DE102014218971B4

DE102014218971B4 - Methods and systems for moisture and PCV flow detection via an exhaust gas sensor

Info

Publication number: DE102014218971B4
Application number: DE102014218971.3A
Authority: DE
Inventors: Gopichandra Surnilla; Daniel A. Makled; Richard E. Soltis
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2022-09-29
Anticipated expiration: 2034-09-23
Also published as: RU2676831C2; CN104454166B; DE102014218971A1; RU2014138143A; CN104454166A

Abstract

Verfahren für ein Kraftmaschinensystem (100), das Folgendes umfasst: Während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine (10), wenn wenigstens ein Einlassventil (52) und ein Auslassventil (54) arbeiten:
Modulieren einer Bezugsspannung eines Abgassensors (126) bei einer offenen und
einer geschlossenen Einlassdrosselklappe; und Angeben des Kraftmaschinenverschleißes basierend auf der Kurbelgehäuseentlüftungs-Strömung (PCV-Strömung), wobei die PCV-Strömung auf den Ausgaben des Abgassensors (126) während des Modulierens basiert.

A method for an engine system (100), comprising: during non-fueling conditions of the engine (10) when at least one intake valve (52) and one exhaust valve (54) are operating:
modulating a reference voltage of an exhaust gas sensor (126) at an open and
a closed intake throttle; and indicating engine wear based on positive crankcase ventilation (PCV) flow, wherein the PCV flow is based on the outputs of the exhaust gas sensor (126) during the modulating.

Description

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf die Detektion der Umgebungsfeuchtigkeit über einen Abgassensor, der in einem Auslasssystem einer Brennkraftmaschine angeordnet ist.The present application generally relates to the detection of ambient humidity via an exhaust gas sensor located in an exhaust system of an internal combustion engine.

In Bezug auf das mit der vorliegenden Erfindung adressierte technologische Gebiet sei als Stand der Technik auf DE 10 2007 058 234 A1 verwiesen, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zeigt, bei denen in mindestens einem Betriebszustand ein Messwert für einen Abgasgegendruck ermittelt wird. Ein modellierter Wert für den Abgasgegendruck wird ermittelt. Der Messwert wird mit dem modellierten Wert verglichen. Abhängig vom Vergleichsergebnis wird die einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmenge im Sinne einer Angleichung des Messwertes an den modellierten Wert beeinflusst.With regard to the technological field addressed by the present invention, the state of the art DE 10 2007 058 234 A1 referenced, which shows a method and a device for operating an internal combustion engine, in which a measured value for an exhaust gas back pressure is determined in at least one operating state. A modeled value for the exhaust back pressure is determined. The measured value is compared with the modeled value. Depending on the result of the comparison, the amount of air supplied to a combustion chamber of the internal combustion engine is influenced in terms of adjusting the measured value to the modeled value.

Weiterhin sei auf die DE 10 2011 086 361 B4 verwiesen, die sich auf ein Verfahren zum Erkennen von Leckagen im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug bezieht, insbesondere zum Erkennen von vor einem Verdichter auftretenden Leckagen im Ansaugtrakt, wobei im Ansaugtrakt in Strömungsrichtung einer Ansaugluft ein Luftmengen- oder Luftmassenmesser, ein Verdichter eines Abgasturboladers, ein Drosselelement und ein als Luftsammler ausgebildetes Saugrohr mit einem Drucksensor zur Messung eines Luftdrucks im Luftsammler angeordnet sind. Mittels einer Überwachungseinheit wird ein Schubbetrieb der Brennkraftmaschine detektiert, während des Schubbetriebs wird mittels des Luftmengen- oder Luftmassenmessers eine erste Kenngröße für den Luftmassenstrom im Bereich des Luftmengen- oder Luftmassensensors ermittelt, mittels des Drucksensors wird eine zweiten Kenngröße für den im Saugrohr vorliegenden Luftmassenstrom ermittelt und in Abhängigkeit von der ersten und zweiten Kenngröße wird eine Leckage im Ansaugtrakt ermittelt.Furthermore, be on the DE 10 2011 086 361 B4 referred to, which relates to a method for detecting leaks in the intake tract of an internal combustion engine in a motor vehicle, in particular for detecting leaks in the intake tract occurring upstream of a compressor, with an air quantity or air mass meter, a compressor of an exhaust gas turbocharger, being installed in the intake tract in the direction of flow of intake air a throttle element and an intake manifold designed as an air collector are arranged with a pressure sensor for measuring an air pressure in the air collector. Overrun operation of the internal combustion engine is detected by means of a monitoring unit, during overrun operation a first parameter for the air mass flow in the area of the air quantity or air mass sensor is determined by means of the air quantity or air mass meter, a second parameter for the air mass flow present in the intake manifold is determined by means of the pressure sensor and A leak in the intake tract is determined as a function of the first and second parameters.

Während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine, bei denen wenigstens ein Einlassventil und ein Auslassventil arbeiten, wie z. B. während der Kraftstoff-Schubabschaltung (DFSO) kann Umgebungsluft durch die Kraftmaschinenzylinder und in das Auslasssystem strömen. In einigen Beispielen kann ein Abgassensor verwendet werden, um während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine die Umgebungsfeuchtigkeit zu bestimmen. Aufgrund des Schließens der Einlassdrosselklappe während der Bedingung ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine wird ein großer Einlasskrümmer-Unterdruck erzeugt, der die Kurbelgehäuseentlüftungs-Kohlenwasserstoffe (PCV-Kohlen-wasserstoffe) einsaugen kann. Selbst wenn während der DFSO eine PCV-Öffnung geschlossen ist, kann der Unterdruck als solcher ausreichend stark sein, um PCV-Kohlenwasserstoffe durch die Kolbenringe einzusaugen. Die eingesaugte PCV-Strömung kann in einer alternden Kraftmaschine aufgrund der Undichtigkeit der PCV-Gase an den Kolbenringen und den Ventilen vorbei verschlimmert werden. Die aufgenommenen Kohlenwasserstoffe beeinflussen die Ausgabe des Abgassensors und können die Feuchtigkeitsmessungen durcheinanderbringen. Insbesondere führt die Wirkung der Kohlenwasserstoffe zu einer Sensorausgabe, die die Umgebungsfeuchtigkeit überschätzt.During engine non-fueling conditions in which at least one intake valve and one exhaust valve are operating, such as B. during fuel overrun shutoff (DFSO), ambient air may flow through the engine cylinders and into the exhaust system. In some examples, an exhaust gas sensor may be used to determine ambient humidity during engine non-fueling conditions. Due to the closing of the intake throttle during the engine non-fueling condition, a large intake manifold vacuum is created which may draw in the positive crankcase ventilation (PCV) hydrocarbons. As such, even if a PCV port is closed during DFSO, the vacuum may be sufficiently severe to draw in PCV hydrocarbons through the piston rings. Inducted PCV flow can be exacerbated in an aging engine due to leakage of PCV gases past the piston rings and valves. The ingested hydrocarbons affect the output of the exhaust gas sensor and can confound the humidity readings. In particular, the effect of the hydrocarbons results in a sensor output that overestimates ambient humidity.

Die Erfinder haben hier das obige Problem erkannt und haben eine Herangehensweise entwickelt, um es wenigstens teilweise zu behandeln. Folglich wird ein Verfahren für ein Kraftmaschinensystem, das einen Abgassensor enthält, offenbart. In einem Beispiel enthält das Verfahren während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine, wenn wenigstens ein Einlassventil und ein Auslassventil arbeiten, das Modulieren einer Bezugsspannung eines Abgassensors bei einer offenen und einer geschlossenen Einlassdrosselklappe; und das Angeben des Verschleißes der Kraftmaschine basierend auf der PCV-Strömung, wobei die Kurbelgehäuseentlüftungs-Strömung (PCV-Strömung) auf den Ausgaben des Sensors während des Modulierens basiert. Das Verfahren kann ferner das Erzeugen einer Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf einer Ausgabe des Abgassensors, wenn die Einlassdrosselklappe geschlossen ist, und der geschätzten PCV-Strömung umfassen. Auf diese Weise kann eine genauere Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit erreicht werden und kann die PCV-Strömung besser geschätzt werden und kann der PCV-Strömung besser Rechnung getragen werden.The inventors herein have recognized the above problem and have developed an approach to at least partially address it. Accordingly, a method for an engine system including an exhaust gas sensor is disclosed. In one example, during engine non-fueling conditions when at least one intake valve and one exhaust valve are operating, the method includes modulating a reference voltage of an exhaust gas sensor at an open and a closed intake throttle; and indicating engine wear based on the PCV flow, wherein the positive crankcase ventilation (PCV) flow is based on the outputs of the sensor during the modulating. The method may further include generating an indication of ambient humidity based on an output of the exhaust gas sensor when the intake throttle is closed and the estimated PCV flow. In this manner, a more accurate estimate of ambient humidity may be achieved and PCV flow may be better estimated and accounted for better.

Während ausgewählter Ereignisse der Kraftstoff-Schubabschaltung (DFSO-Ereignisse) kann ein Kraftmaschinen-Controller die Bezugsspannung eines Einlass-Sauerstoffsensors modulieren, um sowohl eine Umgebungsfeuchtigkeit als auch eine PCV-Strömung zu schätzen. Der Controller kann zuerst die Bezugsspannung bei offener Einlassdrosselklappe modulieren und die Spannung bei geschlossener Einlassdrosselklappe erneut modulieren. Bei offener Einlassdrosselklappe wird der Krümmerdruck erhöht und wird die PCV-Strömung zum Einlass verringert. Während derartiger Bedingungen gibt eine Änderung des an dem Sensor angezeigten Pumpstroms während des Modulierens eine Umgebungsfeuchtigkeit an. Bei geschlossener Einlassdrosselklappe wird der Krümmerdruck verringert und wird die PCV-Strömung zum Einlass vergrößert. Während derartiger Bedingungen gibt während des Modulierens eine Änderung des an dem Sensor angezeigten Pumpstroms sowohl die Umgebungsfeuchtigkeit als auch eine Wirkung der PCV-Kohlenwasserstoffe an. Durch das Vergleichen der Änderung der Pumpströme, die bei offener und geschlossener Einlassdrosselklappe geschätzt werden, kann eine Menge der während der Bedingungen einer geschlossenen Drosselklappe in der Kraftmaschine empfangenen PCV-Strömung identifiziert werden. Falls die PCV-Öffnung während des Modulierens außerdem geschlossen war, kann die PCV-Strömung mit einem Schwellenwert verglichen werden, um die Undichtigkeit der PCV-Strömung an den Kolbenringen vorbei zu identifizieren, wobei eine Angabe der Kraftmaschinenalterung und der Komponentenverschleiß signalisiert werden kann. Die Umgebungsfeuchtigkeit kann außerdem ferner basierend auf der in Erfahrung gebrachten PCV-Strömung modifiziert werden. Die zuverlässigere Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit ohne die Wirkungen der Kohlenwasserstoffe von der PCV kann dann verwendet werden, um die Betriebsparameter der Kraftmaschine einzustellen, ohne Kraftmaschinen-Steuerprobleme zu erleiden.During select fuel deceleration cut-off (DFSO) events, an engine controller may modulate the reference voltage of an intake oxygen sensor to estimate both ambient humidity and PCV flow. The controller may first modulate the reference voltage with the intake throttle open and modulate the voltage again with the intake throttle closed. With the intake throttle open, manifold pressure is increased and PCV flow to the intake is decreased. During such conditions, a change in pumping current displayed at the sensor while modulating is indicative of ambient humidity. at With the intake throttle closed, manifold pressure is decreased and PCV flow to the intake is increased. During such conditions, while modulating, a change in pumping current indicated at the sensor is indicative of both ambient humidity and an effect of the PCV hydrocarbons. By comparing the change in pumping currents estimated when the intake throttle is open and closed, an amount of PCV flow received in the engine during closed throttle conditions may be identified. Additionally, if the PCV orifice was closed during modulation, the PCV flow may be compared to a threshold to identify leakage of the PCV flow past the piston rings, and an indication of engine aging and component wear may be signaled. The ambient humidity may also be further modified based on the learned PCV flow. The more reliable estimate of ambient humidity without the effects of hydrocarbons from the PCV can then be used to adjust engine operating parameters without suffering engine control issues.

Auf diese Weise wird die Auswirkung der PCV auf die Feuchtigkeitsmessung durch einen Abgas-Sauerstoffsensor verringert. Durch das selektive Öffnen der Einlassdrosselklappe während einer DFSO, wenn eine Feuchtigkeitsmessung erforderlich ist, wird der Einlasskrümmer-Unterdruck verringert, was die Menge der PCV-Kohlenwasserstoffe verringert, die in die Kraftmaschine gesaugt wird. Außerdem verringert selbst dann, wenn irgendwelche PCV-Kohlenwasserstoffe aufgenommen werden, die erhöhte Luftströmung die während der DFSO durch den Abgassensor abgetastete PCV-Konzentration. Die Umgebungsfeuchtigkeit als solche kann genauer und zuverlässiger bestimmt werden.This reduces the effect of PCV on the humidity reading from an exhaust gas oxygen sensor. By selectively opening the intake throttle during a DFSO when a humidity measurement is required, intake manifold vacuum is reduced, which reduces the amount of PCV hydrocarbons inducted into the engine. Additionally, even if any PCV hydrocarbons are ingested, the increased airflow reduces the PCV concentration sensed by the exhaust gas sensor during DFSO. As such, the ambient humidity can be determined more accurately and reliably.

Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um eine Auswahl der Konzepte in vereinfachter Form einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.It should be understood that the summary above is provided to introduce in simplified form a selection of concepts that are further described in the detailed description. It is not intended to identify key or essential features of the claimed subject matter, the scope of which is clearly defined by the claims that follow the detailed description. Furthermore, the claimed subject matter is not limited to implementations that solve any disadvantages noted above or in any part of this disclosure.

Die Figuren zeigen:

1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Verbrennungskammer in einem Kraftmaschinensystem, das ein Auslasssystem und ein Abgasrückführungssystem enthält.
2 zeigt eine schematische graphische Darstellung eines beispielhaften Abgassensors.
3 ist ein Ablaufplan, der eine Routine zum Bestimmen eines Messmodus eines Abgassensors veranschaulicht.
4 ist ein Ablaufplan, der eine Routine zum Bestimmen der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf einem Abgassensor veranschaulicht.
5 zeigt eine graphische Darstellung, die die Wirkung der PCV-Kohlenwasserstoffe auf die Feuchtigkeitsschätzung veranschaulicht.
6 ist ein Ablaufplan, der eine Routine zum Einstellen der Betriebsparameter der Kraftmaschine basierend auf einer durch einen Abgassensor erzeugten Umgebungsfeuchtigkeit veranschaulicht.
7 zeigt die beispielhafte Auswirkung der PCV-Strömung auf die Feuchtigkeitsbestimmung.

