择紧靠车辆排气道的温度传感器。
一些示例可以包括未行进而是静止(例如,停放)的车辆。在一些示例中,停放再生可以包括:车辆操作者将车辆变速器(未示出)置于空档,施加停放制动(未示出),按下并释放离合器踏板(未示出),以及按压并保持在车辆仪表板上的再生按钮直到RPM增加,并且其中DPF再生程序可以开始。在这种示例中,当再生完成时,仪表板上的灯可以熄灭,从而指示再生事件的完成。当车辆被停放时,有可能的是:一个或多个朝后的摄像机和/或超声波传感器可以检测排气道附近的一个或多个对象,并且其中可以如以上讨论的并且根据上面关于图4至图6描述的方法获得湿度的准确测量值。
如以上讨论的,因为湿度可以对超声波传感器的操作使用有影响,所以通过确定相对湿度可以调整(校正)用于确定车辆与感兴趣对象之间的距离的超声波传感器的距离检测阈值。例如,因为某些频率可以依据相对湿度而差分衰减,所以可以基于确定的相对湿度指示各个频率的距离检测阈值,并且将所述距离检测阈值存储在控制器(例如,12)处的查找表中。例如,在高湿度指示下,可以利用较低范围(20kHz-40kHz)内的频率而不是较高的频率,使得可以改善超声波传感器的操作使用。
此外,在1140处,在试图检测车辆排气道附近的对象时,只有被配置在车辆上用于检测车辆后部的对象的那些一个或多个超声波传感器可以用于确定相对湿度和检测对象。
在一些示例中,车辆可以未装备有一个或多个朝后的摄像机。在这种示例中,根据以上所述并在图4至图6中示出方法,可以命令位于车辆后部处的一个或多个超声波传感器进行相对湿度估计和距离测量。例如,可以使用超声波传感器代替摄像机来检测排气道附近的对象。超声波传感器可以进一步用于检测看起来相对于车辆静止的对象(例如,经由两个或更多个超声波频率之间的相同渡越时间所指示的),从而使得可以获得湿度测量值,并且因此可以进行准确的距离测量。
行进到1145,如果未检测到对象,则方法1100可以行进到1130,并且可以包括使DPF再生,如以上详细描述的。然而,如果检测到对象,并且在可能的情况下,如果确定了湿度的估计,则方法1100可以行进到1150。
如以上讨论的,空气热导率可以是空气温度和相对湿度的函数。因此,响应于检测到对象和进行湿度测量,方法1100可以包括在1150处测量环境温度。如以上讨论的,测量环境温度可以经由外部空气温度(OAT)传感器(例如,127)来进行。例如,外部空气温度的这种指示可以被存储在控制器(例如,12)处。在检测到对象并且确定相对湿度(如果可能的话)和环境空气温度的情况下,方法1100可以行进到1155。在1155处,方法1100可以包括基于相对湿度测量和环境温度确定来调整距离阈值,其中在热气体离开机动车辆后部的位置附近测量空气温度。例如,距离阈值可以包括一个距离,在高于所述距离时,可以进行DPF再生程序而不考虑来自排气道的热可不利地影响所检测的对象(或多个对象)。在不能够确定湿度的情况下,可以替代地利用预定距离阈值而不是调整距离阈值。
更具体地,如图10所示,空气热导率可以依据湿度和温度而波动。例如,在60℃和80%的湿度(例如,线1045)下,空气热导率可以是约0.0275W/m*K,然而在90℃和80%的湿度下,空气导热率可以是约0.026W/m*K。换言之,当环境湿度处于80%时,热导率随着温度从60℃增加到90℃而减小。因此,在环境湿度为80%的状况下,随着温度从60℃增加到90℃,热不能有效地在空气中传导。因此,方法1100可以包括调整再生程序的距离阈值,其中调整距离阈值包括:随着热导率减小而减小距离阈值,并且随着热导率增加而增加距离阈值。
此类状况意在是说明性的,但可以理解,根据图10所描绘的曲线图1000,可以基于任何相对湿度测量值和温度测量值相应地调整距离阈值。在一个示例中,可以将查找表存储在控制器处,其中查找表可以包括可以基于指示的相对湿度和温度来调整距离阈值的量。由此,对于任何给定的成对的相对湿度测量值和温度测量值,距离阈值可以被调整的量可以被容易地获得。重要的是,与可以从其他装置(例如,进气氧传感器或排气氧传感器)推断环境湿度的情况相比,通过使用超声波传感器来检测环境湿度和传感器与指示对象之间的距离,可以增加距离阈值的调整准确度。更具体地,由于湿度可以是局部化的,因此刚好在调整距离阈值之前经由使用超声波传感器获得湿度可以是有利的,这是因为可以专门为了调整距离阈值而准确地确定湿度。此外,因为可以基于超声波传感器的传输和接收路径的至少一部分与离开机动车辆后部的热气体重叠来选择用于确定湿度的超声波传感器,所以湿度确定结果可以具体反映在DPF再生程序期间预期有热气体的车辆后部附近的湿度状况。
在1155处依据确定的环境湿度和温度调整距离阈值之后,方法1100可以行进到1160。在1160处,方法1100可以包括指示感兴趣对象与排气道之间的距离是大于还是小于调整的距离阈值。例如,超声波传感器可以用于确定指示的对象距排气道的距离。如果指示对象被定位成距离排气道小于调整的距离阈值,则方法1100可以包括返回到步骤1125,并且可以包括继续确定是否存在进行DPF再生程序的条件。然而,如果指示对象被定位成距离排气道大于调整的距离阈值,则方法1100可以行进到1130,并且可以包括使DPF过滤器再生,如上面详细描述的。
虽然未在图11中明确示出,但是可以理解,当DPF正在再生时,可以利用(一个或多个)车载摄像机和(一个或多个)超声波传感器中的一个或多个以便确保在发生DPF再生时对象不越过调整的距离阈值。例如,控制器可以命令一个或多个摄像机在DPF再生事件的过程中记录图像,并且如以上所讨论的使用控制器处存储的对象识别算法来处理图像,从而使得可以指示在再生事件期间对象看起来是否已经移动,并且重要的是,可以指示对象看起来是否已经移动到距离车辆排气道小于调整的距离阈值的位置。此类示例可以包括,例如经由(一个或多个)超声波传感器来确定排气道与指示的对象之间的距离。在车辆中可以不包括一个或多个摄像机的情况下,则可以仅利用(一个或多个)超声波传感器来确定所识别的(一个或多个)对象距车辆排气道的距离。在确定一个或多个对象被定位成小于调整的距离阈值的示例性情况下,则可以突然终止或暂停再生事件。例如,这种动作可以由控制器执行。通过经由使用一个或多个摄像机和超声波传感器来监测DPF再生事件,可以容易地识别处于小于调整的距离阈值的位置处的对象的存在,从而使得DPF再生事件可以暂停。换言之,方法1100可以包括:响应于对象被定位在比阈值距离大的距离处而进行再生程序;在再生程序期间经由一个或多个摄像机来监测对象和车辆后部附近的区域;以及如果在再生程序期间该对象或其他对象被识别为比阈值距离更近,则终止再生程序。
