DE102014221524A1 - Verfahren zum Schätzen einer Kondensationseinlagerung in einem Ladeluftkühler mit einem Einlasssauerstoffsensor - Google Patents

Verfahren zum Schätzen einer Kondensationseinlagerung in einem Ladeluftkühler mit einem Einlasssauerstoffsensor Download PDF

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Abstract

Es sind Verfahren und Systeme zum Schätzen der Wassereinlagerung in einem Ladeluftkühler (CAC) vorgesehen. Bei einem Beispiel kann einer sich im CAC ansammelnden Wassermenge eine Ausgabe eines hinter dem CAC angeordneten Sauerstoffsensors und die Umgebungsfeuchtigkeit zugrunde gelegt werden. Ferner können Verbrennungsmotorbetätigungselemente eingestellt werden, um Kondensat aus dem CAC abzuführen und/oder die Kondensatbildung auf der Grundlage der Wassermenge innerhalb des CAC zu verringern.

Description

  • Mit einem Turbolader versehene und turbogeladene Verbrennungsmotoren können dafür ausgelegt sein, in den Verbrennungsmotor eintretende Umgebungsluft zu komprimieren, um die Leistung zu erhöhen. Die Kompression der Luft kann eine Erhöhung der Lufttemperatur hervorrufen, so dass ein Intercooler oder ein Ladeluftkühler (CAC) verwendet werden kann, um die erwärmte Luft abzukühlen und dadurch ihre Dichte zu erhöhen und ferner die mögliche Leistung des Verbrennungsmotors zu erhöhen. Im CAC kann sich Kondensat bilden, wenn die Umgebungslufttemperatur abnimmt, oder während feuchter oder regnerischer Wetterbedingungen, wobei die Ansaugluft bis unter den Wassertaupunkt abgekühlt wird. Kondensat kann sich am Boden des CAC oder in den inneren Durchgängen und Kühlwicklungen sammeln. Unter bestimmten Luftflussbedingungen kann Kondensat aus dem CAC austreten und als Wassertröpfchen in einen Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors eintreten. Falls zu viel Kondensat vom Verbrennungsmotor aufgenommen wird, können Fehlzündungen und/oder eine Verbrennungsinstabilität des Verbrennungsmotors auftreten.
  • Andere Versuche zum Adressieren von Verbrennungsmotorfehlzündungen durch Kondensataufnahme umfassen das Vermeiden einer Kondensatansammlung. Bei einem Beispiel kann die Kühleffizienz des CAC verringert werden, um die Kondensatbildung zu verringern. Die vorliegenden Erfinder haben jedoch potenzielle Probleme mit solchen Verfahren erkannt. Insbesondere kann sich noch immer Kondensat im Laufe der Zeit ansammeln, auch wenn einige Verfahren die Kondensatbildung im CAC verringern oder verlangsamen können. Falls diese Ansammlung nicht unterbrochen werden kann, kann die Aufnahme des Kondensats während einer Beschleunigung Fehlzündungen des Verbrennungsmotors hervorrufen. Zusätzlich können bei einem anderen Beispiel Verbrennungsmotorbetätigungselemente eingestellt werden, um die Verbrennungsstabilität während der Kondensataufnahme zu erhöhen. Bei einem Beispiel kann die Kondensataufnahme auf einer Massenluftflussrate und der Kondensatmenge im CAC beruhen. Diese Parameter können die Wassermenge in der aus dem CAC austretenden und in den Ansaugkrümmer eintretenden Ladeluft jedoch nicht genau widerspiegeln. Daher können noch immer Fehlzündungen und/oder eine instabile Verbrennung des Verbrennungsmotors auftreten.
  • Bei einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren zum Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen auf der Grundlage der Wassereinlagerung an einem Ladeluftkühler (CAC) adressiert werden, wobei die Wassereinlagerung auf einer Ausgabe eines hinter dem CAC angeordneten Sauerstoffsensors und der Umgebungsfeuchtigkeit beruht. Insbesondere kann der Sauerstoffsensor an einem Ausgang des CAC angeordnet werden. Eine Verbrennungsmotorsteuereinrichtung kann die Ausgabe des Sauerstoffsensors verwenden, um die Wassereinlagerung am CAC zu bestimmen. Bei einem Beispiel kann die Wassereinlagerung eine oder mehrere von einer eingelagerten Wassermenge und einer Wassereinlagerungsrate (beispielsweise der Wasseransammlungsrate innerhalb des CAC) umfassen. Die Verbrennungsmotorsteuereinrichtung kann dann ansprechend auf bestimmte Wassereinlagerungswerte den Verbrennungsmotorbetrieb einstellen, um die Verbrennungsstabilität zu erhöhen, die Kondensatbildung im CAC zu verringern und/oder Kondensat aus dem CAC abzuführen. Dadurch kann die Kondensatbildung innerhalb des CAC verringert werden und können Fehlzündungen und die Verbrennungsinstabilität des Verbrennungsmotors infolge der Wasseraufnahme verringert werden.