The figures show:

1 12 shows an exemplary embodiment of a combustion chamber in an engine system that includes an exhaust system and an exhaust gas recirculation system.
2 12 shows a schematic diagram of an example exhaust gas sensor.
3 14 is a flowchart illustrating a routine for determining a measurement mode of an exhaust gas sensor.
4 12 is a flowchart illustrating a routine for determining ambient humidity based on an exhaust gas sensor.
5 Figure 12 shows a graph illustrating the effect of PCV hydrocarbons on the moisture estimate.
6 12 is a flowchart illustrating a routine for adjusting engine operating parameters based on ambient humidity generated by an exhaust gas sensor.
7 shows the exemplary effect of PCV flow on moisture determination.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Verfahren und Systeme für ein Kraftmaschinensystem mit einem Abgas-Sauerstoffsensor, wie z. B. das Kraftmaschinensystem nach 1 und den Abgas-Sauerstoffsensor nach 2. Während ausgewählter Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine kann der Abgas-Sauerstoffsensor für die Feuchtigkeitsschätzung und/oder die Schätzung der PCV-Strömung verwendet werden. Ein Controller des Kraftmaschinensystems kann mit Code konfiguriert sein, um eine Steuerroutine auszuführen, wie z. B. die Routinen nach den 3 - 4, um während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine bei einer offenen Einlassdrosselklappe und dann abermals bei geschlossener Einlassdrosselklappe eine an den Abgas-Sauerstoffsensor angelegte Bezugsspannung zu modulieren. Durch das Vergleichen der Ausgaben des Sensors während des Modulierens kann der Controller sowohl die Umgebungsfeuchtigkeit als auch eine PCV-Durchflussmenge in Erfahrung bringen. Das In-Erfahrung-Bringen kann auf der linearen Beziehung zwischen dem Abgas-Wassergehalt und einem durch den Sensor ausgegebenen Pumpstrom basieren (6). Der Controller kann dann basierend auf der in Erfahrung gebrachten Feuchtigkeit und der in Erfahrung gebrachten PCV-Strömung einen oder mehrere Betriebsparameter der Kraftmaschine einstellen (5). Außerdem kann der Controller basierend auf der in Erfahrung gebrachten PCV-Strömung den Verschleiß der Kraftmaschinenkomponenten identifizieren, die zu der PCV-Undichtigkeit führt. Eine beispielhafte Einstellung ist bezüglich 7 gezeigt.The following description relates to methods and systems for an engine system with an exhaust oxygen sensor, such as. B. the engine system 1 and the exhaust gas oxygen sensor 2 . During select engine non-fueling conditions, the exhaust oxygen sensor may be used for humidity estimation and/or PCV flow estimation. An engine system controller may be configured with code to execute a control routine, such as: B. the routines after the 3 - 4 to modulate a reference voltage applied to the exhaust gas oxygen sensor during non-fueling engine conditions with an open intake throttle and then again with a closed intake throttle. By comparing the sensor's output while modulating, the controller can learn both ambient humidity and a PCV flow rate. The learning may be based on the linear relationship between exhaust water content and a pumping current output by the sensor ( 6 ). The controller may then adjust one or more engine operating parameters based on the learned humidity and the learned PCV flow ( 5 ). In addition, based on the information provided in Experi induced PCV flow to identify the wear on the engine components leading to the PCV leak. An example setting is regarding 7 shown.

1 ist eine schematische graphische Darstellung, die einen Zylinder einer Mehrzylinder-Kraftmaschine 10 in einem Kraftmaschinensystem 100 zeigt, die in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das einen Controller 12 enthält, und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson 132 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Eine Verbrennungskammer (d. h. ein Zylinder) 30 der Kraftmaschine 10 kann Verbrennungskammerwände 32 enthalten, in denen ein Kolben 36 positioniert ist. Der Kolben 36 kann an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um eine Startoperation der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen. 1 1 is a schematic diagram showing one cylinder of a multi-cylinder engine 10 in an engine system 100 that may be included in a propulsion system of an automotive vehicle. The engine 10 may be controlled at least in part by a control system including a controller 12 and by input from a vehicle operator 132 via an input device 130 . In this example, the input device 130 includes an accelerator pedal and a pedal position sensor 134 for generating a proportional pedal position signal PP. A combustion chamber (ie, cylinder) 30 of engine 10 may include combustion chamber walls 32 in which piston 36 is positioned. The piston 36 may be coupled to a crankshaft 40 such that reciprocating motion of the piston is translated into rotational motion of the crankshaft. The crankshaft 40 may be coupled to at least one drive wheel of a vehicle via an intermediate gear system. Further, a starter motor may be coupled to the crankshaft 40 via a flywheel to enable a starting operation of the engine 10 .

Die Verbrennungskammer 30 kann die Einlassluft über einen Einlasskanal 42 von einem Einlasskrümmer 44 empfangen und kann die Verbrennungsgase über einen Auslasskanal 48 ablassen. Der Einlasskrümmer 44 und der Auslasskanal 48 können wahlweise über ein Einlassventil 52 bzw. ein Auslassventil 54 mit der Verbrennungskammer 30 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile enthalten.Combustion chamber 30 may receive intake air from intake manifold 44 via intake passage 42 and may exhaust combustion gases via exhaust passage 48 . The intake manifold 44 and the exhaust passage 48 may selectively communicate with the combustion chamber 30 via an intake valve 52 and an exhaust valve 54, respectively. In some embodiments, combustion chamber 30 may include two or more intake valves and/or two or more exhaust valves.

In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 durch Nockenbetätigung über jeweilige Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 gesteuert sein. Jedes der Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 kann einen oder mehrere Nocken enthalten und kann ein Nockenkurvenschaltsystem (CPS) und/oder ein System mit variabler Nockenzeitsteuerung (VCT) und/oder ein System mit variabler Ventilzeitsteuerung (WT) und/oder ein System mit variablem Ventilhub (VVL) verwenden, die durch den Controller 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Die Positionen des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 können durch die Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert sein. Der Zylinder 30 kann z. B. alternativ ein Einlassventil, das über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert ist, und ein Auslassventil, das über eine Nockenbetätigung, die CPS- und/oder VCT-Systeme enthält, gesteuert ist, enthalten.In this example, intake valve 52 and exhaust valve 54 may be controlled by cam actuation via cam actuation systems 51 and 53, respectively. Each of the cam actuation systems 51 and 53 may include one or more cams and may include a cam curve switching system (CPS) and/or a variable cam timing (VCT) system and/or a variable valve timing (WT) system and/or a variable valve lift ( VVL) that can be operated by the controller 12 to vary valve operation. The positions of intake valve 52 and exhaust valve 54 may be determined by position sensors 55 and 57, respectively. In alternative embodiments, intake valve 52 and/or exhaust valve 54 may be controlled by electric valve actuation. The cylinder 30 can, for. B. alternatively include an intake valve controlled via electric valve actuation and an exhaust valve controlled via cam actuation incorporating CPS and/or VCT systems.

Es ist gezeigt, dass eine Kraftstoffeinspritzdüse 66 direkt an die Verbrennungskammer 30 gekoppelt ist, um den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals FPW, das über einen elektronischen Treiber 68 von dem Controller 12 empfangen wird, direkt in sie einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 66 das bereit, was als Direkteinspritzung des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer 30 bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse kann z. B. an der Seite der Verbrennungskammer oder im Oberteil der Verbrennungskammer angebracht sein (wie gezeigt ist). Der Kraftstoff kann durch ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffzufuhrsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler enthält, der Kraftstoffeinspritzdüse 66 zugeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzdüse enthalten, die in einer Konfiguration, die das bereitstellt, was als die Kanaleinspritzung des Kraftstoffs in die Einlassöffnung stromaufwärts der Verbrennungskammer 30 bekannt ist, im Einlasskrümmer 44 angeordnet ist.A fuel injector 66 is shown coupled directly to the combustion chamber 30 for injecting fuel directly therein in proportion to the pulse width of a signal FPW received from the controller 12 via an electronic driver 68 . In this manner, fuel injector 66 provides what is known as injecting fuel directly into combustion chamber 30 . The fuel injector can z. B. mounted on the side of the combustion chamber or in the top of the combustion chamber (as shown). Fuel may be delivered to fuel injector 66 by a fuel delivery system (not shown) including a fuel tank, a fuel pump, and a fuel rail. In some embodiments, combustion chamber 30 may alternatively or additionally include a fuel injector disposed in intake manifold 44 in a configuration that provides what is known as port injection of fuel into the intake port upstream of combustion chamber 30 .

Der Einlasskanal 42 kann eine Drosselklappe 62 enthalten, die eine Drosselklappen-Platte 64 aufweist. In diesem speziellen Beispiel kann die Position der Drosselklappen-Platte 64 durch den Controller 12 über ein Signal verändert werden, das einem Elektromotor oder einem Aktuator, der in der Drosselklappe 62 enthalten ist, bereitgestellt wird, eine Konfiguration, die üblicherweise als eine elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drosselklappe 62 betrieben werden, um die der Verbrennungskammer 30 unter den anderen Kraftmaschinenzylindern bereitgestellte Einlassluft zu variieren. Die Position der Drosselklappen-Platte 64 kann dem Controller 12 durch ein Drosselklappen-Positionssignal TP bereitgestellt werden. Der Einlasskanal 42 kann einen Luftmassendurchflusssensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 enthalten, um die jeweiligen Signale MAF und MAP dem Controller 12 bereitzustellen.The intake passage 42 may include a throttle 62 having a throttle plate 64 . In this particular example, the position of the throttle plate 64 may be changed by the controller 12 via a signal provided to an electric motor or actuator included in the throttle plate 62, a configuration commonly referred to as an electronic throttle control ( ETC). In this manner, throttle 62 may be operated to vary the intake air provided to combustion chamber 30 among the other engine cylinders. The position of the throttle plate 64 may be provided to the controller 12 by a throttle position signal TP. The intake passage 42 may include a mass air flow sensor 120 and a manifold air pressure sensor 122 to provide the respective MAF and MAP signals to the controller 12 .

Es ist gezeigt, dass ein Abgassensor 126 stromaufwärts einer Abgasreinigungsvorrichtung 70 an den Auslasskanal 48 gekoppelt ist. Der Sensor 126 kann irgendein geeigneter Sensor sein, um eine Angabe des Luft-/Kraftstoffverhältnisses der Abgase bereitzustellen, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO- (ein universeller oder Weitbereichs-Abgassauerstoff-), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO-, ein HEGO- (ein erwärmter EGO-), ein NO_x-, HC- oder CO-Sensor. Es ist gezeigt, dass die Abgasreinigungsvorrichtung 70 stromabwärts des Abgassensors 126 entlang dem Auslasskanal 48 angeordnet ist. Die Vorrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NO_x-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein. In einigen Ausführungsformen kann während des Betriebs der Kraftmaschine 10 die Abgasreinigungsvorrichtung 70 durch das Betreiben wenigstens eines Zylinders der Kraftmaschine mit einem speziellen Luft-/Kraftstoffverhältnis periodisch zurückgesetzt werden.An exhaust gas sensor 126 is shown coupled to exhaust passage 48 upstream of emission control device 70 . The sensor 126 may be any suitable sensor to provide an indication of the air/fuel ratio of the exhaust gases, such as e.g. B. a linear oxygen sensor or UEGO (a general purpose or wide range exhaust gas oxygen), a two-state oxygen sensor or EGO, a HEGO (a heated EGO), a NO _x , HC or CO sensor. Emission control device 70 is shown positioned downstream of exhaust gas sensor 126 along exhaust passage 48 . The device 70 may be a three-way catalyst (TWC), a _NOx trap, various other emission control devices, or combinations thereof. In some embodiments, during operation of engine 10, emissions control device 70 may be periodically reset by operating at least one cylinder of the engine at a particular air/fuel ratio.

Ferner kann in den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) 140 einen Sollanteil des Abgases von dem Auslasskanal 48 über einen AGR-Kanal 142 zu dem Einlasskrümmer 44 leiten. Eine AGR-Menge, die dem Einlasskrümmer 44 bereitgestellt wird, kann durch den Controller 12 über ein AGR-Ventil 144 variiert werden. Ferner kann ein AGR-Sensor 146 innerhalb des AGR-Kanals 142 angeordnet sein, wobei er eine Angabe des Drucks und/oder der Temperatur und/oder der Konzentration der Bestandteile des Abgases bereitstellen kann. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System 140 verwendet werden, um die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Verbrennungskammer zu regeln und folglich ein Verfahren zum Steuern der Zeitsteuerung der Zündung während einiger Verbrennungsmodi bereitstellen. Ferner kann während einiger Bedingungen ein Anteil der Verbrennungsgase durch das Steuern der Zeitsteuerung des Auslassventils, wie z. B. das Steuern eines Mechanismus der variablen Ventilzeitsteuerung, in der Verbrennungskammer gehalten oder aufgefangen werden.Further, in the disclosed embodiments, an exhaust gas recirculation (EGR) system 140 may direct a desired portion of the exhaust gas from the exhaust passage 48 to the intake manifold 44 via an EGR passage 142 . An amount of EGR provided to the intake manifold 44 may be varied by the controller 12 via an EGR valve 144 . Further, an EGR sensor 146 may be disposed within the EGR passage 142 where it may provide an indication of pressure and/or temperature and/or concentration of constituents of the exhaust gas. Under some conditions, the EGR system 140 may be used to regulate the temperature of the air-fuel mixture within the combustion chamber and thus provide a method of controlling ignition timing during some combustion modes. Further, during some conditions, a proportion of the combustion gases may be reduced by controlling the exhaust valve timing, such as B. controlling a variable valve timing mechanism, in the combustion chamber are held or captured.

Der Controller 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, die Eingabe-/Ausgabe-Ports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip 106 gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen Datenbus enthält. Der Controller 12 kann zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAF) von dem Luftmassendurchflusssensor 120; einer Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; eines Profil-Zündungs-Ansprechsignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; einer Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappenpositionssensor; und eines Krümmer-Absolutdrucksignals MAP von dem Sensor 122. Das Kraftmaschinen-Drehzahlsignal, RPM, kann durch den Controller 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe des Unterdrucks oder des Drucks in dem Einlasskrümmer bereitzustellen. Es wird angegeben, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie z. B. ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Angabe des Kraftmaschinendrehmoments angeben. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der detektierten Kraftmaschinendrehzahl eine Schätzung der in den Zylinder eingeleiteten Ladung (einschließlich der Luft) bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der außerdem als ein Kraftmaschinen-Drehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorgegebene Anzahl gleich beabstandeter Impulse erzeugen.The controller 12 is in 1 shown as a microcomputer having a microprocessor unit 102, input/output ports 104, an electronic storage medium for executable programs and calibration values, shown in this particular example as a read only memory chip 106, a random access memory 108, includes a latch 110 and a data bus. Controller 12 may receive various signals from sensors coupled to engine 10, in addition to those signals previously discussed, including measurement of inducted mass air flow (MAF) from mass air flow sensor 120; an engine coolant temperature (ECT) from a temperature sensor 112 coupled to a cooling sleeve 114; a profile ignition response signal (PIP) from a Hall effect sensor 118 (or other type) coupled to the crankshaft 40; a throttle position (TP) from a throttle position sensor; and a manifold absolute pressure signal, MAP, from sensor 122. The engine speed signal, RPM, may be generated by controller 12 from signal PIP. Manifold pressure signal MAP from a manifold pressure sensor may be used to provide an indication of vacuum or pressure in the intake manifold. It is stated that various combinations of the above sensors can be used, such as e.g. B. a MAF sensor without a MAP sensor or vice versa. During stoichiometric operation, the MAP sensor may provide an indication of engine torque. Further, this sensor, along with the detected engine speed, may provide an estimate of charge (including air) inducted into the cylinder. In one example, sensor 118, which is also used as an engine speed sensor, may generate a predetermined number of equally spaced pulses every revolution of the crankshaft.

Der Festwertspeicher 106 des Speichermediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die nichtflüchtige Anweisungen repräsentieren, die durch den Prozessor 102 ausführbar sind, um sowohl die im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch andere Varianten, die vorausgesehen werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, auszuführen.Storage medium read-only memory 106 may be programmed with computer-readable data representing non-transitory instructions executable by processor 102 to perform the methods described below, as well as other variations that are anticipated but not specifically listed.

Wie oben beschrieben worden ist, zeigt 1 nur einen Zylinder einer Mehrzylinder-Kraftmaschine, wobei jeder Zylinder ähnlich seinen eigenen Satz aus Einlass-/Auslassventilen, einer Kraftstoffeinspritzdüse, einer Zündkerze usw. enthalten kann.As described above, shows 1 only one cylinder of a multi-cylinder engine, each cylinder may similarly contain its own set of intake/exhaust valves, a fuel injector, a spark plug, etc.