如以上讨论的,通过指示环境温度和环境湿度,可以调整超声波传感器的两个噪声系数、距离检测阈值,从而使得可以改善超声波传感器的操作使用。然而,假如指示感兴趣对象距离超声波传感器可以是短距离(短程)、中等距离(中程)或远距离(远程),则可能进一步期望为特定的距离测量选择最佳频率。通过使用特定距离测量的最佳频率,在已经调整了距离检测阈值的情况下,仍可以进一步改善超声波传感器的操作使用。在一些示例中,最佳频率可以是调整的距离检测阈值和传感器的期望操作使用的函数。在一些示例中,可以经由一个或多个车载摄像机来捕获车辆附近环境的多个图像,其中经由一个或多个摄像机至少部分地确定传感器的期望操作使用,如以下将进一步详细讨论的。
现在转到图12,示出了用于调整超声波传感器的距离检测阈值并且进一步确定距离测量的(一个或多个)最佳频率的高级示例性方法。更具体地,通过确定环境湿度和环境温度,可以控制超声波距离测量的两个噪声系数,从而使得可以调整超声波距离测量的距离检测阈值。依据调整的距离检测阈值,可以选择随后距离确定的(一个或多个)最佳频率。在一些示例中,用于进行湿度确定的相同超声波传感器可以随后用于进行距离测量。然而,在其他示例中,用于确定相对湿度的传感器可以是不同的传感器。
将参考本文描述的以及图1所示的系统来描述方法1200,但是应当理解,类似方法可以被应用于其他系统而不偏离本公开的范围。方法1200可以由控制器诸如图1中的控制器12执行,并且可以作为可执行指令在控制器处存储在非暂时性存储器中。基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器诸如以上参考图1描述的传感器接收的信号,控制器可以执行用于实现方法1200以及本文包括的其他方法的指令。根据以下描述的方法,控制器可以采用燃料系统和蒸发排放系统致动器,诸如(一个或多个)超声波传感器(例如,185)、(一个或多个)摄像机(例如,186)等。
方法1200在1205处开始,并且可以包括指示是否已经检测到感兴趣对象。如以上关于图7讨论的,在一些示例中,检测和指示感兴趣对象可以经由一个或多个车载摄像机来进行。由于以上已经详细讨论了经由一个或多个摄像机检测对象的程序,因此为简洁起见,在此将不重申全部描述。然而,可以理解,在1205处可以如以上在图7讨论的那样经由一个或多个摄像机来确定对象检测和合适对象的指示。在一些示例中,车辆可能未装备有一个或多个摄像机,或者车辆可以装备有(一个或多个)摄像机,但所述摄像机未必在用于检测位于车辆周围的所有潜在对象的最佳位置中。在这种示例中,可以额外地或可替代地利用一个或多个超声波传感器以便检测并且指示潜在的合适的感兴趣对象。在一些示例中,可以基于在上述方法900的步骤905处描述的满足湿度确定条件,诸如指示的环境温度或压力变化,来启动对象搜索。在另一个示例中,当车辆正在执行辅助或完全自动化的停车程序时,可以检测合适的对象。此类示例意在是说明性的而并非意味着是限制性的。
如果在1205处指示没有合适的感兴趣对象,则方法1200可以行进到1210,并且可以包括维持当前的车辆操作参数。例如,如果命令控制器经由(一个或多个)摄像机和/或(一个或多个)超声波传感器来搜索合适的对象,则在1205处,方法1200可以继续搜索合适的感兴趣对象。
可替代地,如果在1205处方法1200指示可以识别合适的感兴趣对象,则方法1200可以行进到1215。在1215处,方法1200可以包括如上所述的经由使用超声波传感器来确定湿度。更具体地,确定湿度可以包括在1220处经由例如OAT传感器(例如,127)来确定环境温度。此外,确定环境湿度可以额外地包括执行可变频率算法(图5)和Δ衰减计算(图6)。换言之,在1215处确定环境湿度可以包括根据图4的高级方法来确定湿度。因为用于经由使用超声波传感器来确定湿度的方法已经在以上详细描述,所以为了简洁起见,在此将不重申深入的解释。然而,可以理解,在1215处确定环境湿度可以经由遵循图4所描绘的方法来实现。
响应于确定了湿度(和环境温度),方法1200可以行进到1230。在1230处,方法1200可以包括调整用于进行湿度确定的超声波传感器的距离检测阈值。例如,超声波传感器可以检测目标对象的最大范围可以受声音衰减的影响,其中声音衰减方面的主要噪声系数可以包括环境湿度。此外,对于将从超声波信号的发送到接收的渡越时间转换成距离测量来说,声速的准确确定可以是重要的。由于声速受环境温度的影响,所以对环境温度的了解可以进一步增强超声波传感器的操作使用。此外,如以上讨论的,对环境湿度的准确估计可以需要了解环境温度。因此,在1230处,调整距离检测阈值可以基于指示的湿度和环境温度。在一些示例中,距离检测阈值可以是频率相关的,使得距离检测阈值对于不同的频率可以是不同的。作为示例,在80%的相对湿度百分比下,在100kHz处大于特定距离的距离测量可能不可实现,但是其可以经由改为使用30kHz实现,这是因为在80%湿度下,与100kHz相比,在30kHz处声音的衰减减小。这种示例意在是说明性的。因此,响应于湿度的确定,针对指示的湿度的在各种频率处的距离检测阈值可以被确定并且被存储在例如查找表中。换言之,在一些示例中,响应于相对湿度的指示来调整超声波传感器的距离检测阈值可以包括指示用于进行距离测量的作为相对湿度指示的函数的合适频率。