  • Es sei bemerkt, dass die vorstehende Kurzfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung weiter beschrieben werden. Es ist nicht vorgesehen, dass sie Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands identifiziert, dessen Schutzumfang ausschließlich durch die der detaillierten Beschreibung folgenden Ansprüche definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementationen beschränkt, die irgendwelche der vorstehend oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnten Nachteile lösen.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines als Beispiel dienenden Verbrennungsmotorsystems mit einem Ladeluftkühler.
  • 2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Sauerstoffsensors zur Bestimmung der Wassereinlagerung an einem Ladeluftkühler.
  • 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen des Verbrennungsmotorbetriebs auf der Grundlage der Wassereinlagerung an einem Ladeluftkühler.
  • 4 zeigt Graphiken, welche als Beispiel dienende Einstellungen des Verbrennungsmotorbetriebs auf der Grundlage der Wassereinlagerung an einem Ladeluftkühler veranschaulichen.
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Schätzen der Wassereinlagerung in einem Ladeluftkühler (CAC) in einem Verbrennungsmotorsystem in der Art des Systems aus 1. Ein erster Sauerstoffsensor kann an einem Ausgang des CAC angeordnet sein. Bei einem Beispiel kann der Sauerstoffsensor ein Einlasssauerstoffsensor mit einer veränderlichen Spannung sein, der zwischen einem Veränderliche-Spannung-(VVs)-Modus und einem Basismodus arbeiten kann. Ein Verfahren zum Betreiben des ersten Sauerstoffsensors zur Bestimmung der Wassereinlagerung am CAC ist in 2 dargestellt. Insbesondere kann die eingelagerte Wassermenge oder die innerhalb des CAC angesammelte Wassermenge auf der Grundlage einer Ausgabe des ersten Sauerstoffsensors und der Umgebungsfeuchtigkeit bestimmt werden. Der erste Sauerstoffsensor kann von einem zweiten Einlasssauerstoffsensor, der innerhalb des Ansaugkrümmers angeordnet ist, um den EGR-Fluss zu bestimmen, verschieden sein. Eine Verbrennungsmotorsteuereinrichtung kann den Verbrennungsmotorbetrieb auf der Grundlage der eingelagerten Wassermenge einstellen, wie in 3 dargestellt ist. Das Einstellen des Verbrennungsmotorbetriebs kann das Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen zur Verringerung der Kühleffizienz des CAC, das Abführen von Kondensat aus dem CAC und/oder das Erhöhen der Verbrennungsstabilität während der Aufnahme von Wasser durch den Verbrennungsmotor einschließen. Die 4A–B zeigen als Beispiel dienende Verbrennungsmotorbetätigungselementeinstellungen auf der Grundlage der Wassereinlagerung am CAC. Auf diese Weise kann die Anordnung eines ersten Sauerstoffsensors am Ausgang des CAC die Bestimmung der Kondensateinlagerung im CAC ermöglichen. Verbrennungsmotorbetätigungselementeinstellungen auf der Grundlage der Kondensateinlagerung können dann die Kondensatbildung im CAC verringern, die Verbrennungsstabilität während des Abführens des Kondensats aus dem CAC erhöhen und/oder die Wassereinlagerung innerhalb des CAC verringern.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines als Beispiel dienenden Verbrennungsmotors 10, der in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Der Verbrennungsmotor 10 ist mit vier Zylindern oder Verbrennungskammern 30 dargestellt. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann jedoch auch eine andere Anzahl von Zylindern verwendet werden. Der Verbrennungsmotor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das eine Steuereinrichtung 12 aufweist, und durch eine Eingabe von einem Fahrzeugbediener 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel weist die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP auf. Jede Verbrennungskammer (beispielsweise Zylinder) 30 des Verbrennungsmotors 10 kann Verbrennungskammerwände mit einem darin angeordneten Kolben (nicht dargestellt) aufweisen. Die Kolben können mit einer Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem 150 mit wenigstens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlasser über ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang des Verbrennungsmotors 10 zu ermöglichen. Die Kurbelwelle 40 kann auch für das Antreiben einer Lichtmaschine (in 1 nicht dargestellt) verwendet werden.