2 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Abgassensors, wie z. B. eines UEGO-Sensors 200, der konfiguriert ist, um eine Konzentration des Sauerstoffs (O₂) in einem Abgasstrom messen. Der Sensor 200 kann z. B. als der Abgassensor 126 arbeiten, wie oben bezüglich 1 beschrieben worden ist. Der Sensor 200 umfasst mehrere Schichten aus einem oder mehreren Keramikmaterialien, die in einer gestapelten Konfiguration angeordnet sind. In der Ausführungsform nach 2 sind fünf Keramikschichten als die Schichten 201, 202, 203, 204 und 205 dargestellt. Diese Schichten enthalten eine oder mehrere Schichten eines festen Elektrolyts, der ionischen Sauerstoff leiten kann. Beispiele geeigneter fester Elektrolyte enthalten Materialien auf Zirkonoxid-Basis, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Ferner kann in einigen Ausführungsformen, wie z. B. jener, die in 2 gezeigt ist, eine Heizvorrichtung 207 in thermischer Verbindung mit den Schichten angeordnet sein, um die ionische Leitfähigkeit der Schichten zu vergrößern. Während der dargestellte UEGO-Sensor 200 aus fünf Keramikschichten ausgebildet ist, wird erkannt, dass der UEGO-Sensor andere geeignete Anzahlen von Keramikschichten enthalten kann. 2 shows a schematic view of an exemplary embodiment of an exhaust gas sensor, such as. B. a UEGO sensor 200 configured to measure a concentration of oxygen (O ₂ ) in an exhaust stream. The sensor 200 can e.g. B. function as the exhaust gas sensor 126, as above regarding 1 has been described. Sensor 200 includes multiple layers of one or more ceramic materials arranged in a stacked configuration. In the embodiment after 2 five ceramic layers are shown as layers 201, 202, 203, 204 and 205. These layers contain one or more layers of solid electrolyte capable of conducting ionic oxygen. Examples of suitable solid electrolytes include, but are not limited to, zirconia-based materials. Furthermore, in some embodiments, such as B. those in 2 As shown, a heater 207 may be placed in thermal communication with the layers to increase the ionic conductivity of the layers enlarge. While the illustrated UEGO sensor 200 is formed from five ceramic layers, it is recognized that the UEGO sensor may include other suitable numbers of ceramic layers.

Die Schicht 202 enthält ein Material oder Materialien, die einen Diffusionsweg 210 erzeugen. Der Diffusionsweg 210 ist konfiguriert, um Abgase über Diffusion in einen ersten inneren Hohlraum 222 einzuleiten. Der Diffusionsweg 210 kann konfiguriert sein, um es einer oder mehreren Komponenten der Abgase einschließlich eines erwünschten Analyts (z. B. O₂), aber nicht eingeschränkt darauf, zu ermöglichen, mit einer einschränkenderen Rate in den inneren Hohlraum 222 zu diffundieren, als das Analyt durch ein Pumpelektrodenpaar 212 und 214 herein- oder herausgepumpt werden kann. Auf diese Weise kann ein stöchiometrischer Pegel des O₂ in dem ersten internen Hohlraum 222 erhalten werden.Layer 202 includes a material or materials that create a diffusion path 210 . The diffusion path 210 is configured to introduce exhaust gases into a first internal cavity 222 via diffusion. Diffusion pathway 210 may be configured to allow one or more components of the exhaust gases, including but not limited to a desired analyte (e.g., O ₂ ), to diffuse into interior cavity 222 at a more restrictive rate than that Analyte can be pumped in or out through a pair of pumping electrodes 212 and 214 . In this way, a stoichiometric level of O ₂ in the first internal cavity 222 can be obtained.

Der Sensor 200 enthält ferner einen zweiten inneren Hohlraum 224 innerhalb der Schicht 204, der von dem ersten inneren Hohlraum 222 durch die Schicht 203 getrennt ist. Der zweite innere Hohlraum 224 ist konfiguriert, um einen konstanten SauerstoffPartialdruck aufrechtzuerhalten, der zu einer stöchiometrischen Bedingung äquivalent ist, ein in dem zweiten inneren Hohlraum 224 vorhandener Sauerstoffpegel ist z. B. zu dem gleich, den das Abgas aufweisen würde, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch war. Die Sauerstoffkonzentration in dem zweiten inneren Hohlraum 224 wird durch den Pumpstrom I_cp konstant gehalten. Hier kann der zweite innere Hohlraum 224 als eine Bezugszelle bezeichnet werden.Sensor 200 further includes a second internal cavity 224 within layer 204 separated from first internal cavity 222 by layer 203 . The second internal cavity 224 is configured to maintain a constant oxygen partial pressure equivalent to a stoichiometric condition, e.g. B. equal to what the exhaust gas would have if the air-fuel ratio was stoichiometric. The oxygen concentration in the second inner cavity 224 is kept constant by the pumping current I _cp . Here, the second internal cavity 224 may be referred to as a reference cell.

Ein Paar von Abtastelektroden 216 und 218 ist mit dem ersten inneren Hohlraum 222 und der Bezugszelle 224 in Verbindung angeordnet. Das Abtastelektrodenpaar 216 und 218 detektiert einen Konzentrationsgradienten, der sich zwischen dem ersten inneren Hohlraum 222 und der Bezugszelle 224 aufgrund einer Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, die höher oder niedriger als das stöchiometrische Niveau ist, entwickeln kann. Eine hohe Sauerstoffkonzentration kann z. B. durch ein mageres Abgasgemisch verursacht werden, während eine niedrige Sauerstoffkonzentration durch ein fettes Gemisch verursacht werden kann.A pair of sensing electrodes 216 and 218 are placed in communication with the first internal cavity 222 and the reference cell 224 . The sensing electrode pair 216 and 218 detects a concentration gradient that may develop between the first internal cavity 222 and the reference cell 224 due to an oxygen concentration in the exhaust gas being higher or lower than the stoichiometric level. A high oxygen concentration can e.g. B. be caused by a lean exhaust gas mixture, while a low oxygen concentration can be caused by a rich mixture.

Das Paar von Pumpelektroden 212 und 214 ist in Verbindung mit dem inneren Hohlraum 222 angeordnet und ist konfiguriert, um einen ausgewählten Gasbestandteil (z. B. O₂) aus dem inneren Hohlraum 222 durch die Schicht 201 und aus dem Sensor 200 elektrochemisch zu pumpen. Alternativ kann das Paar von Pumpelektroden 212 und 214 konfiguriert sein, um ein ausgewähltes Gas durch die Schicht 201 und in den inneren Hohlraum 222 elektrochemisch zu pumpen. Hier kann das Pumpelektrodenpaar 212 und 214 als eine O₂-Pumpzelle bezeichnet werden.The pair of pumping electrodes 212 and 214 are arranged in communication with the inner cavity 222 and are configured to electrochemically pump a selected gas constituent (e.g., O ₂ ) from the inner cavity 222 through the layer 201 and out of the sensor 200 . Alternatively, the pair of pumping electrodes 212 and 214 can be configured to electrochemically pump a selected gas through layer 201 and into internal cavity 222 . Here, the pair of pumping electrodes 212 and 214 can be referred to as an O ₂ pumping cell.

Die Elektroden 212, 214, 216 und 218 können aus verschiedenen geeigneten Materialien hergestellt sein. In einigen Ausführungsformen können die Elektroden 212, 214, 216 und 218 wenigstens teilweise aus einem Material hergestellt sein, das die Dissoziation molekularen Sauerstoffs katalysiert. Beispiele derartiger Materialien enthalten Elektroden, die Platin und/oder Gold enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt.Electrodes 212, 214, 216 and 218 can be made of a variety of suitable materials. In some embodiments, electrodes 212, 214, 216, and 218 may be at least partially made of a material that catalyzes the dissociation of molecular oxygen. Examples of such materials include, but are not limited to, electrodes containing platinum and/or gold.

Der Prozess des elektrochemischen Pumpens des Sauerstoffs aus dem oder in den inneren Hohlraum 222 enthält das Anlegen eines elektrischen Stroms I_p über dem Pumpenelektrodenpaar 212 und 214. Der an die O₂-Pumpzelle angelegte Pumpstrom I_p pumpt Sauerstoff in den oder aus dem ersten inneren Hohlraum 222, um einen stöchiometrischen Pegel des Sauerstoffs in der Hohlraum-Pumpzelle aufrechtzuerhalten. Der Pumpstrom I_p ist zur Konzentration des Sauerstoffs im Abgas proportional. Folglich verursacht ein mageres Gemisch, das Sauerstoff aus dem inneren Hohlraum 222 gepumpt wird, während ein fettes Gemisch verursacht, das Sauerstoff in den inneren Hohlraum 222 gepumpt wird.The process of electrochemically pumping the oxygen out of or into the interior cavity 222 includes applying an electrical current I _p across the pair of pumping electrodes 212 and 214. The pumping current I _p applied to the O ₂ pumping cell pumps oxygen into or out of the first interior cavity 222 to maintain a stoichiometric level of oxygen in the cavity pump cell. The pump current I _p is proportional to the concentration of oxygen in the exhaust gas. Consequently, a lean mixture causes oxygen to be pumped out of the internal cavity 222 while a rich mixture causes oxygen to be pumped into the internal cavity 222 .

Ein Steuersystem (das in 2 nicht gezeigt ist) erzeugt ein Pumpspannungssignal V_p als eine Funktion der Intensität des Pumpstroms I_p, die erforderlich ist, um ein stöchiometrisches Niveau innerhalb des ersten inneren Hohlraums 222 aufrechtzuerhalten.A tax system (which in 2 not shown) generates a pump voltage signal V _p as a function of the intensity of the pump current I _p required to maintain a stoichiometric level within the first internal cavity 222 .

Der Abgas-Sauerstoffsensor als solcher wird bei einer ersten, niedrigeren Bezugsspannung (Vs), wie z. B. 450 mV, betrieben. Wenn die Spannung zu einer zweiten, höheren Bezugsspannung, wie z. B. höher als 800 mV (z. B. 1080 mV), geändert wird, dissoziiert der Sensor das Wasser im Abgas und misst den zusätzlichen Sauerstoff von dem Wasser. Dieses Phänomen kann dann vorteilhaft verwendet werden, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu messen. Wenn spezifisch bei der niedrigeren Bezugsspannung (450 mV) gearbeitet wird, ist der Pumpstrom proportional zur Sauerstoffkonzentration [O₂]. Wenn dann der Sensor bei der höheren Bezugsspannung (1080 mV) betrieben wird, wird zusätzlicher Sauerstoff aufgrund der Dissoziation des Wassers (H₂O → H₂ + 1/2O₂) freigesetzt, wobei die Änderung des Pumpstroms, die dem Überschusssauerstoff entspricht, gemessen wird, um die Wasserkonzentration [H_2O] zu bestimmen. Wie in der graphischen Darstellung 600 nach 6 gezeigt ist, variiert der Pumpstrom (Ip, entlang der y-Achse) linear mit der Wasserkonzentration ([H₂O], entlang der x-Achse). Die Beziehung kann durch die folgende Gleichung definiert werden: $Ip = 0,114 [H_{2} O] mA - 0,00011 mA .$

As such, the exhaust gas oxygen sensor is operated at a first, lower, reference voltage (Vs), such as B. 450 mV operated. If the voltage to a second, higher reference voltage, such. higher than 800 mV (e.g. 1080 mV), the sensor dissociates the water in the exhaust gas and measures the additional oxygen from the water. This phenomenon can then be used to advantage to measure ambient humidity. Specifically, when operating at the lower reference voltage (450 mV), the pumping current is proportional to the oxygen concentration [O ₂ ]. Then, when the sensor is operated at the higher reference voltage (1080 mV), additional oxygen is released due to the dissociation of the water (H ₂ O → H ₂ + 1/2O ₂ ), measuring the change in pump current corresponding to the excess oxygen is used to determine the water concentration [H _2O ]. As shown in graph 600 after 6 As shown, the pump current (Ip, along the y-axis) varies linearly with Was serum concentration ([H ₂ O], along the x-axis). The relationship can be defined by the following equation:

ip = 0.114 [H_{2} O] mA - 0.00011 mA .

Eine Anpassung durch lineare Regression der graphischen Darstellung nach 6 stellt einen Regressionskoeffizienten R² von 0,999 bereit. Bei der höheren Bezugsspannung von 1080 mV liegt die Sensorauflösung in der Größenordnung von 2 µA.A fit by linear regression of the graph 6 provides a regression coefficient R ² of 0.999. At the higher reference voltage of 1080 mV, the sensor resolution is of the order of 2 µA.

Es sollte erkannt werden, dass der hier beschriebene UEGO-Sensor lediglich eine beispielhafte Ausführungsform eines UEGO-Sensors ist und dass andere Ausführungsformen von UEGO-Sensoren zusätzliche und/oder alternative Merkmale und/oder Konstruktionen aufweisen können.It should be appreciated that the UEGO sensor described herein is merely an exemplary embodiment of a UEGO sensor, and that other UEGO sensor embodiments may have additional and/or alternative features and/or constructions.

Der Abgas-Sauerstoffsensor wird jedoch durch das Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen in der Abluft beeinflusst. Spezifisch können die Abgas-Kohlenwasserstoffe an dem Sensor in Kohlendioxid und Wasser oxidiert werden, was verursacht, dass das Abtastelement des Abgas-Sauerstoffsensors eine niedrigere Menge Sauerstoff anzeigt, als tatsächlich vorhanden ist. Dies verursacht als solches, dass die basierend auf der Ausgabe des UEGO geschätzte Umgebungsfeuchtigkeit falsch ist (z. B. die Umgebungsfeuchtigkeit überschätzt wird). Während dieses Problem durch das Messen des Wassergehalts in der Luft während der DFSO-Bedingungen, wenn die Kraftmaschine nicht mit Kraftstoff beaufschlagt wird, etwas behandelt werden kann, kann die Messung trotzdem durch das Vorhandensein der von der PCV-Öffnung aufgenommenen Kohlenwasserstoffe beeinflusst werden. Diese enthalten die Kurbelgehäusegase und die Kurbelgehäuseentlüftungs-Kohlenwasserstoffe (PCV-Kohlenwasserstoffe). Selbst wenn die PCV-Öffnung gesperrt ist (z. B. durch das Schließen eines PCV-Ventils), können PCV-Kohlenwasserstoffe durch die Kolbenringe aufgenommen werden. Während z. B. eine Einlassdrosselklappe während der DFSO-Bedingung offen ist, kann der Einlass-MAP niedrig genug sein, um PCV-Kohlenwasserstoffe einzusaugen. Das Problem kann bei alternden Kraftmaschinen verschlimmert werden, wo es eine zusätzliche PCV-Undichtigkeit aufgrund des Verschleißes der Kolbenringe und -ventile geben kann. Die vergrößerte PCV vergrößert den Ölverbrauch der Kraftmaschine, den Verlust von Spitzendrehmoment und beeinflusst die Ausgabe des Feuchtigkeitssensors. Um die PCV-Strömung zu steuern und irgendeinen größeren Verschleiß der Kraftmaschinenkomponenten zu identifizieren, ist es erforderlich, die PCV-Strömung als solche zu überwachen. Es ist jedoch gegenwärtig kein robuster Mechanismus verfügbar, um die PCV-Strömung zu bestimmen und/oder den PCV-Gehalt zu bestimmen.However, the exhaust gas oxygen sensor is affected by the presence of hydrocarbons in the exhaust air. Specifically, the exhaust gas hydrocarbons may be oxidized at the sensor into carbon dioxide and water, causing the exhaust gas oxygen sensor sensing element to indicate a lower amount of oxygen than is actually present. As such, this causes the ambient humidity estimated based on the output of the UEGO to be incorrect (e.g., the ambient humidity is overestimated). While this issue may be somewhat addressed by measuring the water content in the air during DFSO conditions when the engine is not being fueled, the measurement may still be affected by the presence of the hydrocarbons ingested by the PCV orifice. These contain the crankcase gases and the positive crankcase ventilation hydrocarbons (PCV hydrocarbons). Even if the PCV port is blocked (e.g. by a PCV valve being closed), PCV hydrocarbons can be ingested by the piston rings. while e.g. For example, when an intake throttle is open during the DFSO condition, intake MAP may be low enough to draw in PCV hydrocarbons. The problem can be exacerbated in aging engines where there can be additional PCV leakage due to wear of the piston rings and valves. The increased PCV increases engine oil consumption, loss of peak torque, and affects the humidity sensor output. As such, in order to control PCV flow and identify any major wear of engine components, it is necessary to monitor PCV flow. However, no robust mechanism is currently available to determine PCV flux and/or determine PCV content.