行进到1235,方法1200可以包括确定超声波传感器的期望操作使用,使得传感器可以用于基于传感器的期望操作使用来进行距离测量。更具体地,确定期望的操作使用可以包括确定期望其距离确定的特定对象是处于短程(例如,小于1米)、中程(例如,大于1米但小于2米)还是远程(例如,大于2米)。在一个示例中,确定特定对象远离超声波传感器定位的范围可以包括经由使用一个或多个车载摄像机(如果装备的话)来估计距离(范围)。例如,经由使用本领域众所周知的对象识别软件、可以存储在控制器处的算法,粗略距离估计可以被简单地经由使用车载摄像机来获得。在另一个示例中,粗略计算可以通过初始超声波传感器距离确定来指示。在这种示例中,因为到对象的距离是未知的,所以可以由超声波传感器发送和接收一个或多个特定频率,以便进行粗略的距离确定计算。这种计算可以包括确定超声波传感器与感兴趣对象之间的距离距传感器是短程、中程还是远程。
因此,在1235处,确定超声波传感器的期望操作使用可以包括从存储在控制器处的查找表例如图13所描绘的查找表检索信息。
转到图13,描绘了示例性查找表,该查找表图示响应于感兴趣对象被指示为位于距离用于进行距离测量的超声波传感器的短程、中程或远程处,可以用于距离测量的最佳超声波频率。如下将讨论的,要使用的(一个或多个)期望频率可以依据上述调整的距离检测阈值而被进一步选择。
作为一个示例,如果感兴趣对象的期望距离被指示为位于距离超声波传感器的短程内,则超声波传感器能够发射的所有频率(例如,20kHz至100kHz)理论上均可以用于距离测量,因为声音衰减在短程内可能不起很大的作用。然而,基于距离检测阈值,相比于其他频率可能仍然期望一些频率。在任何情况下,对于短程距离测量,因为大多数(如果不是全部)频率可以由于受到很小的声音衰减影响而提供准确的距离测量,所以选定的频率可以包括超声波传感器的压电晶体被设计为以其进行操作的最佳频率。例如,此频率可以是已知值,并且可以被存储在控制器处。例如,如果基于调整的距离检测阈值,这种频率由于在这种频率下的潜在衰减而不是期望的,则可以选择较低频率。
作为另一个示例,如果感兴趣对象的期望距离被指示为位于距离超声波传感器的中程内,则可以选择从低到中间范围(例如,20kHz到50-60kHz)内的频率来进行距离测量以用于提高准确度。在这种示例中,如果调整的距离检测阈值排除正在使用任何潜在频率,则可以选择除那些已排除频率之外的频率。例如,在60kHz处,由于特定相对湿度而引起的声音衰减可能导致在距离超声波传感器1.5米处不能够准确地检测对象(例如,距离测量不准确),但其他较低频率可以实现准确的检测和测量。如以上关于方法1200的步骤1230描述的,可以经由调整的距离检测查找表来提供这种指示。在任何情况下,无论是否可以基于调整的距离检测阈值来排除低到中间范围内的某些频率,都可以选定一个频率,使得选定的频率在最佳准确度的范围内并且最接近传感器被设计成以其进行操作的最佳频率。如以上讨论的,最佳频率的这种指示可以被存储在控制器处。
作为另外的示例,如果感兴趣对象的期望距离被指示为位于距离超声波传感器的远程内,则可以选择低频率操作(例如,40kHz与20kHz之间)来进行距离测量以用于提高准确度。如以上讨论的,如果调整的距离检测阈排除正在使用的任何潜在频率,则可以选择除了已排除频率之外的频率。类似于上述针对中程描述的情况,无论是否排除某些频率,都可以选定一个频率,使得选定频率在期望操作的范围内并且最接近传感器被设计成以其进行操作的最佳频率。
返回1235,响应于确定超声波传感器的期望操作使用,方法1200可以行进到1240。在1240处,方法1200可以包括经由发送和接收在步骤1235处被选定为最佳频率的超声波频率来进行一个或多个距离测量。如以上讨论的,控制器可以命令将振荡电压发送到超声波传感器,从而将电振荡转换成可以从超声波传感器发射的机械声波。在从感兴趣对象反射之后,声波可以由传感器(例如,接收器)接收,其中接收声波涉及将机械波转换回到可以由控制器解释的电振荡。基于从反射波的发射到接收的渡越时间,可以指示距离测量。更具体地,如以上讨论的,可以基于公式d=t*c/2来指示距离,其中c是声速并且t是渡越时间。
此外,在1240处,可以响应于湿度的指示来额外地调整调谐检测阈值。如以上讨论的,调整调谐检测阈值可以包括经由一个或多个超声波传感器调整用于指示对象的电压水平(与噪声相比)。例如,调谐检测阈值可以依据为检测对象选择的一个或多个频率而变化,并且作为频率的函数的此类调谐检测阈值可以被存储在控制器处的查找表中。
在一些示例中,可以存在以下实例:其中由于某种原因,用于进行距离测量的选定的(选择的)频率导致信噪比问题。例如,感兴趣对象的角度可能已经改变,或者对象可能已经从一个距离移动到另一个距离等。因此,行进到1245,方法1200可以包括指示是否可期望额外的准确度。如果衰减或某种其他环境影响在进行距离测量时导致信噪比问题,使得可能不获得期望的距离估计,则方法1200可以行进到1250。在1250处,方法1200可以包括诸如改变超声波频率的动作,以便尝试获得超声波传感器与感兴趣对象之间的改善的距离测量。例如,如果基于对象处于距离传感器的中程距离内来选择特定频率,则接下来可以利用对应于最佳中程距离确定的其他频率。在一些示例中,可以利用一个或多个摄像机(如果车辆装备的话),以便指示感兴趣对象是否已经移动(例如,进一步移动远离超声波传感器或进一步移动靠近超声波传感器)。在另外的示例中,可以利用选定的范围之外的频率以便尝试增加距离测量的准确度。例如,如果预测感兴趣对象处于中程距离,并且因此选择50kHz的频率,那么如果未获得良好的距离估计,则接下来可以利用较低频率(例如30kHz)以便尝试减小衰减。此类示例是说明性的而并非意味着是限制性的。