  • Ein Verbrennungsmotorabtriebsdrehmoment kann auf einen Drehmomentwandler (nicht dargestellt) übertragen werden, um das Automatikgetriebesystem 150 anzutreiben. Ferner können eine oder mehrere Kupplungen, einschließlich einer Vorwärtskupplung 154, eingerückt werden, um das Kraftfahrzeug anzutreiben. Bei einem Beispiel kann der Drehmomentwandler als eine Komponente des Getriebesystems 150 bezeichnet werden. Ferner kann das Getriebesystem 150 mehrere Gangkupplungen 152 aufweisen, die bei Bedarf eingerückt werden können, um mehrere feste Getriebegangverhältnisse zu aktivieren. Insbesondere kann das Getriebe durch Einstellen des Einrückens der mehreren Gangkupplungen 152 zwischen einem höheren Gang (d.h. einem Gang mit einem niedrigeren Gangverhältnis) und einem niedrigeren Gang (d.h. einem Gang mit einem höheren Gangverhältnis) geschaltet werden. Dabei ermöglicht die Gangverhältnisdifferenz eine niedrigere Drehmomentvervielfachung über das Getriebe, wenn es sich im höheren Gang befindet, während sie eine höhere Drehmomentvervielfachung über das Getriebe ermöglicht, wenn es sich im niedrigeren Gang befindet. Das Fahrzeug kann vier verfügbare Gänge haben, wobei der Getriebegang vier (der vierte Getriebegang) der höchste verfügbare Gang ist und der Getriebegang eins (der erste Getriebegang) der niedrigste verfügbare Gang ist. Gemäß anderen Ausführungsformen kann das Fahrzeug mehr oder weniger als vier verfügbare Gänge haben. Wie hier dargelegt, kann eine Steuereinrichtung den Getriebegang ändern (beispielsweise den Getriebegang hochschalten oder herunterschalten), um den Betrag des über das Getriebe und den Drehmomentwandler auf die Fahrzeugräder 156 übertragenen Drehmoments (d.h. das Verbrennungsmotorwellenabtriebsdrehmoment) einzustellen.
  • Wenn das Getriebe zu einem niedrigeren Gang schaltet, nimmt die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit (Ne oder RPM) zu, wodurch der Verbrennungsmotorluftfluss erhöht wird. Ein durch den sich drehenden Verbrennungsmotor erzeugtes Ansaugkrümmervakuum kann bei der höheren RPM erhöht werden. Bei einigen Beispielen kann, wie nachstehend weiter erörtert wird, ein Herunterschalten verwendet werden, um den Verbrennungsmotorluftfluss zu erhöhen und in einem Ladeluftkühler (CAC) 80 angesammeltes Kondensat abzuführen.
  • Die Verbrennungskammern 30 können Ansaugluft vom Ansaugkrümmer 44 empfangen und Verbrennungsgase über einen Abgaskrümmer 46 zu einem Abgasdurchgang 48 ausstoßen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Abgaskrümmer 46 können über jeweilige Ansaugventile und Abgasventile (nicht dargestellt) selektiv mit der Verbrennungskammer 30 kommunizieren. Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehr Ansaugventile und/oder zwei oder mehr Abgasventile aufweisen.
  • Kraftstoffeinspritzer 50 sind wie dargestellt direkt mit der Verbrennungskammer 30 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zur Pulsbreite des von der Steuereinrichtung 12 empfangenen Signals FPW direkt darin einzuspritzen. Auf diese Weise stellt der Kraftstoffeinspritzer 50 eine so genannte Direkteinspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskammer 30 bereit, es ist jedoch zu verstehen, dass auch eine Saugrohreinspritzung möglich ist. Kraftstoff kann dem Kraftstoffeinspritzer 50 durch ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) zugeführt werden, welches einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffzuteiler aufweist.
  • Bei einem als Zündung bezeichneten Prozess wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel in der Art einer Zündkerze 52 gezündet, was zu einer Verbrennung führt. Die Funkenzündzeitsteuerung kann so gesteuert werden, dass die Zündung vor (vorgezogen) oder nach (verzögert) der vom Hersteller spezifizierten Zeit geschieht. Beispielsweise kann die Zündzeitsteuerung gegenüber der Maximales-Bremsdrehmoment-(MBT)-Zeitsteuerung verzögert werden, um das Verbrennungsmotorklopfen zu steuern, oder unter Bedingungen einer hohen Feuchtigkeit vorgezogen werden. Insbesondere kann die MBT-Zeitsteuerung vorgezogen werden, um der langsamen Verbrennungsrate Rechnung zu tragen. Bei einem Beispiel kann die Zündung während eines Einsetzens verzögert werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann eine Kompressionszündung verwendet werden, um den eingespritzten Kraftstoff zu zünden.