Wie bezüglich der 3 - 5 ausgearbeitet ist, haben die Erfinder hier erkannt, dass die Auswirkung der PCV-Kohlenwasserstoffe durch das Öffnen der Einlassdrosselklappe während der DFSO-Ereignisse, während die Feuchtigkeit durch den Abgas-Sauerstoffsensor geschätzt wird, minimiert oder sogar eliminiert werden kann. Durch das Öffnen der Einlassdrosselklappe kann der Krümmerdruck erhöht werden. Dies verringert den Delta-Druck über der PCV-Öffnung und verringert dadurch die Menge der in den Einlasskrümmer gesaugten PCV-Strömung. Der erhöhte MAP erhöht außerdem den Druck in dem Zylinder, was die Kohlenwasserstoff- (oder ÖI-) Strömung über die Kolbenringe in die Zylinderluft verringert. Ferner vergrößert der erhöhte MAP die Luftströmung während des DFSO-Ereignisses, was die Öl- oder Kohlenwasserstoff-Dampfkonzentration verringert. Die kombinierte Wirkung verringert die Gesamtauswirkung der PCV-Strömung auf die Messung des Sauerstoffs aus dem dissoziierten Wasser der Umgebungsfeuchtigkeit des Abgassensors.How about the 3 - 5 has been elaborated, the inventors herein have recognized that the impact of PCV hydrocarbons can be minimized or even eliminated by opening the intake throttle during DFSO events while humidity is estimated by the exhaust oxygen sensor. Opening the intake throttle may increase manifold pressure. This reduces the delta pressure across the PCV port, thereby reducing the amount of PCV flow drawn into the intake manifold. The increased MAP also increases the pressure in the cylinder, which reduces hydrocarbon (or oil) flow across the piston rings into the cylinder air. Furthermore, the increased MAP increases airflow during the DFSO event, which reduces oil or hydrocarbon vapor concentration. The combined effect reduces the overall effect of the PCV flow on the exhaust gas sensor's measurement of oxygen from the dissociated water of the ambient humidity.

Außerdem kann, während die Umgebungsfeuchtigkeit geschätzt wird, derselbe Abgassensor vorteilhaft verwendet werden, um die PCV-Strömung der Kraftmaschine zu schätzen und den Verschleiß der Kraftmaschinenkomponenten zu identifizieren, die zu der Undichtigkeit der PCV-Strömung führen. Spezifisch kann die Bezugsspannung des Abgas-Sauerstoffsensors während der DFSO-Ereignisse bei offenem Einlassventil und dann bei geschlossenem Einlassventil moduliert werden, wobei der Delta-Ip bei beiden Bedingungen verglichen werden kann, um die Menge der PCV-Strömung zu schätzen.Additionally, while ambient humidity is estimated, the same exhaust gas sensor may be advantageously used to estimate engine PCV flow and identify engine component wear leading to the PCV flow leak. Specifically, the exhaust oxygen sensor reference voltage may be modulated during DFSO events with the intake valve open and then with the intake valve closed, where the delta Ip may be compared at both conditions to estimate the amount of PCV flow.

Dann können die Betriebsparameter der Kraftmaschine basierend auf der genaueren Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit und der PCV-Strömung eingestellt werden.Then, engine operating parameters may be adjusted based on the more accurate estimate of ambient humidity and PCV flow.

Die 3 - 5 zeigen Ablaufpläne, die Routinen für einen Abgassensor bzw. ein Kraftmaschinensystem veranschaulichen. Die in 3 gezeigte Routine bestimmt z. B. basierend auf den Bedingungen der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine, ob der Sensor betrieben werden sollte, um die Abgas-Sauerstoffkonzentration oder die Umgebungsfeuchtigkeit oder die PCV-Strömung zu messen. Die in 4 gezeigte Routine bestimmt die Umgebungsfeuchtigkeit und die Menge der PCV-Strömung basierend auf dem Abgassensor 200, der bezüglich 2 beschrieben worden ist.
5 zeigt eine Routine zum Einstellen der Betriebsparameter der Kraftmaschine basierend auf der Umgebungsfeuchtigkeit und der PCV-Strömung, die über die in 3 gezeigte Routine bestimmt werden. Außerdem ermöglicht die Routine nach 5, dass der Verschleiß von Kraftmaschinenkomponenten basierend auf der Menge der PCV-Strömung bezüglich eines Schwellenwerts identifiziert wird.the 3 - 5 12 show flow charts illustrating routines for an exhaust gas sensor and an engine system, respectively. In the 3 shown routine determines z. B. based on engine fueling conditions, whether the sensor should be operated to measure exhaust gas oxygen concentration or ambient humidity or PCV flow. In the 4 The routine shown determines the ambient humidity and the amount of PCV flow based on the exhaust gas sensor 200 relating to 2 has been described.
5 FIG. 10 shows a routine for adjusting engine operating parameters based on ambient humidity and PCV flow obtained via the FIG 3 routine shown. Also allows the routine after 5 that engine component wear is identified based on the amount of PCV flow relative to a threshold.

In 3 ist ein Ablaufplan, der eine Routine 300 zum Steuern eines Abgassensors, wie z. B. des Abgas-Sauerstoffsensors, der oben bezüglich 2 beschrieben worden ist und der positioniert ist, wie in 1 gezeigt ist, veranschaulicht, gezeigt. Der Betriebsmodus des Sensors wird wenigstens basierend auf den Bedingungen der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine gesteuert. Spezifisch bestimmt die Routine, ob das Kraftmaschinensystem unter den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung arbeitet, wobei sie einen Messmodus des Sensors dementsprechend einstellt. Während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung wird der Sensor z. B. in einem Modus betrieben, um die Umgebungsfeuchtigkeit und/oder die PCV-Strömung zu bestimmen, während während der Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung der Sensor in einem Modus betrieben wird, um die Abgas-Sauerstoffkonzentration zu messen, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen.In 3 1 is a flowchart depicting a routine 300 for controlling an exhaust gas sensor, such as an exhaust gas sensor. B. the exhaust gas oxygen sensor, the above with respect 2 has been described and which is positioned as in 1 is shown, illustrated, shown. The mode of operation of the sensor is controlled based at least on engine fueling conditions. Specifically, the routine determines whether the engine system is operating under the non-fueling conditions and adjusts a measurement mode of the sensor accordingly. During non-fueling conditions, the sensor is e.g. B. operated in a mode to determine the ambient humidity and / or the PCV flow, while during fueling conditions the sensor is operated in a mode to measure the exhaust gas oxygen concentration to the air-fuel ratio to determine.

Bei 302 der Routine 300 nach 3 werden die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt. Als nicht einschränkende Beispiele können die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine die tatsächliche/Sollmenge der AGR, die Zündung, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die Kraftmaschinendrehzahl, den Atmosphärendruck, die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur usw. enthalten.Follow routine 300 at 302 3 the operating conditions of the engine are determined. As non-limiting examples, engine operating conditions may include actual/desired amount of EGR, ignition, air-fuel ratio, engine speed, barometric pressure, engine coolant temperature, and so on.

Sobald die Betriebsbedingungen bestimmt worden sind, wird bei 304 der Routine 300 bestimmt, ob sich die Kraftmaschine unter den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung befindet. Die Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung enthalten die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, bei denen die Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist, aber sich die Kraftmaschine weiterhin dreht und wenigstens ein Einlassventil und ein Auslassventil arbeiten; folglich strömt Luft durch einen oder mehrere der Zylinder, wobei aber kein Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt wird. Unter den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung wird keine Verbrennung ausgeführt, wobei sich die Umgebungsluft vom Einlasskanal durch den Zylinder zu dem Auslasskanal bewegen kann. Auf diese Weise kann ein Sensor, wie z. B. ein Abgas-Sauerstoffsensor, Umgebungsluft empfangen, an der Messungen, wie z. B. die Detektion der Umgebungsfeuchtigkeit, ausgeführt werden können.Once operating conditions have been determined, at 304 of routine 300, it is determined whether the engine is in non-fueling conditions. Non-fueling conditions include engine operating conditions where fuel is shut off but the engine continues to rotate and at least one intake valve and one exhaust valve are operating; consequently, air flows through one or more of the cylinders, but no fuel is injected into the cylinders. Under non-fueling conditions, no combustion is performed and ambient air is allowed to move from the intake port through the cylinder to the exhaust port. In this way, a sensor such as B. an exhaust gas oxygen sensor, ambient air received at the measurements such. B. the detection of ambient humidity can be performed.

Die Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung können z. B. die Kraftstoff-Schubabschaltung (DFSO) enthalten. Die DFSO erfolgt in Reaktion auf das Bedienungsperson-Pedal (z. B. in Reaktion auf eine Pedalfreigabe des Fahrers und wo das Fahrzeug größer als ein Schwellenbetrag beschleunigt). Die DAFOE-Bedingungen können während eines Fahrzyklus wiederholt auftreten, wobei folglich zahlreiche Angaben der Umgebungsfeuchtigkeit überall in dem Fahrzyklus, wie z. B. während jedes DFSO-Ereignisses, erzeugt werden können. Der Gesamtwirkungsgrad der Kraftmaschine als solcher kann während der Fahrzyklen, in denen die Umgebungsfeuchtigkeit fluktuiert, aufrechterhalten werden. Die Umgebungsfeuchtigkeit kann z. B. aufgrund einer Änderung der Höhe oder der Temperatur oder dann, wenn das Fahrzeug in Nebel oder Regen eintritt/Nebel oder Regen verlässt, fluktuieren.The non-fueling conditions may e.g. B. the fuel overrun cutoff (DFSO) included. The DFSO occurs in response to the operator pedal (e.g., in response to a driver tip-out and where the vehicle is accelerating greater than a threshold amount). The DAFOE conditions can occur repeatedly during a drive cycle, and as a result numerous indications of ambient humidity throughout the drive cycle, such as e.g. B. during each DFSO event, can be generated. As such, overall engine efficiency may be maintained during drive cycles where ambient humidity fluctuates. The ambient humidity can due to a change in altitude or temperature, or when the vehicle enters/leaves fog or rain.

Falls bestimmt wird, dass die Kraftmaschine nicht unter den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung arbeitet, z. B. Kraftstoff in einen oder mehrere Zylinder der Kraftmaschine eingespritzt wird, geht die Routine 300 zu 308. Bei 308 wird der Abgassensor als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor betrieben. In diesen Betriebsmodus kann der Sensor z. B. als ein Lambda-Sensor betrieben werden. Als ein Lambda-Sensor kann die Ausgangsspannung bestimmen, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager oder fett ist. Alternativ kann der Sensor als ein universeller Abgas-Sauerstoffsensor (UEGO) arbeiten, wobei ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (z. B. ein Grad der Abweichung von einem stöchiometrischen Verhältnis) aus dem Pumpstrom der Pumpzelle des Sensors erhalten werden kann.If it is determined that the engine is not operating under the non-fueling conditions, e.g. For example, if fuel is being injected into one or more cylinders of the engine, routine 300 goes to 308. At 308, the exhaust gas sensor is operated as an air/fuel ratio sensor. In this operating mode, the sensor z. B. be operated as a lambda sensor. As a lambda sensor, the output voltage can determine whether the exhaust air-fuel ratio is lean or rich. Alternatively, the sensor may operate as a universal exhaust gas oxygen (UEGO) sensor, where an air-fuel ratio (e.g., a degree of deviation from a stoichiometric ratio) may be obtained from the pumping current of the sensor's pumping cell.

Bei 310 der Routine 300 wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (FAR) in Reaktion auf den Abgas-Sauerstoffsensor gesteuert. Folglich kann ein Soll-FAR der Abgase basierend auf der Rückkopplung von dem Sensor während der Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine aufrechterhalten werden. Falls z. B. ein Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis das stöchiometrische Verhältnis ist und der Sensor bestimmt, dass das Abgas mager ist (d. h., das Abgas Überschusssauerstoff umfasst und das FAR kleiner als stöchiometrisch ist), kann während des anschließenden Betriebs mit Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt werden. Als ein weiteres Beispiel kann, falls ein Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis das stöchiometrische Verhältnis ist und der Sensor bestimmt, dass das Abgas fett ist (d. h., das Abgas Überschusskraftstoff umfasst und das FAR größer als stöchiometrisch ist), die Kraftstoffeinspritzung während des anschließenden Betriebs mit Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine verringert werden.At 310 of routine 300, the air-to-fuel ratio (FAR) is controlled in response to the exhaust oxygen sensor. Accordingly, a desired FAR of the exhaust gases may be maintained based on the feedback from the sensor during engine fueling conditions. If e.g. For example, when a desired air-fuel ratio is stoichiometric and the sensor determines that the exhaust gas is lean (ie, the exhaust gas includes excess oxygen and the FAR is less than stoichiometric), additional fuel may be injected during subsequent engine fueling operation will. As another example, if a desired air-fuel ratio is stoichiometric and the sensor determines that the exhaust is rich (ie, the exhaust includes excess fuel and the FAR is greater than stoichiometric), fuel injection may be reduced during subsequent engine fueling operation.

Falls andererseits bestimmt wird, dass sich die Kraftmaschine unter den Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung befindet, geht die Routine zu 306 weiter, wobei der Sensor betrieben wird, um die Umgebungsfeuchtigkeit und/oder die PCV-Strömung zur Kraftmaschine zu bestimmen. Die Umgebungsfeuchtigkeit und die PCV-Strömung können basierend auf der Sensorausgabe bestimmt werden, wie im Folgenden bezüglich 4 ausführlicher beschrieben wird. Eine Bezugsspannung des Sensors kann z. B. zwischen einer minimalen Spannung, bei der Sauerstoff detektiert wird, und einer Spannung, bei der Wassermoleküle dissoziiert werden können, so dass die Umgebungsfeuchtigkeit bestimmt werden kann, moduliert werden. Der Prozess kann sowohl mit offener Einlassdrosselklappe (wo die PCV-Strömung verringert oder eliminiert ist) als auch mit geschlossener Einlassdrosselklappe (wo die PCV-Strömung freigegeben ist) wiederholt werden, wobei der Unterschied der Sensorausgaben bei den beiden Drosselklappenbedingungen verwendet werden kann, um die PCV-Strömung abzuleiten. Es sollte erkannt werden, dass die Umgebungsfeuchtigkeit, wie sie bestimmt wird (was im Folgenden bezüglich 4 beschrieben wird), die absolute Umgebungsfeuchtigkeit ist. Außerdem kann die relative Feuchtigkeit erhalten werden, indem ferner eine Temperaturdetektionsvorrichtung, wie z. B. ein Temperatursensor, verwendet wird.On the other hand, if it is determined that the engine is under non-fueling conditions, the routine continues to 306 where the sensor operates to determine ambient humidity and/or PCV flow to the engine. Ambient humidity and PCV flow may be determined based on sensor output as described below 4 is described in more detail. A reference voltage of the sensor can e.g. B. can be modulated between a minimum voltage at which oxygen is detected and a voltage at which water molecules can be dissociated so that the ambient humidity can be determined. The process can be repeated with both the intake throttle open (where PCV flow is reduced or eliminated) and the intake throttle closed (where PCV flow is enabled), and the difference in sensor outputs at the two throttle conditions can be used to determine the Derive PCV flow. It should be recognized that the ambient humidity, as determined (what follows regarding 4 described), is the absolute ambient humidity. In addition, the relative humidity can be obtained by further using a temperature detecting device such as e.g. B. a temperature sensor is used.

4 zeigt einen Ablaufplan, der eine Routine 400 zum Bestimmen der Umgebungsfeuchtigkeit und der PCV-Strömung z. B. über einen Abgassensor, wie z. B. den Sauerstoffsensor, der oben bezüglich 2 beschrieben worden ist und der positioniert ist, wie in 1 gezeigt ist, veranschaulicht. 4 FIG. 12 shows a flowchart that includes a routine 400 for determining ambient humidity and PCV flow, e.g. B. via an exhaust gas sensor such. B. the oxygen sensor referred to above 2 has been described and which is positioned as in 1 shown illustrates.

Bei 401 enthält die Routine das Schließen einer PCV-Öffnung. Falls z. B. ein PCV-Ventil, das das Kurbelgehäuse der Kraftmaschine an den Einlasskrümmer koppelt, vorhanden ist, kann das Ventil geschlossen werden. Durch das Schließen des Ventils wird die Aufnahme von PCV-Kohlenwasserstoffen verringert, wobei deren Wirkung auf die Ausgabe des Abgas-Sauerstoffsensors minimiert wird.At 401, the routine includes closing a PCV port. If e.g. For example, if there is a PCV valve coupling the engine crankcase to the intake manifold, the valve may be closed. Closing the valve reduces the uptake of PCV hydrocarbons while minimizing their effect on the exhaust gas oxygen sensor output.