返回到1245,如果不期望额外的准确度,换言之,如果发射和接收的超声波的信噪比高于可以获得(一个或多个)期望距离测量值的水平,则方法1200可以继续到1255,并且可以包括指示对象的距离。在一个示例中,这种距离确定可以至少暂时被存储在控制器处。此外,在一些示例中,可以利用这种距离确定方法以便更有效地执行辅助或全自动停车操纵,诸如根据以上关于图2描述的系统。
现在转到图14,其示出示例性时间线1400,示例性时间线1400描绘使用图4至图7和图9所描绘的方法来进行等到时机的湿度确定程序。时间线1400包括曲线1405,其指示随时间推移是否满足湿度确定条件。时间线1400进一步包括曲线1410,其指示随时间推移车辆发动机是打开还是关闭。时间线1400进一步包括曲线1415,其指示随时间推移是否已经启动对象检测程序。时间线1400进一步包括曲线1420,其指示随时间推移是否已经确定湿度。时间线1400进一步包括曲线1425,其指示随时间推移提供给发动机进气道的排气再循环(EGR)量。时间线1400进一步包括曲线1430,其指示随时间推移的相对湿度。
在时间t0,车辆正在操作,其经由发动机推进,这由曲线1410示出。此外,在时间t0未指示满足湿度确定条件。如以上讨论的,满足湿度确定程序的条件可以包括以下指示:自先前的(例如,上次或紧接在前的)湿度确定以来,环境温度变化大于温度阈值和/或环境压力变化大于压力阈值。满足湿度确定程序的其他条件可以包括:发动机操作的阈值时间、或自上次湿度测量以来车辆行进距离大于阈值距离或通过其他方式(诸如经由GPS和与互联网相互参照等)指示的天气状况变化。
由于车辆在操作中并且在时间t0还未指示满足湿度确定条件,因此在本示例性说明中,经由例如(一个或多个)摄像机和/或(一个或多个)超声波传感器进行的对象检测未被指示为启动。然而,可以存在未满足湿度确定条件但仍可以启动对象检测的某些情况。此类示例可以包括车辆进行停车事件,例如,其中可以采用(一个或多个)摄像机和/或(一个或多个)车载超声波传感器来辅助停车操作。
此外,未指示自先前湿度测量以来已经确定湿度,这由曲线1420指示。由此,可以理解,关于曲线1420的“否”可以指自先前湿度测量以来还未确定湿度的情况,并且其中正在确定当前湿度测量可以通过关于曲线1420的“是”来指示。
最后,在时间t0,确定量的排气被再循环到车辆发动机的进气道,其中EGR量可以至少部分地由上次或先前的湿度测量确定。关于曲线1425,“+”可以指增加EGR量,而“-”可以指减少的EGR量。此外,N/A可以指没有EGR再循环到发动机进气道的情况,诸如例如当发动机不是正在操作时。
在时间t1,指示满足湿度条件。因此,可以经由使用排气氧传感器(例如,UEGO)或其他氧传感器来确定是否满足确定湿度的条件,其中可以经由向排气传感器施加第一电压与第二电压之间交替,以及基于所述第一电压和第二电压下的传感器输出产生湿度指示来确定这种估计,这在上面关于图8进行了描述。然而,因为在时间t1指示发动机在操作中,所以未指示满足经由排气氧传感器来确定湿度的条件。相反,假如可以识别合适对象使得可以获得准确的湿度测量值,则可以经由超声波传感器进行湿度确定。
因此,行进到时间t2,可以启动对象检测。例如,对象检测可以包括使用一个或多个车辆摄像机(例如,186)以便识别用于随后确定湿度的合适对象。在其他示例中,如果车辆未装备有一个或多个摄像机,则作为替代方案,可以使用(一个或多个)超声波传感器本身来识别用于进行湿度测量的潜在适合对象。
如以上讨论的,例如,对象检测可以包括一个或多个摄像机捕获图像,并且将图像存储在控制器(例如,12)处。此类图像可以经由存储在控制器处的对象识别算法来处理,以便识别用于进行湿度测量的合适对象。例如,合适的对象可以包括:相对于车辆静止的对象、高于预定阈值尺寸的对象、具有预定形状的对象、被指示为缺乏表面粗糙度的对象、具有优选取向角度的对象等。
在时间t2与时间t3之间,可以理解,经由使用一个或多个摄像机来识别用于进行湿度测量的合适对象。响应于识别合适的对象,可以进一步确定对象相对于车辆的位置,从而使得可以利用最佳定位的超声波传感器来进行湿度测量。例如,如以上讨论的,(一个或多个)摄像机传感器(例如,187)可以用于指示对象相对于车辆的大致位置,并且控制器可以处理该信息以便选择要用于湿度测量的最佳定位的超声波传感器。更具体地,选择的超声波传感器可以基于由摄像机中的一个识别的在选择的传感器的传输路径内的对象而被选择。由此,可以理解,在时间t2与t3之间,合适的对象被检测到,并且最佳定位的超声波传感器被选择以用于进行湿度确定测量。由于发动机正在操作,并且识别用于进行相对湿度测量的合适对象,因此可以理解,合适的对象可能是以与进行湿度测量的车辆实质相同的速度和方向行进的另一个车辆。由此,可以理解,在车辆操作(例如,经由发动机或车载储能设备推进)的同时,可以完成经由超声波传感器进行湿度测量。
在时间t2与t3之间,在已经识别合适的对象并且已选择最佳超声波传感器之后,可以进行湿度测量。为了简洁起见,在此将不完整详细地重申进行湿度测量的方法。然而,可以理解,可以根据以上关于图4至图6描述的方法进行湿度测量。简而言之,确定湿度可以包括:从单个传感器发射各自处于不同频率的多个信号,接收发射信号的反射信号,仅确定具有从发射到接收的相同渡越时间的每个反射信号的衰减值,确定成对衰减值之间的差,以及将差转换为相对湿度的指示。
因此,在时间t3,指示已经确定湿度。更具体地,可以将湿度准确地确定为由曲线1430在时间t3指示的湿度值。在确定湿度的情况下,可以相应地调整某些车辆参数,如以上关于图9详细讨论的。在此示例性的说明性时间线1400中,为了清楚起见,仅图示一个车辆操作参数(EGR)。如图所示,因为指示湿度已经增加,所以EGR可以被减小以便避免由于湿度增加而引起的稀燃发动机操作。因此,在时间t3与t4之间,EGR根据最新的湿度测量值而被减小。此外,虽然未明确示出,但可以理解,最近的湿度测量值可以被存储在控制器处。更进一步地,虽然未明确说明,但可以响应于湿度测量值来调整一个或多个额外的车辆操作参数。例如,如以上讨论的,可以调整火花提前量或推迟量、边界火花值、燃料辛烷值估计等。