Bei 402 enthält die Routine das Öffnen einer Einlassdrosselklappe, um den Krümmerdruck (MAP) zu erhöhen und dadurch das Einsaugen von PCV-Strömung an den Kolbenringen vorbei zu verringern. Das Öffnen der Einlassdrosselklappe enthält in einem Beispiel das vollständige Öffnen der Einlassdrosselklappe. In einem weiteren Beispiel kann die Einlassdrosselklappe um wenigstens 15 Grad geöffnet werden. Wie vorher erörtert worden ist, wird durch das Öffnen der Einlassdrosselklappe die Auswirkung der PCV-Strömung (wie z. B. irgendeiner PCV-Strömung, die an den Kolbenringen vorbei austritt) verringert. Dies erfolgt aufgrund der Zunahme des MAP, die einen Abfall des Delta-Drucks über der PCV-Öffnung verursacht, was die Menge der PCV-Strömung in den Einlasskrümmer verringert. Der erhöhte MAP erhöht außerdem den Zylinderdruck, der die Strömung der PCV-Kohlenwasserstoffe durch die Kolbenringe in die Zylinderluft verringert. Schließlich vergrößert der erhöhte MAP außerdem die Gesamtluftströmung während des DFSO-Ereignisses, was die effektive Konzentration von Kohlenwasserstoffdämpfen verringert.At 402, the routine includes opening an intake throttle to increase manifold pressure (MAP) and thereby reduce ingestion of PCV flow past the piston rings. Opening the intake throttle includes opening the intake throttle fully, in one example. In another example, the intake throttle may be opened at least 15 degrees. As previously discussed, opening the intake throttle reduces the impact of PCV flow (such as any PCV flow leaking past the piston rings). This occurs due to the increase in MAP causing a drop in delta pressure across the PCV orifice, reducing the amount of PCV flow into the intake manifold. The increased MAP also increases cylinder pressure, which reduces the flow of PCV hydrocarbons through the piston rings into the cylinder air. Finally, the increased MAP also increases the overall airflow during the DFSO event, reducing the effective concentration of hydrocarbon vapors.

Bei 404 enthält die Routine bei offener Einlassdrosselklappe das Modulieren einer Bezugsspannung des Abgassensors. Hier ist der Abgassensor ein AbgasSauerstoffsensor. Das Modulieren der Bezugsspannung enthält das Umschalten der Bezugsspannung zwischen einer ersten, niedrigeren Bezugsspannung und einer zweiten, höheren Bezugsspannung. Spezifisch wird der Sensor bei 406 bei der niedrigeren Bezugsspannung betrieben, wobei ein erster durch den Sensor (IP1) ausgegebener Pumpstrom angezeigt wird. Dann wird bei 408 die Bezugsspannung erhöht, bis der Sensor bei der höheren Bezugsspannung betrieben wird und ein zweiter durch den Sensor (IP2) ausgegebener Pumpstrom angezeigt wird. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die erste Spannung 450 mV betragen und kann die zweite Spannung 1080 mV betragen. Bei offener Einlassdrosselklappe bei 450 mV kann der erste Pumpstrom (IP1 = Ip_450_np_pcv) eine Menge des Sauerstoffs im Abgas angeben. Bei 1080 mV können Wassermoleküle dissoziiert werden, so dass der zweite Pumpstrom die Menge des Sauerstoffs im Abgas plus eine Menge des Sauerstoffs von den dissoziierten Wassermolekülen angibt (IP2 = Ip_1080_no_pcv). Die erste Spannung kann z. B. eine Spannung sein, bei der eine Konzentration des Sauerstoffs im Abgas bestimmt werden kann, während die zweite Spannung eine Spannung sein kann, bei der Wassermoleküle dissoziiert werden können.At 404, with the intake throttle open, the routine includes modulating a reference voltage of the exhaust gas sensor. Here, the exhaust gas sensor is an exhaust gas oxygen sensor. Modulating the reference voltage includes toggling the reference voltage between a first, lower reference voltage and a second, higher reference voltage. Specifically, at 406, the sensor is operated at the lower reference voltage indicating a first pumping current output by the sensor (IP1). Then at 408 the reference voltage is increased until the sensor is operating at the higher reference voltage and a second pumping current output by the sensor (IP2) is indicated. As a non-limiting example, the first voltage can be 450 mV and the second voltage can be 1080 mV. With the intake throttle open at 450 mV, the first pumping current (IP1=Ip_450_np_pcv) may indicate an amount of oxygen in the exhaust. At 1080 mV, water molecules can be dissociated, so the second pumping current indicates the amount of oxygen in the exhaust plus an amount of oxygen from the dissociated water molecules (IP2=Ip_1080_no_pcv). The first voltage can e.g. B. be a voltage at which a concentration of oxygen in the exhaust gas can be determined, while the second voltage can be a voltage at which water molecules can be dissociated.

Bei 1080 mV können Kohlendioxid-Moleküle (CO₂-Moleküle) als solche zusätzlich zu den Wassermolekülen dissoziiert werden. Während der Bedingungen, wenn die Einlassdrosselklappe offen ist und die Kraftmaschine nicht mit Kraftstoff beaufschlagt wird, kann jedoch kein Kohlendioxid aus der Oxidation der Kohlenwasserstoffe (z. B. des Kraftstoff oder Öls) erzeugt werden, wobei es dadurch die Feuchtigkeitsschätzung nicht beeinflussen kann.At 1080 mV, carbon dioxide (CO ₂ ) molecules can be dissociated as such in addition to the water molecules. However, during conditions when the intake throttle is open and the engine is not fueled, carbon dioxide may not be generated from the oxidation of the hydrocarbons (eg, the fuel or oil) and thereby may not affect the humidity estimate.

Bei 408 enthält die Routine das Bestimmen einer Änderung des Pumpstroms (Delta-Ip) während der Modulation. Bei 410 kann eine durchschnittliche Änderung des Pumpstroms bestimmt werden. Während eines DFSO-Ereignisses bei offener Drosselklappe kann z. B. das Modulieren während einer Dauer ausgeführt werden, wobei eine Änderung des Pumpstroms bei jeder Modulation in Erfahrung gebracht werden kann. Dann können die in Erfahrung gebrachten Werte gemittelt werden. Weil dieses Delta-Ip als solches auf der Sensorausgabe basiert, die bei offener Einlassdrosselklappe angezeigt wird, repräsentiert das Delta-Ip die Änderung des Pumpstroms nur von der Umgebungsfeuchtigkeit (ohne irgendeinen Beitrag von der PCV-Strömung). Folglich kann diese erste Änderung des Pumpstroms als Delta_ip_no_pcv gespeichert werden und kann als: $Delta_ip_no_pcv = Ip_1080_no_ncv - Ip_450_no_pcv = IP2 - IP1$

in Erfahrung gebracht werden.At 408, the routine includes determining a change in pump current (delta Ip) during modulation. At 410, an average change in pump current may be determined. For example, during an open throttle DFSO event, B. the modulation can be carried out during a period, whereby a change in the pump current can be learned at each modulation. The values learned can then be averaged. As such, because this delta Ip is based on the sensor output indicated with the intake throttle open, the delta Ip represents the change in pumping current from ambient humidity only (without any contribution from PCV flow). Consequently, this first change in pump current can be stored as Delta_ip_no_pcv and can be written as:

Delta_ip_no_pcv = Ip_1080_no_ncv - Ip_450_no_pcv = IP2 - IP1

to be experienced.

Durch das Modulieren der Bezugsspannung und das Bestimmen einer durchschnittlichen Änderung des Pumpstroms kann z. B. die Wirkung eines sich ändernden Luft-Kraftstoff-Verhältnisses am Anfang einer Dauer bei abgestelltem Kraftstoff, wenn restliche Verbreitungsgase im Abgas vorhanden sein können, aufgehoben werden. Eine Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit als solche kann relativ schnell erzeugt werden, nachdem die Kraftstoffeinspritzung ausgesetzt worden ist, selbst wenn das Abgas nicht frei von restlichen Verbrennungsgasen ist.By modulating the reference voltage and determining an average change in pump current, e.g. B. canceling the effect of a changing air-fuel ratio at the beginning of a fuel shut-off period when residual propagation gases may be present in the exhaust. As such, an indication of ambient humidity can be generated relatively quickly after fuel injection has ceased, even if the exhaust gas is not free of residual combustion gases.

Bei 412 kann die Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf der ersten Änderung des Pumpstroms (Delta_ip_no_pcv) geschätzt werden. Weil der durch den Sensor bei der zweiten Spannung (bei der Wassermoleküle dissoziiert werden) ausgegebene Pumpstrom spezifisch die Menge des Sauerstoffs im Abgas plus eine Menge des Sauerstoffs von den dissoziierten Wassermolekülen angibt, während der durch den Sensor bei der ersten Spannung (bei der keine Wassermoleküle dissoziiert werden) ausgegebene erste Pumpstrom die Menge des Sauerstoffs im Abgas angibt, gibt die erste Änderung des Pumpstroms (der Unterschied zwischen dem ersten Pumpstrom und dem zweiten Pumpstrom bei offener Einlassdrosselklappe), die während der Bedingung ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine geschätzt worden ist, wobei wenigstens ein Einlassventil und ein Auslassventil arbeiten, die Umgebungsfeuchtigkeit an.At 412, the ambient humidity may be estimated based on the first change in pumping current (Delta_ip_no_pcv). Because the pumping current output by the sensor at the second voltage (where water molecules are dissociated) specifically indicates the amount of oxygen in the exhaust plus an amount of oxygen from the dissociated water molecules, while the pumping current output by the sensor at the first voltage (where no water molecules be dissociated) outputted first pumping current is indicative of the amount of oxygen in the exhaust gas, gives the first change in pumping current (the difference between the first pumping current and the second pumping current when the intake throttle is open) estimated during the engine non-fueling condition, where at least an inlet valve and an outlet valve work, the ambient humidity.

Es wird erkannt, dass in einigen Beispielen das Modulieren der Bezugsspannung für die Bestimmung der Umgebungsfeuchtigkeit auf der Dauer des Abstellens des Kraftstoffs basieren kann. Die Routine kann z. B. optional eine Dauer seit dem Abstellen des Kraftstoffs bestimmen. Falls die Dauer seit dem Abstellen des Kraftstoffs kleiner als eine Schwellendauer ist, wird die Bezugsspannung des Sensors zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung moduliert, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu bestimmen. Wenn die Dauer seit dem Abstellen des Kraftstoffs größer als die Schwellendauer ist, wird die Bezugsspannung nicht moduliert. In einigen Beispielen kann die Dauer seit dem Abstellen des Kraftstoffs ein Zeitraum seit dem Abstellen des Kraftstoffs sein. In anderen Beispielen kann die Dauer seit dem Abstellen des Kraftstoffs eine Anzahl von Kraftmaschinenzyklen seit dem Abstellen des Kraftstoffs sein. Die Schwellendauer als solche kann ein Zeitraum sein, bis das Abgas im Wesentlichen ohne Kohlenwasserstoffe von der Verbrennung in der Kraftmaschine ist. Die Restgase von einem oder mehreren vorhergehenden Verbrennungszyklen können z. B. während mehrerer Zyklen, nachdem der Kraftstoff abgestellt worden ist, im Abgas bleiben, wobei das Gas, das aus der Kammer entleert wird, während einer Dauer, nachdem die Kraftstoffeinspritzung gestoppt worden ist, mehr als die Umgebungsluft enthalten kann. Ferner kann die Zeitdauer, in der der Kraftstoff abgestellt ist, variieren. Eine Bedienungsperson des Fahrzeugs kann z. B. ein Fahrpedal freigeben und zu einem Stopp im Leerlauf fahren, was zu einer langen DFSO-Zeitdauer führt. In einigen Situationen kann die Zeitdauer des Abstellens des Kraftstoffs (z. B. der Zeitraum von der Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr bis zum Neustart der Kraftstoffzufuhr) nicht lang genug sein, damit die Umgebungsluft in dem Abgassystem einen Gleichgewichtszustand herstellt. Eine Bedienungsperson des Fahrzeugs kann z. B. kurz nach dem Freigeben des Fahrpedals einen Pedaldruck ausführen, was verursacht, dass die DFSO bald nach dem Anfang stoppt. In einer derartigen Situation kann der Controller die Bezugsspannung modulieren, wie bei 404 erörtert worden ist. Falls im Vergleich die Dauer seit dem Abstellen des Kraftstoffs größer als die Schwellendauer ist, wird die Bezugsspannung auf eine Schwellenspannung erhöht, aber nicht moduliert. Die Schwellenspannung kann eine Spannung sein, bei der ein erwünschtes Molekül dissoziiert wird, wie z. B. die zweite, höhere Bezugsspannung von 1080 mV. In einem weiteren Beispiel kann nur während der Feuchtigkeitsschätzung (nicht der Schätzung der PCV-Strömung) die verwendete zweite, höhere Bezugsspannung 950 mV betragen oder eine andere Spannung, bei der Wassermoleküle dissoziiert werden können, sein.It is recognized that in some examples, modulating the reference voltage for the determination of ambient humidity may be based on the duration of the fuel cutoff. The routine can e.g. B. optionally determine a duration since the fuel was shut off. If the duration since the fuel was cut off is less than a threshold duration, the reference voltage of the sensor is modulated between the first voltage and the second voltage to determine the ambient humidity. If the duration since the fuel cutoff is greater than the threshold duration, the reference voltage is not modulated. In some examples, the duration since the fuel was turned off may be a period of time since the fuel was turned off. In other examples, the duration since the fuel cut off may be a number of engine cycles since the fuel cut off. As such, the threshold duration may be a period of time until the exhaust gas is substantially free of hydrocarbons from combustion in the engine. The residual gases from one or more previous combustion cycles can e.g. B. remain in the exhaust for several cycles after the fuel has been shut off, wherein the gas that is purged from the chamber may contain more than the ambient air for a period after the fuel injection has been stopped. Furthermore, the amount of time that the fuel is off may vary. An operator of the vehicle can e.g. B. release an accelerator pedal and coast to a stop, resulting in a long DFSO period. In some situations, the fuel cutoff period (e.g., the time from when fuel is cut to when fuel is restarted) may not be long enough for the ambient air in the exhaust system to establish a steady state. An operator of the vehicle can e.g. B. perform a tip-in shortly after the accelerator pedal is released, causing the DFSO to stop soon after beginning. In such a situation, the controller may modulate the reference voltage as discussed at 404 . In comparison, if the duration since the fuel cutoff is greater than the threshold duration, the reference voltage is increased to a threshold voltage but not modulated. The threshold voltage can be a voltage at which a desired molecule is dissociated, such as. B. the second, higher reference voltage of 1080 mV. In another example, only during humidity estimation (not PCV flow estimation) the second, higher reference voltage used may be 950 mV or another voltage at which water molecules can be dissociated.

Zurück bei der Routine 400 enthält die Routine bei 414 nach dem Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit das Schließen der Einlassdrosselklappe, um den Krümmerdruck (MAP) zu verringern und dadurch das Einsaugen von PCV-Strömung an den Kolbenringen vorbei in den Einlasskrümmer der Kraftmaschine zu erhöhen. Das Schließen der Einlassdrosselklappe enthält das vollständige Schließen der Einlassdrosselklappe. Durch das Schließen der Einlassdrosselklappe als solches wird die Auswirkung der PCV-Strömung vergrößert.Returning to routine 400, at 414, after the ambient humidity is estimated, the routine includes closing the intake throttle to decrease manifold pressure (MAP) and thereby increase induction of PCV flow past the piston rings into the engine intake manifold. Closing the intake throttle includes fully closing the intake throttle. As such, closing the intake throttle increases the impact of PCV flow.

Als Nächstes wird bei 416 bei geschlossener Einlassdrosselklappe die Bezugsspannung des Abgas-Sauerstoffsensors moduliert. Wie bezüglich 404 erörtert worden ist, enthält das Modulieren der Bezugsspannung das Umschalten der Bezugsspannung zwischen der ersten, niedrigeren Bezugsspannung (z. B. 450 mV) und der zweiten, höheren Bezugsspannung (z. B. 1080 mV). Spezifisch wird bei 418 der Sensor bei der niedrigeren Bezugsspannung betrieben und wird ein erster durch den Sensor ausgegebener Pumpstrom (IP1' = Ip_450_w_pcv) angezeigt. Dann wird bei 419 die Bezugsspannung erhöht, wird der Sensor bei der höheren Bezugsspannung betrieben und wird ein zweiter durch den Sensor ausgegebener Pumpstrom (IP2' = Ip_1080_w_pcv) angezeigt. Bei geschlossener Einlassdrosselklappe bei 450 mV kann der Pumpstrom z. B. eine Menge des Sauerstoffs im Abgas angeben. Bei geschlossener Drosselklappe bei 1080 mV können zusätzlich zu den Wassermolekülen die Kohlendioxidmoleküle (CO₂-Moleküle) dissoziiert werden. Spezifisch kann während der Bedingungen, wenn die Einlassdrosselklappe geschlossen ist und die Kraftmaschine nicht mit Kraftstoff beaufschlagt wird, das Kohlendioxid von der Oxidation der Kohlenwasserstoffe (z. B. des Kraftstoffs oder Öls) erzeugt werden und kann deshalb die Feuchtigkeitsschätzung beeinflussen. Folglich können bei 1080 mV Wassermoleküle und Kohlendioxidmoleküle dissoziiert werden, so dass der Pumpstrom die Menge des Sauerstoffs im Abgas plus eine Menge des Sauerstoffs von den dissoziierten Wassermolekülen plus eine Menge des Sauerstoffs von den dissoziierten Kohlendioxidmolekülen (CO₂-Molekülen) angibt. Das CO₂ wird aus den PCV-Kohlenwasserstoffen erzeugt, die an dem Abtastelement des Abgas-Sauerstoffsensors mit Sauerstoff reagieren, um CO₂ und Wasser zu erzeugen.Next, at 416, with the intake throttle closed, the exhaust oxygen sensor reference voltage is modulated. As discussed with respect to 404, modulating the reference voltage includes toggling the reference voltage between the first, lower reference voltage (e.g., 450 mV) and the second, higher reference voltage (e.g., 1080 mV). Specifically, at 418, the sensor is operated at the lower reference voltage and a first pumping current (IP1'=Ip_450_w_pcv) output by the sensor is indicated. Then at 419 the reference voltage is increased, the sensor is operated at the higher reference voltage and a second pumping current (IP2' = Ip_1080_w_pcv) output by the sensor is indicated. With the intake throttle valve closed at 450 mV, the pump current can e.g. B. indicate a quantity of oxygen in the exhaust gas. When the throttle valve is closed at 1080 mV, the carbon dioxide molecules (CO ₂ molecules) can be dissociated in addition to the water molecules. Specifically, during conditions when the intake throttle is closed and the engine is not being fueled, the carbon dioxide may be generated from the oxidation of the hydrocarbons (eg, the fuel or oil) and therefore may affect the humidity estimate. Consequently, at 1080 mV water molecules and carbon dioxide molecules can be dissociated, so the pumping current indicates the amount of oxygen in the exhaust plus an amount of oxygen from the dissociated water molecules plus an amount of oxygen from the dissociated carbon dioxide (CO ₂ ) molecules. The CO ₂ is produced from the PCV hydrocarbons reacting with oxygen at the sensing element of the exhaust gas oxygen sensor to produce CO ₂ and water.

Bei 420 enthält die Routine das Bestimmen einer Änderung des Pumpstroms (Delta-Ip) während der Modulation. Bei 422 kann eine durchschnittliche Änderung des Pumpstroms bestimmt werden. Während des DFSO-Ereignisses bei geschlossener Einlassdrosselklappe kann z. B. das Modulieren während einer Dauer ausgeführt werden, wobei eine Änderung des Pumpstroms bei jeder Modulation in Erfahrung gebracht werden kann. Dann können die in Erfahrung gebrachten Werte gemittelt werden. Weil dieses Delta-Ip als solches auf der Sensorausgabe basiert, die bei geschlossener Einlassdrosselklappe angezeigt wird, repräsentiert das Delta-Ip die Änderung des Pumpstroms von der Umgebungsfeuchtigkeit mit einem zusätzlichen Beitrag von der PCV-Strömung. Folglich kann diese zweite Änderung des Pumpstroms als Delta_ip_w_pcv gespeichert und als: $Delta_ip_no_pcv = Ip_1080_w_ncv - Ip_450_w_pcv = IP2' - IP1'$

in Erfahrung gebracht werden.At 420, the routine includes determining a change in pump current (delta Ip) during modulation. At 422, an average change in pump current may be determined. For example, during the intake throttle closed DFSO event, B. the modulation can be carried out during a period, whereby a change in the pump current can be learned at each modulation. The values learned can then be averaged. As such, because this delta Ip is based on the sensor output indicated with the intake throttle closed, the delta Ip represents the change in pumping current from ambient humidity with an additional contribution from PCV flow. Consequently, this second change in pump current can be stored as Delta_ip_w_pcv and presented as:

Delta_ip_no_pcv = Ip_1080_w_ncv - Ip_450_w_pcv = IP2' - IP1'

to be experienced.

Bei 424 kann die PCV-Strömung basierend auf den Ausgaben des Abgas-Sauerstoffsensors während des Modulierens bei offener und geschlossener Einlassdrosselklappe geschätzt werden. Spezifisch wird eine PCV-Durchflussmenge (bei den Bedingungen einer geschlossenen Drosselklappe) basierend auf einem Unterschied (z. B. als eine Funktion eines Unterschieds) zwischen der ersten Änderung des Pumpstroms, die durch den Sensor während des Modulierens bei offener Einlassdrosselklappe ausgegeben wird, (Delta_ip_no_pcv, wie bei 408 bestimmt wird) und der zweiten Änderung des Pumpstroms, die durch den Sensor während des Modulierens bei geschlossener Einlassdrosselklappe ausgegeben wird, (Delta_ip_w_pcv, wie bei 422 bestimmt wird) geschätzt. Mit anderen Worten, die PCV-Strömung kann gemäß der Gleichung: $PCV_flow = f (Delta_ip_pcv - Delta_ip_no_pcv), mit f = Funktion von,$

bestimmt werden.At 424, PCV flow may be estimated based on exhaust gas oxygen sensor outputs during open and closed intake throttle modulation. Specifically, a PCV flow rate (at closed throttle conditions) is estimated based on a difference (e.g., as a function of a difference) between the first change in pumping current output by the sensor during open-throttle modulating, ( Delta_ip_no_pcv, as determined at 408) and the second change in pumping current output by the sensor during modulating with the intake throttle closed (Delta_ip_w_pcv, as determined at 422). In other words, according to the equation, the PCV flow can be:

PCV_flow = f (Delta_ip_pcv - Delta_ip_no_pcv), with f = function of,

to be determined.

Wie bezüglich 5 ausgearbeitet ist, kann ein Kraftmaschinen-Controller dann ein Verschleiß der Kraftmaschine (z. B. ein Verschleiß der Kraftmaschinenkomponenten) basierend auf der geschätzten PCV-Strömung angeben. Ferner kann der Controller einen Betriebsparameter der Kraftmaschine basierend auf der Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit (wie sie bei 412 in Erfahrung gebracht wird) und der geschätzten PCV-Strömung (wie sie bei 424 in Erfahrung gebracht wird) einstellen.How re 5 Once elaborated, an engine controller may then indicate engine degradation (eg, engine component degradation) based on the estimated PCV flow. Further, the controller may adjust an engine operating parameter based on the indication of ambient humidity (as learned at 412) and the estimated PCV flow (as learned at 424).

Es wird erkannt, dass in einigen Ausführungsformen die Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf der Ausgabe des Sensors bei offener Einlassdrosselklappe und ferner basierend auf der geschätzten PCV-Strömung erzeugt werden kann.It will be appreciated that in some embodiments, the indication of ambient humidity may be generated based on the sensor output when the intake throttle is open and further based on the estimated PCV flow.

Auf diese Weise kann der Controller zuerst die Bezugsspannung des Abgassensors zwischen der ersten, niedrigeren Spannung und der zweiten, höheren Spannung bei offener Einlassdrosselklappe modulieren und dann die Einlassdrosselklappe schließen und die Bezugsspannung abermals zwischen der ersten und der zweiten Spannung bei geschlossener Einlassdrosselklappe modulieren. Der Controller kann dann eine Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf den Ausgaben des Sensors während des Modulierens bei offener Einlassdrosselklappe schätzen, während die PCV-Strömung basierend auf den Ausgaben des Sensors während des Modulierens bei offener Einlassdrosselklappe bezüglich der Ausgaben des Sensors während des Modulierens bei geschlossener Einlassdrosselklappe geschätzt wird.In this way, the controller may first modulate the reference voltage of the exhaust gas sensor between the first, lower voltage and the second, higher voltage with the intake throttle open and then close the intake throttle and modulate the reference voltage again between the first and second voltages with the intake throttle closed. The controller may then estimate an ambient humidity based on the outputs of the sensor during the open throttle modulation while estimating the PCV flow based on the outputs of the sensor during the open throttle modulation relative to the outputs of the sensor during the closed throttle modulation .

Wie oben ausführlich beschrieben worden ist, kann ein Abgassensor in verschiedenen Modi betrieben werden, bei denen die Pumpspannung oder der Pumpstrom der Pumpzelle überwacht wird. Der Sensor als solcher kann verwendet werden, um sowohl die absolute Umgebungsfeuchtigkeit der das Fahrzeug umgebenden Luft, die PCV-Strömung durch die Kraftmaschine als auch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu bestimmen. Anschließend an die Detektion der Umgebungsfeuchtigkeit, der PCV-Strömung und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses können mehrere Betriebsparameter der Kraftmaschine für eine optimale Kraftmaschinenleistung eingestellt werden, was im Folgenden ausführlich erklärt wird. Diese Parameter enthalten eine Menge der Abgasrückführung (AGR), die Zündung, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die Kraftstoffeinspritzung und die Ventilzeitsteuerung, sind aber nicht darauf eingeschränkt. In einer Ausführungsform werden einer oder mehrere dieser Betriebsparameter (z. B. die AGR, die Zündung, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die Kraftstoffein-spritzung, die Ventilsteuerung usw.) während des Modulierens der Bezugsspannung des Abgassensors nicht eingestellt.As described in detail above, an exhaust gas sensor can be operated in various modes in which the pumping voltage or the pumping current of the pumping cell is monitored. As such, the sensor may be used to determine both the absolute ambient humidity of the air surrounding the vehicle, the PCV flow through the engine, and the exhaust air-fuel ratio. Subsequent to the detection of ambient humidity, PCV flow, and air-fuel ratio, several engine operating parameters may be adjusted for optimal engine performance, which is explained in detail below. These parameters include, but are not limited to, an amount of exhaust gas recirculation (EGR), ignition, air-fuel ratio, fuel injection, and valve timing. In one embodiment, one or more of these operating parameters (eg, EGR, ignition, air-fuel ratio, fuel injection, valve timing, etc.) are not adjusted during modulation of the exhaust sensor reference voltage.

5 zeigt einen Ablaufplan, der eine Routine 500 zum Einstellen z. B. der Betriebsparameter der Kraftmaschine basierend auf einer durch einen Abgassensor erzeugten Umgebungsfeuchtigkeit, wie z. B. der Umgebungsfeuchtigkeit, die erzeugt wird, wie bezüglich 4 beschrieben worden ist, veranschaulicht. Die Betriebsparameter der Kraftmaschine können ferner basierend auf der geschätzten PCV-Strömung eingestellt werden. Eine Zunahme der Wasserkonzentration der das Fahrzeug umgebenden Luft kann z. B. ein Ladungsgemisch, das einer Verbrennungskammer der Kraftmaschine zugeführt wird, verdünnen. Falls ein oder mehrere Betriebsparameter in Reaktion auf die Zunahme der Feuchtigkeit nicht eingestellt werden, können die Kraftmaschinenleistung und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit abnehmen und können die Emissionen zunehmen; folglich kann der Gesamtwirkungsgrad der Kraftmaschine verringert sein. Als ein weiteres Beispiel kann das Vorhandensein der PCV-Strömung in die Kraftmaschine den Kraftstoffgehalt der in die Zylinder eintretenden Luft vergrößern. Falls die Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder nicht in Reaktion auf die Zunahme des Kraftstoffs eingestellt wird, können die Kraftmaschinenleistung und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit abnehmen und können die Emissionen zunehmen; folglich kann der Gesamtwirkungsgrad der Kraftmaschine verringert sein. 5 shows a flowchart that includes a routine 500 for adjusting z. B. the operating parameter of the engine based on an ambient humidity generated by an exhaust gas sensor, such. B. the ambient humidity that is generated, as re 4 has been described. Engine operating parameters may be further adjusted based on the estimated PCV flow. An increase in the water concentration in the air surrounding the vehicle can e.g. B. to dilute a charge mixture that is supplied to a combustion chamber of the engine. If one or more operating parameters are not adjusted in response to the increase in humidity, engine performance and fuel economy may decrease and emissions may increase; consequently, the overall efficiency of the engine may be reduced. As another example, the presence of PCV flow into the engine may increase the fuel content of the air entering the cylinders. If fuel injection into the cylinders is not adjusted in response to the increase in fuel, engine performance and fuel economy may decrease and emissions may increase; consequently, the overall efficiency of the engine may be reduced.

Bei 502 werden die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können unter anderem die AGR, die Zündung und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis enthalten, die durch die Fluktuationen der Wasserkonzentration in der Umgebungsluft beeinflusst werden können.At 502, engine operating conditions are determined. Engine operating conditions may include, among other things, EGR, ignition, and air-fuel ratio, which may be affected by fluctuations in water concentration in the ambient air.

Sobald die Betriebsbedingungen bestimmt worden sind, geht die Routine zu 504 weiter, wobei die geschätzte Umgebungsfeuchtigkeit, die während der Routine nach 4 in Erfahrung gebracht wird, abgerufen wird. Sobald die Umgebungsfeuchtigkeit abgerufen worden ist, geht die Routine zu 506 weiter, wo die Menge der PCV-Strömung, die während der Routine nach 4 in Erfahrung gebracht wird, abgerufen wird. Bei 508 werden nach dem Abrufen sowohl der PCV-Strömung als auch der Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit ein oder mehrere Betriebsparameter basierend auf der geschätzten Umgebungsfeuchtigkeit und der PCV-Strömung eingestellt. Derartige Betriebsparameter können unter anderem eine Menge der AGR, die Funkenzeitsteuerung und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis enthalten. Wie oben beschrieben worden ist, ist es in Brennkraftmaschinen erwünscht, die Betriebsparameter der Kraftmaschine, wie z. B. die Zündung, zu planen, um die Kraftmaschinenleistung zu optimieren.
Außerdem werden Kraftmaschinen-Steuerfunktionen, auf die die Umgebungsfeuchtigkeit Auswirkungen besitzt, eingestellt. Diese können z. B. sowohl die Funkenkompensation (z. B. die Funkenkompensationsfaktoren), die Kondensationsmodelle (z. B. die Koeffizienten der Kondensationsmodellierung) als auch die Feuchtigkeitssensor-Diagnose (z. B. die Schwellenwerte für die OBD-Routinen des Feuchtigkeitssensors) enthalten. Die durch die PCV-Strömung beeinflussten Betriebsparameter der Kraftmaschine können z. B. die Kraftstoffeinspritzmengen enthalten. In einigen Ausführungsformen kann in Reaktion auf die Feuchtigkeit und die PCV-Strömung nur ein Parameter eingestellt werden. In anderen Ausführungsformen kann irgendeine Kombination oder Unterkombination dieser Betriebsparameter in Reaktion auf die gemessenen Fluktuationen der Umgebungsfeuchtigkeit eingestellt werden.Once the operating conditions have been determined, the routine continues to 504 with the estimated ambient humidity generated during the routine 4 is found out, is retrieved. Once the ambient humidity has been retrieved, the routine continues to 506 where the amount of PCV flow measured during the routine 4 is found out, is retrieved. At 508, after retrieving both the PCV flow and the ambient humidity estimate, one or more operating parameters are adjusted based on the estimated ambient humidity and the PCV flow. Such operating parameters may include an amount of EGR, spark timing, and air-fuel ratio, among others. As described above, in internal combustion engines it is desirable to control engine operating parameters, such as engine speed. g., ignition, to optimize engine performance.
In addition, engine control functions affected by ambient humidity are adjusted. These can e.g. B. include both the spark compensation (e.g. the spark compensation factors), the condensation models (e.g. the coefficients of condensation modeling) and the humidity sensor diagnostics (e.g. the thresholds for the OBD routines of the humidity sensor). For example, engine operating parameters affected by PCV flow may be: B. the Fuel injection amounts included. In some embodiments, only one parameter may be adjusted in response to humidity and PCV flow. In other embodiments, any combination or sub-combination of these operating parameters may be adjusted in response to measured ambient humidity fluctuations.