在时间t4,车辆发动机关闭。在此示例性时间线中,发动机停机可以被理解为包括减速燃料切断事件(DFSO)。然而,当发动机关闭时,可以理解,进气门和排气门可以在至少一个汽缸上保持激活,使得发动机可以使空气通过进气歧管循环到排气歧管。
在时间t5,再次满足湿度确定条件,这由曲线1405指示。因为发动机由于DFSO事件而关闭,所以可以利用排气氧传感器(例如,UEGO)来确定湿度。换言之,这种事件可以包括以下机会:相比于经由超声波传感器进行湿度测量,优选地经由排气氧传感器进行湿度测量。以上关于图9所描绘的方法详细说明了用于经由使用排气氧传感器来确定湿度的方法。因此,在此将不重申对可以如何经由排气氧传感器来完成湿度检测的深入描述。然而,可以理解,在时间t5与t6之间,可以经由排气氧传感器进行湿度确定(湿度指示)。因此,在时间t6,指示已经确定新的环境湿度测量,这由曲线1420指示。由此,车辆控制器可以用最近的选择湿度指示来更新先前的湿度指示。
环境湿度确定可以被存储在控制器处,使得可以根据新的湿度确定来调整车辆操作参数。由于发动机从时间t6到t7保持关闭,因此不对提供给发动机的EGR量进行调整(例如,在发动机关闭的这种情况下,未提供给发动机EGR量)。然而,在时间t7,发动机再次激活,并且因此基于最近的湿度确定测量值相应地调整提供给发动机的EGR量。换言之,基于在时间t6确定的湿度调整EGR量,并且将其存储在控制器处。
在时间t7与t8之间,车辆经由发动机操作,其中根据在发动机停用时(例如,在未加燃料的情况下旋转,其中至少一个汽缸维持进气门和排气门功能)经由排气氧传感器进行的最近湿度测量来调整车辆参数。
现在转到图15,描绘示例性时间线1500,示例性时间线1500示出可以如何响应于环境湿度的指示来调整感兴趣对象与车辆排气道之间的距离阈值。时间线1500包括曲线1505,其指示随着时间推移是否满足柴油微粒过滤器(DPF)再生的条件。时间线1500进一步包括曲线图1510,其指示随时间推移的车辆速度。线1511表示阈值速度,在阈值速度以上时可以进行DPF再生而不用考虑确定潜在对象相对于车辆排气道的位置。然而,在低于阈值速度的情况下,排气道的阈值距离内的对象可以导致DPF再生程序中止或推延。
因此,时间线1500进一步包括曲线1515,其指示随时间推移对象是否被检测为位于车辆排气道附近。时间线1500进一步包括曲线1520,其指示随时间推移是否已经获得湿度测量值,并且其中可以理解“否”意味着自先前湿度估计以来还未进行湿度测量,并且其中“是”指示已经进行当前的湿度测量。时间线1500进一步包括曲线1525,其指示随时间推移对象相对于车辆排气道的位置。在此示例性图示中,“-”可以指减小对象与车辆排气道之间的距离,然而“+”可以指增加对象与车辆排气道之间的距离。线1526是指第一距离阈值,并且线1527是指调整的第二阈值,其中可以基于环境湿度的指示来调整阈值,例如以上讨论的并且以下将进一步讨论的。时间线1500进一步包括曲线1530,其指示DPF再生是否发生“是”,否则发生“否”。此外,时间线1500进一步包括:曲线1535,其指示随时间推移的湿度;以及曲线1540,其指示随时间推移的环境温度。对于曲线1540,“+”指示增加(例如,较高)的温度,而“-”指示降低(例如,较低)的温度。
在时间t0,可以理解,车辆在操作中并且以低速度行进,这由曲线1510指示。在一些示例中,这种低速度可以指示停止或实质停止的车辆。未指示满足DPF再生条件,这由曲线1505指示。因此,还未检测到潜在的感兴趣对象,这由曲线1515指示,并且因此未指示对象位置。由于未满足DPF再生条件,因此DPF再生程序未正在进行,这由曲线1530指示。实际湿度接近100%,这由曲线1535指示,并且此外,自上次进行湿度确定程序以来还未进行湿度确定程序,这由曲线1520指示。
在时间t1,指示满足DPF再生条件,这由曲线1505指示。如以上讨论的,如位于DPF上游的一个压力传感器(例如,80)和位于DPF下游的另一个压力传感器(例如,82)所指示的,响应于达到DPF两端的阈值压力差,可以满足DPF再生条件。其他示例可以包括:自先前DPF再生程序以来行驶的阈值公里数,或者自先前的DPF再生程序以来达到的发动机操作的阈值持续时间。
响应于DPF再生请求,可以确定车辆是否以高于阈值速度行进。在此示例性时间线中的阈值速度由线1511示出。如果指示车辆高于阈值速度行进,则可以进行DPF再生事件而不用首先确定是否存在靠近车辆排气道的一个或多个对象,这是因为由于车辆行进速度引起的空气流量可以用于冷却和分散排气,从而使得排气道附近的对象不造成问题。然而,在此示例性时间线中,指示了车辆显著低于阈值速度行进。因此,控制器可以启动对靠近车辆排气道定位的感兴趣对象的搜索。如以上讨论的,这种搜索可以包括:控制器命令一个或多个车载摄像机(例如,186)捕获车辆排气道附近的图像,并使用合适的对象检测算法来处理图像,以便指示潜在的感兴趣对象是否靠近排气道定位。在其他示例中,如果车辆未装备有一个或多个摄像机,这种搜索可以包括使用一个或多个超声波传感器(例如,185)来检测排气道附近的对象。
在此示例性时间线中,可以理解,在时间t1,在满足DPF再生条件,并且车辆被指示为低于阈值速度的情况下,可以经由控制器命令一个或多个车载摄像机搜索位于排气道附近的对象。因此,在时间t2,检测到潜在对象,这由曲线1515指示。此外,在经由使用一个或多个车载摄像机的搜索期间,可以理解,确定潜在对象可以是用于进行环境湿度确定的合适对象。因此,如以上关于图4至图6详细描述的,可以执行湿度确定程序。如以上讨论的,进行环境湿度确定可以额外地依赖于环境温度的确定。更具体地,在可以进行DPF再生程序的示例中,可能期望测量尽可能靠近(例如,接近)车辆排气道的环境温度,这是因为车辆排气道附近的温度由于发动机操作可以显著大于更远离车辆的温度。此外,这种增加的温度可以影响靠近车辆排气道附近的局部湿度,这因此可以使得能够调整距离阈值以实现DPF再生程序。更具体地,在进行DPF再生程序时的感兴趣区域可以包括车辆排气道与感兴趣对象之间的区域,其中该区域可以经历升高的温度,这从而可以影响该区域中的局部湿度。因此,如以上关于图10至图11讨论的,局部湿度差可以进一步影响该特定区域中的空气热导率,并且因此确定对该区域特定的温度和湿度可以使得能够调整距离阈值以实现DPF再生程序。