In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine Menge der AGR basierend auf der gemessenen Umgebungsfeuchtigkeit eingestellt werden. Unter einer Bedingung kann z. B. die Wasserkonzentration in der das Fahrzeug umgebenden Luft aufgrund einer Wetterbedingung, wie z. B. Nebel, zugenommen haben; folglich wird während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine eine höhere Feuchtigkeit durch den Abgassensor detektiert. In Reaktion auf die Messung einer erhöhten Feuchtigkeit kann während des anschließenden Betriebs der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine die AGR-Strömung in wenigstens eine Verbrennungskammer verringert werden. Im Ergebnis kann der Kraftmaschinenwirkungsgrad aufrechterhalten werden.In an exemplary embodiment, an amount of EGR may be adjusted based on measured ambient humidity. Under one condition z. B. the water concentration in the air surrounding the vehicle due to a weather condition such. B. fog, have increased; consequently, during engine non-fueling conditions, higher humidity is detected by the exhaust gas sensor. In response to the measurement of increased humidity, EGR flow into at least one combustion chamber may be reduced during subsequent engine fueling operation. As a result, engine efficiency can be maintained.

In Reaktion auf eine Fluktuation der absoluten Umgebungsfeuchtigkeit kann die AGR-Strömung in wenigstens einer Verbrennungskammer vergrößert oder verkleinert werden. Die AGR-Strömung als solche kann in nur einer Verbrennungskammer, in einigen Verbrennungskammern oder in allen Verbrennungskammern vergrößert oder verkleinert werden. Außerdem kann die Größe der Änderung der AGR-Strömung für alle Zylinder die gleiche sein oder kann die Größe der Änderung der AGR-Strömung basierend auf den spezifischen Betriebsbedingungen jedes Zylinders pro Zylinder variieren.In response to a fluctuation in ambient absolute humidity, EGR flow may be increased or decreased in at least one combustion chamber. As such, EGR flow may be increased or decreased in only one combustion chamber, in some combustion chambers, or in all combustion chambers. Additionally, the magnitude of change in EGR flow may be the same for all cylinders, or the magnitude of change in EGR flow may vary per cylinder based on each cylinder's specific operating conditions.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Zündung in Reaktion auf die Umgebungsfeuchtigkeit eingestellt werden. Unter wenigstens einer Bedingung kann z. B. die Zündung in einem oder mehreren Zylindern während des anschließenden Betriebs der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine in Reaktion auf eine höhere Anzeige der Feuchtigkeit nach früh verstellt werden. Die Funken-zeitsteuerung kann z. B. so geplant werden, um das Klopfen unter den Bedingungen einer geringen Feuchtigkeit zu verringern (z. B. von der Spitzendrehmoment-Zeitsteuerung nach spät verstellt werden). Wenn eine Zunahme der Feuchtigkeit durch den Abgassensor detektiert wird, kann die Zündung nach früh verstellt werden, um die Kraftmaschinenleistung aufrechtzuerhalten und näher bei der oder bei der Spitzendrehmoment-Zündung zu arbeiten.In another embodiment, ignition may be adjusted in response to ambient humidity. Under at least one condition, e.g. For example, spark may be advanced in one or more cylinders during subsequent engine fueling operation in response to a higher humidity reading. The spark timing can e.g. B. be scheduled to reduce knock under low humidity conditions (e.g. retarded by peak torque timing). When an increase in humidity is detected by the exhaust gas sensor, spark may be advanced to maintain engine performance and operate closer to or at peak torque spark.

Außerdem kann die Zündung in Reaktion auf eine Abnahme der Umgebungsfeuchtigkeit nach spät verstellt werden. Eine Abnahme der Umgebungsfeuchtigkeit von einer höheren Feuchtigkeit kann z. B. Klopfen verursachen. Falls die Abnahme der Feuchtigkeit durch den Abgassensor während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung, wie z. B. der DFSO, detektiert wird, kann die Zündung während des anschließenden Betriebs der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine nach spät verstellt werden und kann das Klopfen verringert werden.In addition, spark may be retarded in response to a decrease in ambient humidity. A decrease in ambient humidity from higher humidity can e.g. B. cause knocking. If the decrease in humidity by the exhaust gas sensor during non-fueling conditions such as , DFSO, is detected, spark may be retarded and knock reduced during subsequent engine fueling operation.

Es sei angegeben, dass der Funken während des anschließenden Betriebs der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine in einem oder mehreren Zylindern nach früh verstellt oder nach spät verstellt werden kann. Ferner kann die Größe der Änderung der Zündung für alle Zylinder die gleiche sein oder können einer oder mehrere Zylinder variierende Größen der Funkenfrühverstellung oder -spätverstellung aufweisen.It should be noted that spark may be advanced or retarded in one or more cylinders during subsequent engine fueling operation. Further, the magnitude of the change in spark may be the same for all cylinders, or one or more cylinders may have varying magnitudes of spark advance or retard.

In einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase während des anschließenden Betriebs der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine in Reaktion auf die gemessene Umgebungsfeuchtigkeit eingestellt werden. Eine Kraftmaschine kann z. B. mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis arbeiten, das für die niedrige Feuchtigkeit optimiert ist. Im Fall einer Zunahme der Feuchtigkeit kann das Gemisch verdünnt werden, was zu einer Kraftmaschinen-Fehlzündung führt. Falls die Zunahme der Feuchtigkeit durch den Abgassensor während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung detektiert wird, kann jedoch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt werden, so dass die Kraftmaschine mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das weniger mager ist, während des anschließenden Betriebs der Kraftstoffbeaufschlagung arbeitet. Gleichermaßen kann ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Reaktion auf eine gemessene Abnahme der Umgebungsfeuchtigkeit eingestellt werden, damit es während des anschließenden Betriebs der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das magererer ist, ist. Auf diese Weise können die Bedingungen, wie z. B. eine Kraftmaschinen-Fehlzündung, während der Fähigkeitsfluktuationen verringert werden.In yet another exemplary embodiment, the exhaust air-fuel ratio may be adjusted during subsequent engine fueling operation in response to the measured ambient humidity. For example, a prime mover may B. operate with a lean air-fuel ratio that is optimized for the low humidity. In the event of an increase in humidity, the mixture may become diluted, resulting in engine misfire. If the increase in humidity is detected by the exhaust gas sensor during the non-fueling conditions, however, the air-fuel ratio can be adjusted so that the engine operates with a lean air-fuel ratio that is less lean during subsequent operation of the Fuel admission works. Likewise, an air-fuel ratio may be adjusted in response to a measured decrease in ambient humidity to be a lean air-fuel ratio that is leaner during subsequent engine fueling operation. In this way, the conditions such as B. engine misfire, during which capability fluctuations are reduced.

In einigen Beispielen kann eine Kraftmaschine mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis arbeiten. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis als solches kann von der Umgebungsfeuchtigkeit unabhängig sein, wobei die gemessenen Fluktuationen der Feuchtigkeit nicht zu einer Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses führen können.In some examples, an engine may be operating with a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio. As such, the air-fuel ratio may be independent of ambient humidity, wherein measured humidity fluctuations may not result in air-fuel ratio adjustment.

In einer noch weiteren Ausführungsform kann die Kraftstoffeinspritzung in Reaktion auf die PCV-Strömung eingestellt werden, wobei die Kraftstoffeinspritzung während anschließender Bedingungen der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine (d. h., der Bedingungen der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine nach dem DFSO-Ereignis, bei dem die Feuchtigkeit und die PCV-Strömung in Erfahrung gebracht worden sind) abnimmt, wie die PCV-Strömung vergrößert wird.In yet another embodiment, fuel injection may be adjusted in response to PCV flow, with fuel injection during subsequent engine fueling conditions (ie, engine fueling conditions after the DFSO event in which humidity and PCV -flow have been learned) decreases as the PCV flow is increased.

Von 506 kann die Routine außerdem zu 510-512 gehen, um den Verschleiß der Kraftmaschinenkomponenten basierend auf der geschätzten PCV-Strömung zu identifizieren. Spezifisch kann bei 510 die geschätzte PCV-Strömung mit einem Schwellenwert verglichen werden. Der Schwellenwert kann auf den Pegeln der PCV-Strömung basierend, die während des bekannten Verschleißes der Kraftmaschine gemessen werden. Alternativ kann der Schwellenwert auf einer Änderung des basierend auf der PCV-Strömung modellierten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses basieren. Bei 512 enthält die Routine das Angeben des Verschleißes der Kraftmaschine basierend auf der geschätzten PCV-Strömung, die höher als der Schwellenwert ist. Das Angeben des Verschleißes der Kraftmaschine kann das Angeben des Verschleißes der Kraftmaschinenkomponenten, wie z. B. der Kolbenringe oder -ventile, enthalten. Falls die geschätzte PCV-Strömung als solche nicht höher als der Schwellenwert ist, kann kein Verschleiß bestimmt werden und kann die Routine enden.From 506, the routine may also go to 510-512 to identify engine component wear based on the estimated PCV flow. Specifically, at 510, the estimated PCV flow may be compared to a threshold. The threshold may be based on levels of PCV flow measured during known engine wear. Alternatively, the threshold may be based on a change in air-fuel ratio modeled based on PCV flow. At 512, the routine includes indicating engine degradation based on the estimated PCV flow being greater than the threshold. Indicating the wear of the engine may include indicating the wear of the engine components, such as. B. the piston rings or valves included. As such, if the estimated PCV flow is not greater than the threshold, no degradation may be determined and the routine may end.

In einigen Ausführungsformen kann in Reaktion auf die Angabe des Verschleißes ein Diagnosecode gesetzt werden. Ein oder mehrere Betriebsparameter der Kraftmaschine können optional ferner basierend auf der Angabe eingestellt werden. Eine Menge der AGR kann z. B. basierend auf der geschätzten PCV-Strömung, die höher als der Schwellenwert ist, verringert werden.In some embodiments, a diagnostic code may be set in response to the indication of wear. One or more engine operating parameters may optionally be further adjusted based on the indication. A quantity of EGR can e.g. B. may be reduced based on the estimated PCV flow being higher than the threshold.

In einem Beispiel enthält ein Kraftmaschinenverfahren während einer ersten Bedingung ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine das Öffnen einer Einlassdrosselklappe, das Modulieren einer Bezugsspannung eines Abgas-Sauerstoffsensors und das In-Erfahrung-Bringen einer ersten Änderung der Sensorausgabe während des Modulierens. Dann enthält das Verfahren während einer zweiten Bedingung ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine das Schließen der Einlassdrosselklappe, das Modulieren der Bezugsspannung des Abgas-Sauerstoffsensors und das In-Erfahrung-Bringen einer zweiten Änderung der Sensorausgabe während des Modulierens. Das Verfahren erzeugt dann eine Angabe der PCV-Strömung basierend auf der ersten Änderung bezüglich der zweiten Änderung. Hier ist die erste Änderung der Sensorausgabe eine erste Änderung des durch den Sensor während des Modulierens bei offener Einlassdrosselklappe ausgegebenen Pumpstroms, während die zweite Änderung der Sensorausgabe eine zweite Änderung des durch den Sensor während des Modulierens bei geschlossener Einlassdrosselklappe ausgegebenen Pumpstroms ist. Das Verfahren enthält ferner das Erzeugen eine Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf der ersten Änderung, aber nicht der zweiten Änderung der Sensorausgabe.In one example, an engine method includes opening an intake throttle during a first engine non-fueling condition, modulating a reference voltage of an exhaust oxygen sensor, and experiencing a first change in sensor output during the modulating. Then, during a second engine non-fueling condition, the method includes closing the intake throttle, modulating the reference voltage of the exhaust oxygen sensor, and experiencing a second change in the sensor output during the modulating. The method then generates an indication of PCV flow based on the first change relative to the second change. Here, the first change in sensor output is a first change in pumping current output by the sensor during open throttle modulation, while the second change in sensor output is a second change in pumping current output by the sensor during closed intake throttle modulation. The method further includes generating an indication of ambient humidity based on the first change but not the second change in sensor output.

Ferner kann die erste Änderung eine erste durchschnittliche Änderung sein, wobei das Erzeugen einer Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf der ersten Änderung während der ersten Bedingung ohne Kraftstoffbeaufschlagung das Erzeugen einer Änderung des Pumpstroms für jede Modulation, das Mitteln der Änderung des Pumpstroms und das Erzeugen einer Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf dem Durchschnitt der Änderung des Pumpstroms enthält.Further, the first change may be a first average change, wherein generating an indication of ambient humidity based on the first change during the first non-fueling condition, generating a change in pumping current for each modulation, averaging the change in pumping current, and generating an indication of ambient humidity based on the average change in pumping current.

Das Verfahren enthält ferner während einer Bedingung mit Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine nach der ersten und der zweiten Bedingung ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine das Einstellen eines Betriebsparameters der Kraftmaschine basierend sowohl auf der Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit als auch auf der Angabe der PCV-Strömung, wobei der Betriebsparameter der Kraftmaschine eine Menge der Abgasrückführung und/oder eine Zündung und/oder eine Kraftstoff Einspritzmenge und/oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Kraftmaschine enthält. Sowohl während der ersten als auch während der zweiten Bedingung ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine ist eine Öffnung als solche, die ein Kurbelgehäuse der Kraftmaschine an den Einlasskrümmer koppelt, geschlossen. Außerdem wird der Verschleiß der Kolbenventile in Reaktion auf die Angabe der PCV-Strömung, die höher als ein Schwellenwert ist, angegeben.The method further includes during an engine fueling condition after the first and second engine non-fueling conditions, adjusting an engine operating parameter based on both the indication of ambient humidity and the indication of PCV flow, where the engine operating parameter an amount of exhaust gas recirculation and/or an ignition and/or an amount of fuel injection and/or an air-fuel ratio of the engine. As such, an orifice coupling a crankcase of the engine to the intake manifold is closed during both the first and second engine non-fueling conditions. Additionally, spool valve wear is indicated in response to an indication of PCV flow being greater than a threshold.

In 7 ist die Auswirkung der PCV-Strömung auf die Feuchtigkeitsbestimmung gezeigt. Insbesondere zeigt die graphische Darstellung 700 eine beispielhafte Änderung des Pumpstroms eines Abgas-Sauerstoffsensors bei unterschiedlichen Bezugsspannungen. Die graphische Darstellung 700 stellt die DFSO-Bedingungen in der graphischen Darstellung 702, eine an den Sensor angelegte Bezugsspannung in der graphischen Darstellung 704 und einen ohne PCV-Strömung ausgegebenen Pumpstrom in der graphischen Darstellung 706 bezüglich des mit PCV-Strömung ausgegebenen Pumpstroms in der graphischen Darstellung 708 dar.In 7 the effect of PCV flow on moisture determination is shown. In particular, plot 700 shows an example change in pumping current of an exhaust gas oxygen sensor at different reference voltages. Graph 700 depicts DFSO conditions in graph 702, a reference voltage applied to the sensor in graph 704, and a pump current output with no PCV flow in graph 704 plot 706 relative to pump current output with PCV flow in plot 708.