在时间t3,指示已经完成湿度确定程序,并且已经确定环境湿度。如以上并且关于图10至图11讨论的,根据湿度百分比,空气热导率可以变化。由此,对环境温度的了解可以使得能够调整用于进行或不进行DPF再生程序的距离阈值。因此,在时间t3,可以调整距离阈值。更具体地,距离阈值可以被设置在由线1526指示的第一阈值水平。在这种示例中,如果对象被定位成相比于阈值更靠近排气道,则可以不进行DPF再生事件(例如,可以阻止进行DPF再生事件),并且可以推延DPF再生事件。然而,如果对象被定位成与排气道相距的距离大于阈值,则可以进行DPF再生程序。在此示例性时间线中,可以基于确定的湿度和温度调整距离阈值,其中温度可以对应于实质上在排气道附近的温度,并且其中湿度可以对应于排气道附近的局部湿度(例如,大致在排气道与感兴趣对象之间)。更具体地,可以将距离阈值从由线1526指示的第一阈值水平调整到由曲线1527指示的第二距离阈值水平。
在时间t3调整距离阈值的情况下,在时间t3与t4之间,感兴趣对象与车辆排气道之间的距离确定可以经由超声波传感器(例如,185)来确定。为改善超声波传感器的操作使用,可以基于指示的湿度和温度来调整距离检测阈值,如以上关于图11处的步骤1155以及关于图12处的步骤1230详细讨论的。由此,在时间t3与t4之间,可以经由使用超声波传感器来进行距离测量,使得可以在时间t4确定对象位置。因为距离阈值被调整到由线1527指示的第二距离阈值,并且因为对象被指示为定位在大于调整距离阈值的距离处,所以可以进行DPF再生程序。因此,在时间t4,启动DPF再生,这由曲线1530指示。
如以上讨论的,使DPF再生可以包括调整发动机操作参数以便增加DPF温度。示例可以包括:操作耦连到DPF的加热器(例如,75),或者通过在富燃料条件下操作来升高发动机排气道的温度,或者通过将燃料直接喷射到排气中。
在时间t4与t5之间,可以进行DPF的再生。虽然未明确示出,但是可以理解,在DPF再生程序期间,可以继续利用(一个或多个)车载摄像机和(一个或多个)超声波传感器中的一个或多个以便指示对象是否已经移动到低于经调整的阈值距离的区域中。在指示对象处于低于经调整的阈值距离的这种情况下,可以终止再生事件,并且在一些示例中可以推延再生事件。
此外,在时间t4与t5之间,在DPF再生程序正在进行的同时,可以经由例如DPF两端的压力差来监测烟粒负荷。响应于压力差降低到预定阈值压力差,DPF再生程序可以结束。因此,在时间t5,可以理解,DPF已经被再生。因此,由于不再满足DPF再生条件(这由曲线1505指示),所以终止DPF再生程序,这由曲线1530指示。此外,由于不再期望指示对象是否位于靠近车辆排气道的附近,所以对象检测操作可以停止,这由曲线1515指示。
在时间t5与t6之间,由于车辆恢复典型驾驶操作,因此车辆速度增加。
以此方式,可以经由使用车载超声波传感器来进行湿度确定。可以利用这种指示来调整超声波传感器的距离检测阈值,以便改善超声波传感器的操作使用。
技术效果是认识到可以经由单个超声波传感器来实现相对湿度估计,其条件是指示环境温度;以及其进一步的条件是:仅在信号具有从发射到接收的相同渡越时间的情况下,由超声波传感器发射和接收的多个信号才被处理以获得衰减值。通过将确定衰减值限于具有相同渡越时间的那些信号,可以包括湿度确定中的噪声系数的因素诸如表面角粗糙度和目标对象角度可以得到补偿。因此,此类衰减值可以彼此相减,其中衰减的差可以被转换为相对湿度的指示。
在本文中以及关于图1至图2和图8描述的系统,连同在本文中以及关于图4至图7、图9和图11至图12描述的方法可以实现一个或多个系统和一种或多种方法。在一个示例中,一种方法包括:从单个传感器发射各自处于不同频率的多个信号;接收发射信号的反射信号;改变所述发射信号的频率以便实现期望的信噪比;仅确定具有从发射到接收的相同渡越时间的每个反射信号的衰减值;确定成对的衰减值之间的差;以及将差转换为相对湿度的指示。在所述方法的第一示例中,所述方法进一步包括:其中响应于所述反射信号具有或将具有不期望信噪比的确定改变发射信号的频率。所述方法的第二示例任选地包括所述第一示例并且进一步包括:其中响应于包括以下各项中的一个或多个的环境状况改变发射信号的频率:环境温度;环境湿度;以及发射信号和所述反射信号的发射到接收的渡越时间。所述方法的第三示例任选地包括所述第一和第二示例中的任一个或多个或每个并且进一步包括:通过指示的相对湿度调整距离检测阈值,其中调整距离检测阈值包括指示用于进行距离测量的合适频率;以及响应于调整的距离检测阈值选择最佳频率进行距离测量。所述方法的第四示例任选地包括所述第一至第三示例中的任一个或多个或每个并且进一步包括:使机动车辆装备有传感器,并且通过选择对应于调整的距离检测阈值的一个或多个频率检测到不存在停放车辆,以便辅助机动车辆的平行停车。所述方法的第五示例任选地包括所述第一至第四示例中的任一个或多个或每个并且进一步包括:其中发射信号包括线性调频信号。所述方法的第六示例任选地包括所述第一至第五示例中的任一个或多个或每个并且进一步包括:其中单个传感器包括超声波传感器,并且发射信号包括声波。所述方法的第七示例任选地包括所述第一至第六示例中的任一个或多个或每个并且进一步包括:其中衰减差的转换包括使用传递函数将衰减差转换成相对湿度的测量值。