Von t0 bis t5 kann ein DFSO-Ereignis der Kraftmaschine stattfinden (die graphische Darstellung 702). In Reaktion auf das DFSO-Ereignis bei t0 kann die an den AbgasSauerstoffsensor angelegte Bezugsspannung (Vref) zwischen einer höheren Spannung (wie z. B. 1080 mV) und einer niedrigeren Spannung (wie z. B. 450 mV) moduliert werden, wie in der graphischen Darstellung 704 gezeigt ist. Ein Pumpstrom (Ip), der durch den Sensor in Reaktion auf das Anlegen der Bezugsspannung ausgegeben wird, kann beobachtet werden. Die graphische Darstellung 706 (die dunklere Linie) zeigt die Änderung des Pumpstroms des Abgas-Sauerstoffsensors in Reaktion auf die Modulation der Bezugsspannung beim Fehlen irgendeiner PCV-Strömung, wie z. B. dann, wenn die Modulation bei offener Einlassdrosselklappe ausgeführt wird. Wie bei 710 gezeigt ist, wird beim Fehlen der PCV-Strömung eine kleinere Änderung des Pumpstroms (Delta-Ip 710) festgestellt, wobei Delta-Ip 710 einer Einlasssauerstoffkonzentration aufgrund der dissoziierten Wassermoleküle entspricht. Deshalb kann eine Umgebungsfeuchtigkeit während der DFSO-Bedingung aus dem Delta-Ip 710 abgeleitet werden.From t0 to t5, an engine DFSO event may occur (plot 702). In response to the DFSO event at t0, the reference voltage (Vref) applied to the exhaust gas oxygen sensor can be modulated between a higher voltage (such as 1080 mV) and a lower voltage (such as 450 mV), as in of plot 704 is shown. A pumping current (Ip) output by the sensor in response to the application of the reference voltage can be observed. Graph 706 (the darker line) shows the change in exhaust gas oxygen sensor pumping current in response to modulation of the reference voltage in the absence of any PCV flow, such as zero. B. when the modulation is performed with the intake throttle valve open. As shown at 710, in the absence of PCV flow, a minor change in pumping current (Delta-Ip 710) is noted, where Delta-Ip 710 corresponds to an inlet oxygen concentration due to the dissociated water molecules. Therefore, an ambient humidity during the DFSO condition can be inferred from the delta Ip 710 .

Die graphische Darstellung 708 (die hellere Linie) zeigt die Änderung des Pumpstroms des Abgas-Sauerstoffsensors in Reaktion auf die Modulation der Bezugsspannung beim Fehlen der PCV-Strömung, wie z. B. wenn die Modulation bei geschlossener Einlassdrosselklappe ausgeführt wird. Wie bei 712 gezeigt ist, wird beim Vorhandensein der PCV-Strömung eine größere Änderung des Pumpstroms (Delta-Ip 712) festgestellt, wobei Delta-Ip 712 einer Einlasssauerstoffkonzentration sowohl aufgrund der dissoziierten Wassermoleküle als auch aufgrund der dissoziierten CO₂-Moleküle von der Oxidation der PCV-Kohlenwasserstoffe am Abgassauerstoffsensor entspricht. Wie gesehen werden kann, besitzt das Vorhandensein der PCV-Strömung eine große Auswirkung auf die Ausgabe des Sensors, wobei deshalb eine beim Vorhandensein von PCV-Strömung basierend auf dem Delta-Ip 712 ausgeführte Feuchtigkeitsschätzung falsch eine höhere Umgebungsfeuchtigkeit als eine tatsächliche Umgebungsfeuchtigkeit schätzen kann. Wie in 4 erklärt ist, kann Delta-Ip 712 verwendet werden, um die PCV-Durchflussmenge in Erfahrung zu bringen. Spezifisch kann durch das Vergleichen von Delta-Ip 712 mit Delta-Ip 710 die Auswirkung der PCV-Strömung in Erfahrung gebracht werden und kann die PCV-Strömung abgeleitet werden. Spezifisch kann die PCV-Durchflussmenge als eine Funktion des Unterschieds zwischen Delta-Ip 712 und Delta-Ip 710 während der ausgewählten DFSO-Bedingungen in Erfahrung gebracht werden.Graph 708 (the lighter line) shows the change in exhaust gas oxygen sensor pumping current in response to modulation of the reference voltage in the absence of PCV flow, such as when PCV is flowing. B. when the modulation is performed with the intake throttle valve closed. As shown at 712, in the presence of PCV flow, a major change in pumping current (Delta-Ip 712) is noted, with Delta-Ip 712 being an inlet oxygen concentration due to both the dissociated water molecules and the dissociated CO ₂ molecules from oxidation corresponds to the PCV hydrocarbons at the exhaust oxygen sensor. As can be seen, the presence of PCV flow has a large impact on the output of the sensor, therefore a humidity estimation performed in the presence of PCV flow based on Delta Ip 712 may incorrectly estimate a higher ambient humidity than actual ambient humidity. As in 4 explained, Delta-Ip 712 can be used to learn the PCV flow rate. Specifically, by comparing Delta-Ip 712 to Delta-Ip 710, the impact of PCV flow can be learned and PCV flow can be derived. Specifically, the PCV flow rate may be learned as a function of the difference between delta Ip 712 and delta Ip 710 during the selected DFSO conditions.

Bei t5 kann die DFSO-Bedingung enden, kann die Kraftstoffbeaufschlagung der Zylinder wiederaufgenommen werden und kann die Ausgabe des Sensors nicht für die Feuchtigkeitsschätzung verwendet werden. Während der Bedingungen mit Kraftstoffbeaufschlagung kann die Ausgabe des Abgas-Sauerstoffsensors als solche für das Schätzen sowohl eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Abgase (wie in 3 erörtert ist) als auch eines Äthanolgehalts des in der Kraftmaschine verbrannten Kraftstoffs verwendet werden.At t5, the DFSO condition may end, cylinder fueling may resume, and the output of the sensor may not be used for humidity estimation. As such, during fueling conditions, the output of the exhaust gas oxygen sensor may be used for estimating both an air-fuel ratio of the exhaust gases (as in 3 discussed) as well as an ethanol content of the fuel combusted in the engine.

In einem Beispiel umfasst ein Kraftmaschinensystem eine Kraftmaschine mit einem Einlass- und einem Auslasskrümmer, einen Abgas-Sauerstoffsensor, der in dem Auslasskrümmer stromaufwärts eines Abgaskatalysators angeordnet ist, eine Einlassdrossel-klappe, die im Auslasskrümmer angeordnet ist, eine PCV-Öffnung, die konfiguriert ist, um die Kurbelgehäusegase von einem Kurbelgehäuse der Kraftmaschine dem Einlasskrümmer zuzuführen; und ein Steuersystem, das mit dem Sensor in Verbindung steht. Das Steuersystem enthält nichtflüchtige Anweisungen, um: während einer Kraftstoff-Schubabschaltung (DFSO) der Kraftmaschine die PCV-Öffnung zu schließen; die Einlassdrosselklappe vollständig zu öffnen; eine Bezugsspannung des Sensors zwischen einer ersten, niedrigeren Spannung und einer zweiten, höheren Spannung zu modulieren; und eine Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf einer ersten Änderung des Pumpstroms in Reaktion auf das Modulieren der Bezugsspannung zu erzeugen. Der Controller enthält ferner Anweisungen, um die PCV-Öffnung geschlossen aufrechtzuerhalten; die Einlassdrosselklappe vollständig zu schließen; die Bezugsspannung des Sensors erneut zu modulieren; und eine Angabe der PCV-Strömung in den Einlasskrümmer basierend auf einer zweiten Änderung des Pumpstroms in Reaktion auf das erneute Modulieren der Bezugsspannung bezüglich der ersten Änderung des Pumpstroms zu erzeugen. Dann kann während einer Bedingung mit Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine nach der Kraftmaschinen-DFSO der Controller die Abgasrückführung und/oder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Kraftmaschine und/oder die Zündung basierend auf der Umgebungsfeuchtigkeit einstellen.In one example, an engine system includes an engine having intake and exhaust manifolds, an exhaust gas oxygen sensor disposed in the exhaust manifold upstream of an exhaust catalyst, an intake throttle disposed in the exhaust manifold, a PCV port configured to deliver the crankcase gases from a crankcase of the engine to the intake manifold; and a control system in communication with the sensor. The control system includes non-transitory instructions to: close the PCV orifice during an engine fuel overrun shutoff (DFSO); fully open the intake throttle; modulate a reference voltage of the sensor between a first, lower voltage and a second, higher voltage; and generate an indication of ambient humidity based on a first change in pumping current in response to modulating the reference voltage. The controller also includes instructions to maintain the PCV opening closed; fully close the intake throttle; remodulate the reference voltage of the sensor; and generate an indication of PCV flow into the intake manifold based on a second change in pumping current in response to remodulating the reference voltage with respect to the first change in pumping current. Then, during an engine fueling condition after engine DFSO, the controller may adjust exhaust gas recirculation and/or engine air-fuel ratio and/or ignition based on ambient humidity.

Auf diese Weise kann eine Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit durch einen AbgasSauerstoffsensor während der DFSO-Bedingungen bei einer minimalen Auswirkung auf die Feuchtigkeitsschätzung von der PCV-Strömung genau erzeugt werden. Durch das Schließen der Drosselklappe während der DFSO-Bedingungen, wenn die Feuchtigkeit geschätzt wird, wird die PCV-Strömung der Kraftmaschine verringert und wird die Wirkung der Kohlenwasserstoffe der PCV-Strömung auf die Sensorausgabe verringert. Während derselben DFSO-Bedingungen kann durch das Modulieren der Bezugsspannung des Sensors sowohl bei offener Einlassdrosselklappe als auch bei geschlossener Einlassdrosselklappe die Änderung des Pumpstroms am Sensor vorteilhaft verwendet werden, um die PCV-Strömung zur Kraftmaschine in Erfahrung zu bringen. Dies ermöglicht nicht nur, dass die PCV-Strömung gemessen wird, sondern es ermöglicht außerdem eine frühe Identifikation des Verschleißes von Kraftmaschinenkomponenten und der Kraftmaschinenalterung, die zu einer Undichtigkeit der PCV-Kohlenwasserstoffe führen. Es können dann ein oder mehrere Betriebsparameter der Kraftmaschine in Reaktion auf die Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit und die Schätzung der PCV-Strömung eingestellt werden. Da eine DFSO während eines Fahrzyklus zahlreiche Male auftreten kann, kann im ganzen Fahrzyklus eine Messung der Umgebungsfeuchtigkeit mehrmals erzeugt werden und können ein oder mehrere Betriebsparameter der Kraftmaschine dementsprechend eingestellt werden, was ungeachtet der Fluktuationen der Umgebungsfeuchtigkeit zu einer optimierten Gesamtleistung der Kraftmaschine führt. Außerdem können die Betriebsparameter der Kraftmaschine in Reaktion auf die Umgebungsfeuchtigkeit ungeachtet einer Dauer der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine eingestellt werden, da eine Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit durch das Modulieren der Bezugsspannung in einem kurzen Zeitraum erzeugt werden kann, selbst wenn das Abgas nicht frei von restlichen Verbrennungsgasen ist.In this way, an estimate of ambient humidity can be accurately generated by an exhaust gas oxygen sensor during DFSO conditions with minimal impact on the humidity estimate from PCV flow. By closing the throttle during DFSO conditions when humidity is estimated, engine PCV flow is reduced and reduces the effect of PCV flow hydrocarbons on the sensor output. During the same DFSO conditions, by modulating the sensor's reference voltage with both the intake throttle open and the intake throttle closed, the change in pumping current at the sensor can be advantageously used to learn PCV flow to the engine. Not only does this allow PCV flow to be measured, but it also allows early identification of engine component wear and engine aging leading to PCV hydrocarbon leakage. One or more engine operating parameters may then be adjusted in response to the ambient humidity estimate and the PCV flow estimate. Because DFSO may occur numerous times during a drive cycle, a measurement of ambient humidity may be generated multiple times throughout the drive cycle and one or more engine operating parameters may be adjusted accordingly, resulting in optimized overall engine performance regardless of ambient humidity fluctuations. In addition, since an indication of ambient humidity can be generated by modulating the reference voltage in a short period of time, even when the exhaust gas is not free of residual combustion gases, engine operating parameters can be adjusted in response to ambient humidity regardless of a duration of engine non-fueling conditions is.

Claims

procedure after claim 1 , wherein opening the intake throttle comprises opening the intake throttle fully.

procedure after claim 1 wherein the exhaust gas sensor (126) is an exhaust gas oxygen sensor.

procedure after claim 1 , wherein modulating the reference voltage comprises toggling the reference voltage between a first, lower voltage and a second, higher voltage.

procedure after claim 1 , wherein indicating engine (10) degradation based on the estimated PCV flow comprises indicating engine (10) degradation based on the estimated PCV flow being greater than a threshold.

procedure after claim 5 wherein modulating the reference voltage of the exhaust gas sensor (126) with the intake throttle closed and with the intake throttle open, first modulating the reference voltage between the first and second voltages with the intake throttle open, then closing the intake throttle, and then modulating the reference voltage between the first and second Closed intake throttle voltage included.

procedure after claim 6 wherein estimating PCV flow based on outputs of the exhaust gas sensor (126) during modulating includes estimating PCV flow based on a difference between a first change in pumping current flowing through the exhaust gas sensor (126) during modulating with the intake throttle open is output, and a second change in pumping current output by the exhaust gas sensor (126) during the modulating with the intake throttle closed.

procedure after claim 7 , further comprising generating an indication of ambient humidity based on an output of the exhaust gas sensor (126) when the intake throttle is open.

procedure after claim 8 , further comprising adjusting an operating parameter of the engine (10) based on the indication of ambient humidity and the estimated PCV flow.

procedure after claim 9 , wherein the engine operating parameter (10) comprises an amount of exhaust gas recirculation and wherein adjusting an amount of exhaust gas recirculation includes decreasing the amount of exhaust gas recirculation in response to an indication of higher ambient humidity and/or an indication of PCV flow higher than a Threshold is included.

procedure after claim 1 wherein the non-fueling conditions of the engine (10) include fuel deceleration shut-off (DFSO).

A method for an engine (10), comprising: during a first non-fueling condition of the engine (10), opening an intake throttle, modulating a reference voltage of an exhaust oxygen sensor, and experiencing a first change in sensor output during the modulating; during a second non-fueling condition of the engine (10), closing the intake throttle, modulating the reference voltage of the exhaust gas oxygen sensor, and experiencing a second change in the sensor output during the modulating; and generating an indication of PCV flow based on the first change relative to the second change.

procedure after claim 12 wherein the first change in sensor output is a first change in pumping current output by the exhaust gas oxygen sensor during open intake throttle modulation and wherein the second change in sensor output is a second change in pumping current output by the exhaust gas oxygen sensor during closed intake throttle modulation .

procedure after Claim 13 , further comprising generating an indication of ambient humidity based on the first change but not the second change in sensor output.

procedure after Claim 14 wherein the first change is a first average change and wherein generating an indication of ambient humidity based on the first change during the first non-fueling condition comprises: generating a change in pumping current for each modulation; averaging the change in pump current; and generating an indication of ambient humidity based on the average of the change in pumping current.

procedure after claim 15 Further comprising during an engine (10) fueling condition subsequent to the first and second engine (10) non-fueling conditions, adjusting an operating parameter of the engine (10) based on both the ambient humidity indication and the PCV indication - flow, wherein the operating parameter of the engine (10) comprises an amount of exhaust gas recirculation and/or an ignition and/or a fuel injection amount and/or an air-fuel ratio of the engine (10).

procedure after claim 12 wherein during both the first and second non-fueling conditions of the engine (10), an opening coupling a crankcase of the engine (10) to the intake manifold is closed.

procedure after Claim 17 , further comprising indicating wear of the spool valves in response to the indication of PCV flow being greater than a threshold.

An engine system (100) comprising: an engine (10) having intake and exhaust manifolds; an exhaust gas oxygen sensor disposed in the exhaust manifold upstream of an exhaust gas catalyst; an intake throttle disposed in the exhaust manifold; a PCV port configured to deliver the crankcase gases from a crankcase of the engine (10) to the intake manifold; and a control system in communication with the exhaust gas oxygen sensor, the control system including non-transitory instructions to: during a fuel overrun shutoff (DFSO) of the engine (10), close the PCV orifice; fully open the intake throttle; modulate a reference voltage of the exhaust gas oxygen sensor between a first, lower voltage and a second, higher voltage; and generate an indication of ambient humidity based on a first change in pumping current in response to modulating the reference voltage.

Engine system (100) according to claim 19 , wherein the controller further includes instructions to: maintain the PCV opening closed; fully close the intake throttle; remodulate the reference voltage of the exhaust gas oxygen sensor; and generate an indication of PCV flow into the intake manifold based on a second change in pumping current in response to remodulating the reference voltage with respect to the first change in pumping current; during an engine (10) fueling condition after engine DFSO, adjust at least one of exhaust gas recirculation and engine (10) air-fuel ratio and ignition based on ambient humidity.