方法的另一个示例包括:从附接到车辆的单个传感器发射多个信号,每个发射处于不同的频率;接收发射信号的反射信号;仅确定具有从发射到接收的相同渡越时间的反射信号中的每个的衰减值;确定成对的衰减值之间的差;将差转换为相对湿度的指示;响应于相对湿度的指示,调整传感器的距离检测阈值;以及使用传感器以基于传感器的期望操作使用来进行距离测量。在所述方法的第一示例中,所述方法进一步包括:其中发射信号包括声波,并且其中单个传感器包括超声波传感器。所述方法的第二示例任选地包括所述第一示例并且进一步包括:响应于反射信号具有或将具有低于预定阈值水平的信噪比的确定来改变发射信号的频率;并且其中在确定成对的衰减值之间的差以及将差转换为相对湿度的指示之前,发射信号的频率改变发生。所述方法的第三示例任选地包括所述第一和第二示例中的任一个或多个或每个并且进一步包括:测量环境空气温度,其中将成对衰减值之间的差转换为相对湿度的指示依赖于测量的环境空气温度。所述方法的第四示例任选地包括所述第一至第三示例中的任一个或多个或每个并且进一步包括:其中仅确定具有从发射到接收的相同渡越时间的反射信号中的每个的衰减值校正了目标表面角度和反射表面粗糙度的变化。所述方法的第五示例任选地包括所述第一至第四示例中的任一个或多个或每个并且进一步包括:至少部分地通过发动机来推进车辆,发动机包括进气歧管和排气歧管,并且其中发动机通过燃烧提供给发动机的燃料来操作;控制在发动机正在操作时再循环到发动机的进气歧管的排气量;以及响应于相对湿度的指示调整车辆操作参数,其中调整车辆操作参数包括至少提供给发动机的排气再循环量,以及提供给燃料以用于燃烧的火花被推迟或提前的量中的一种。所述方法的第六示例任选地包括所述第一至第五示例中的任一个或多个或每个并且进一步包括:其中响应于相对湿度的指示来调整传感器的距离检测阈值包括依据相对湿度的指示指示用于进行距离测量的合适频率。所述方法的第七示例任选地包括所述第一至第六示例中的任一个或多个或每个并且进一步包括:其中使用传感器以便基于传感器的期望操作使用来进行距离测量包括确定感兴趣目标是位于距离传感器的短程、中程还是远程处;以及进一步包括选择最佳频率,其中最佳频率是调整的距离检测阈值和传感器的期望操作使用的函数。所述方法的第八示例任选地包括所述第一至第七示例中的任一个或多个或每个并且进一步包括:经由一个或多个车载摄像机来捕获车辆附近环境的多个图像,其中至少部分地经由一个或多个摄像机确定传感器的期望操作使用。
一种用于车辆的系统的示例,其包括:一个或多个超声波传感器,其被定位在车辆上的不同点处;外部空气温度传感器;以及控制器,其将指令存储在非暂时性存储器中,当指令被执行时,使控制器:测量环境空气温度;命令超声波传感器从单个超声波传感器发射和接收多个超声波信号;指示具有从发射到接收的相同渡越时间的信号;确定具有从发射到接收的相同渡越时间的那些信号的衰减值;确定成对衰减值之间的差;经由使用传递函数将差转换为相对湿度的指示;调整一个或多个传感器的距离检测阈值,其中调整距离检测阈值包括依据相对湿度的指示来指示用于进行距离测量的合适频率。在第一示例中,所述系统进一步包括:其中控制器进一步将指令存储在非暂时性存储器中,当指令被执行时,使控制器:在确定成对衰减值之间的差之前,响应于接收信号的信噪比低于预定阈值水平的指示来改变发射信号的频率。所述系统的第二示例任选地包括所述第一示例并且进一步包括:其中控制器进一步将指令存储在非暂时性存储器中,当指令被执行时,使控制器:响应于调整的距离检测阈值,确定要用于确定目标与一个或多个传感器之间的距离的最佳频率,其中用于确定距离的传感器是与用于确定相对湿度的传感器相同或不同的传感器;并且其中确定最佳频率包括指示目标是位于距离传感器的短程、中程还是远程处。
注意,本文包括的示例性控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中,并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件执行。本文描述的特定例程可以表示任何数量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。由此,说明的各种动作、操作和/或功能可以以说明的顺序执行、同时执行,或在一些情况下省略。同样地,处理顺序并非是实现本文所述的示例性实施例的特征和优点所必需的,而是为便于说明和描述提供。根据所使用的特定策略,可以重复地执行所说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个。进一步地,所描述的动作、操作和/或功能可以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中的代码,其中通过执行在包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件的系统中的指令来实现所描述的动作。
应当理解,因为可能有许多变化,所以本文所公开的配置和例程在本质上是示例性的,并且这些具体实施例不应被认为具有限制意义。例如,上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4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他特征、功能和/或特性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认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应当被理解为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个此类元件。可以通过对本权利要求的修该或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合。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,仍被认为包括在本公开的主题内。
Claims (20)
1.一种方法,其包括:
从单个传感器发射各自处于不同频率的多个信号;
接收所述发射信号的反射信号;
改变所述发射信号的频率以便实现期望的信噪比;
仅确定具有从发射到接收的相同渡越时间的所述反射信号中的每个的衰减值;
确定成对的所述衰减值之间的差;以及
将所述差转换为相对湿度的指示。
2.根据权利要求1所述的方法,其中响应于所述反射信号具有或将具有不期望信噪比的确定改变所述发射信号的所述频率。
3.根据权利要求1所述的方法,其中响应于包括以下各项中的一个或多个的环境状况改变所述发射信号的频率:环境温度;环境湿度;以及所述发射信号和所述反射信号的发射到接收的所述渡越时间。
4.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括:
通过指示的相对湿度调整距离检测阈值,其中调整所述距离检测阈值包括指示用于进行距离测量的合适频率;以及
响应于调整的距离检测阈值选择最佳频率以便进行所述距离测量。
5.根据权利要求4所述的方法,其进一步包括使机动车辆装备有所述传感器,并且通过选择对应于所述调整的距离检测阈值的一个或多个频率,检测到不存在停放车辆,以便辅助机动车辆的平行停车。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述发射信号包括线性调频信号。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述单个传感器包括超声波传感器,并且所述发射信号包括声波。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述衰减的差的转换包括使用传递函数将所述衰减的差转换成相对湿度的测量值。
9.一种方法,其包括:
从附接到车辆的单个传感器发射多个信号,每个发射处于不同的频率;
接收所述发射信号的反射信号;
仅确定具有从发射到接收的相同渡越时间的所述反射信号中的每个的衰减值;
确定成对的所述衰减值之间的差;
将所述差转换为相对湿度的指示;
响应于所述相对湿度的指示,调整所述传感器的距离检测阈值;以及
使用所述传感器以基于所述传感器的期望操作使用来进行距离测量。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述发射信号包括声波,并且其中所述单个传感器包括超声波传感器。
11.根据权利要求9所述的方法,其进一步包括:
响应于所述反射信号具有或将具有低于预定阈值水平的信噪比的确定改变所述发射信号的频率;以及
其中在确定成对的所述衰减值之间的差以及将差转换为相对湿度的指示之前,所述发射信号的频率改变发生。
12.根据权利要求9所述的方法,其进一步包括:
测量环境空气温度,其中将成对的衰减值之间的所述差转换为所述相对湿度的指示依赖于测量的环境空气温度。
13.根据权利要求9所述的方法,其中仅确定具有从发射到接收的相同渡越时间的所述反射信号中的每个的衰减值校正了目标表面角度和反射表面粗糙度的变化。
14.根据权利要求9所述的方法,其进一步包括:
至少部分地通过发动机推进所述车辆,所述发动机包括进气歧管和排气歧管,并且其中所述发动机通过燃烧提供给所述发动机的燃料操作;
控制在所述发动机正在操作时再循环到所述发动机的所述进气歧管的排气量;以及
响应于所述相对湿度的指示调整车辆操作参数,其中所述调整车辆操作参数包括至少提供给所述发动机的排气再循环量,以及提供给所述燃料以用于燃烧的火花被推迟或提前的量中的一种。
15.根据权利要求9所述的方法,其中响应于所述相对湿度的指示调整所述传感器的所述距离检测阈值包括依据所述相对湿度的指示来指示用于进行距离测量的合适频率。
16.根据权利要求9所述的方法,其中使用所述传感器以便基于所述传感器的期望操作使用来进行距离测量包括确定感兴趣目标是位于距离所述传感器短程、中程还是远程处;以及
进一步包括选择最佳频率,其中所述最佳频率是调整的距离检测阈值和所述传感器的期望操作使用的函数。
17.根据权利要求16所述的方法,其进一步包括:
经由一个或多个车载摄像机来捕获所述车辆附近环境的多个图像,其中至少部分地经由所述一个或多个摄像机确定所述传感器的所述期望操作使用。
18.一种用于车辆的系统,其包括:
一个或多个超声波传感器,其定位在所述车辆上的不同点处;
外部空气温度传感器;以及
控制器,其将指令存储在非暂时性存储器中,当所述指令被执行时,使所述控制器:
测量环境空气温度;
命令所述超声波传感器从单个超声波传感器发射和接收多个超声波信号;
指示具有从发射到接收的相同渡越时间的信号;
确定具有从发射到接收的相同渡越时间的那些信号的衰减值;
确定成对的衰减值之间的差;
经由使用传递函数将所述差转换为相对湿度的指示;
调整所述一个或多个传感器的距离检测阈值,其中调整所述距离检测阈值包括依据所述相对湿度指示来指示用于进行距离测量的合适频率。
19.根据权利要求18所述的系统,其中所述控制器进一步将指令存储在非暂时性存储器中,当所述指令被执行时,使所述控制器:
在确定成对的衰减值之间的差之前,响应于接收的信号的信噪比低于预定阈值水平的指示改变所述发射信号的频率。
20.根据权利要求18所述的系统,其中所述控制器进一步将指令存储在非暂时性存储器中,当所述指令被执行时,使所述控制器:
响应于调整的距离检测阈值,确定用于确定目标与所述一个或多个传感器之间的距离的最佳频率,其中用于确定距离的所述传感器是与用于确定相对湿度的所述传感器相同或不同的传感器;以及
其中确定所述最佳频率包括指示所述目标是位于距离所述传感器的短程、中程还是远程处。
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