  • Der Ansaugkrümmer 44 kann Ansaugluft von einem Ansaugdurchgang 42 empfangen. Der Ansaugdurchgang 42 weist eine Drossel 21 mit einer Drosselplatte 22 zum Regeln des Flusses zum Ansaugkrümmer 44 auf. Bei diesem bestimmten Beispiel kann die Position (TP) der Drosselplatte 22 durch die Steuereinrichtung 12 geändert werden, um eine elektronische Drosselsteuerung (ETC) zu ermöglichen. Auf diese Weise kann die Drossel 21 betätigt werden, um die den Verbrennungskammern 30 bereitgesellte Ansaugluft zu ändern. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 12 die Drosselplatte 22 einstellen, um eine Öffnung der Drossel 21 zu vergrößern. Durch Vergrößern der Öffnung der Drossel 21 kann die dem Ansaugkrümmer 44 zugeführte Luftmenge vergrößert werden. Bei einem alternativen Beispiel kann die Öffnung der Drossel 21 verringert werden, oder sie kann vollständig geschlossen werden, um den Luftfluss zum Ansaugkrümmer 44 zu unterbrechen. Gemäß einigen Ausführungsformen können zusätzliche Drosseln im Ansaugdurchgang 42 vorhanden sein, wie eine Drossel hinter einem Kompressor 60 (nicht dargestellt).
  • Ferner kann gemäß den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführungs-(EGR)-System einen gewünschten Teil des Abgases über einen EGR-Durchgang in der Art des Hochdruck-EGR-Durchgangs 140 vom Abgasdurchgang 48 zum Ansaugdurchgang 42 leiten. Die dem Ansaugdurchgang 42 bereitgestellte EGR-Menge kann durch die Steuereinrichtung 12 über ein EGR-Ventil in der Art des Hochdruck-EGR-Ventils 142 geändert werden. Unter einigen Bedingungen kann das EGR-System verwendet werden, um die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemisches innerhalb der Verbrennungskammer zu regeln. 1 zeigt ein Hochdruck-EGR-System, wobei die EGR von einer Stelle vor einer Turbine eines Turboladers durch den EGR-Durchgang 140 zu einer Stelle hinter einem Kompressor eines Turboladers geleitet wird. 1 zeigt auch ein Niederdruck-EGR-System, wobei die EGR von einer Stelle hinter der Turbine eines Turboladers durch den Niederdruck-EGR-Durchgang 157 zu einer Stelle vor einem Kompressor eines Turboladers geleitet wird. Ein Niederdruck-EGR-Ventil 155 kann die dem Ansaugdurchgang 42 bereitgestellte EGR-Menge steuern. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Verbrennungsmotor sowohl ein Hochdruck-EGR-System als auch ein Niederdruck-EGR-System aufweisen, wie in 1 dargestellt ist. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Verbrennungsmotor entweder ein Niederdruck-EGR-System oder ein Hochdruck-EGR-System aufweisen. Im Betrieb kann das EGR-System die Bildung von Kondensat aus der Druckluft herbeiführen, insbesondere wenn die Druckluft durch den Ladeluftkühler gekühlt wird, wie nachstehend in weiteren Einzelheiten beschrieben wird.
  • Der Verbrennungsmotor 10 kann ferner eine Kompressionsvorrichtung in der Art eines Turboladers oder Laders aufweisen, welche wenigstens einen entlang dem Ansaugdurchgang 42 angeordneten Kompressor 60 aufweist. Für einen Turbolader kann der Kompressor 60 zumindest teilweise, beispielsweise über eine Welle oder eine andere Kopplungsanordnung, durch eine Turbine 62 angetrieben werden. Die Turbine 62 kann entlang dem Abgasdurchgang 48 angeordnet sein. Es können verschiedene Anordnungen für das Antreiben des Kompressors vorgesehen sein. Für einen Lader kann der Kompressor 60 zumindest teilweise durch den Verbrennungsmotor und/oder eine elektrische Maschine angetrieben werden und möglicherweise keine Turbine aufweisen. Demgemäß kann der einem oder mehreren Zylindern des Verbrennungsmotors über einen Turbolader oder Lader bereitgestellte Kompressionsbetrag durch die Steuereinrichtung 12 geändert werden.
  • Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform kann der Kompressor 60 in erster Linie durch die Turbine 62 angetrieben werden. Die Turbine 62 kann durch Abgase angetrieben werden, die durch den Abgasdurchgang 48 hindurchströmen. Demgemäß kann die Antriebsbewegung der Turbine 62 den Kompressor 60 antreiben. Dabei kann die Geschwindigkeit des Kompressors 60 auf der Geschwindigkeit der Turbine 62 beruhen. Wenn die Geschwindigkeit des Kompressors 60 zunimmt, kann dem Ansaugkrümmer 44 durch den Ansaugdurchgang 42 eine höhere Verstärkung bereitgestellt werden.
  • Ferner kann der Abgasdurchgang 48 eine Ladedruckregelklappe 26 aufweisen, um Abgas von der Turbine 62 abzuleiten. Zusätzlich kann der Ansaugdurchgang 42 ein Kompressor-Nebenschluss- oder -rückführungsventil (CRV) 27 aufweisen, das dafür ausgelegt ist, Ansaugluft um den Kompressor 60 herum umzuleiten. Die Ladedruckregelklappe 26 und/oder das CRV 27 können durch die Steuereinrichtung 12 gesteuert werden, um sie beispielsweise zu öffnen, wenn ein niedrigerer Aufladedruck erwünscht ist. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 12 ansprechend auf ein Kompressorpumpen oder ein mögliches Kompressorpumpereignis das CRV 27 öffnen, um den Druck am Ausgang des Kompressors 60 zu verringern. Dies kann das Kompressorpumpen verringern oder unterbrechen.
  • Der Ansaugdurchgang 42 kann ferner einen Ladeluftkühler (CAC) 80 (beispielsweise einen Intercooler) aufweisen, um die Temperatur der turbogeladenen oder aufgeladenen Ansauggase zu verringern. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der CAC 80 ein Luft-Luft-Wärmetauscher sein. Gemäß anderen Ausführungsformen kann der CAC 80 ein Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher sein. Der CAC 80 kann auch einen CAC mit veränderlichem Volumen sein. Heiße Ladeluft (aufgeladene Luft) vom Kompressor 60 tritt in den Eingang des CAC 80 ein, kühlt ab, während sie durch den CAC läuft, und tritt dann aus, um durch die Drossel 21 hindurchzulaufen, und tritt dann in den Verbrennungsmotoransaugkrümmer 44 ein. Ein Umgebungsluftstrom von außerhalb des Fahrzeugs kann durch ein vorderes Ende des Fahrzeugs in den Verbrennungsmotor 10 eintreten und durch den CAC hindurchströmen, um das Kühlen der Ladeluft zu unterstützen. Kondensat kann sich bilden und sich im CAC ansammeln, wenn die Umgebungslufttemperatur abnimmt, oder während feuchter und regnerischer Wetterbedingungen, wobei die Ladeluft bis unter die Taupunkttemperatur des Wassers abgekühlt wird. Wenn die in den CAC eintretende Ladeluft aufgeladen ist (beispielsweise Aufladedruck und/oder CAC-Druck größer als der Atmosphärendruck), kann sich ein Kondensat bilden, falls die CAC-Temperatur unter die Taupunkttemperatur abfällt. Wenn die Ladeluft rückgeführte Abgase enthält, kann das Kondensat sauer werden und das CAC-Gehäuse korrodieren. Die Korrosion kann im Fall von Wasser-Luft-Kühlern zu Lecks zwischen der Luftladung, der Atmosphäre und möglicherweise dem Kühlmittel führen. Falls sich ein Kondensat im CAC ansammelt, kann es ferner während Zeiten eines erhöhten Flusses vom Verbrennungsmotor aufgenommen werden. Dadurch können eine instabile Verbrennung und/oder Fehlzündungen des Verbrennungsmotors auftreten.
  • Der Verbrennungsmotor 10 kann ferner einen oder mehrere im Ansaugdurchgang 42 angeordnete Sauerstoffsensoren aufweisen. Dabei können der eine oder die mehreren Sauerstoffsensoren als Einlasssauerstoffsensoren bezeichnet werden. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist ein erster Sauerstoffsensor 162 hinter dem CAC 80 angeordnet. Bei einem Beispiel kann der erste Sauerstoffsensor 162 an einem Ausgang des CAC 80 angeordnet sein. Dabei kann der erste Sauerstoffsensor 162 hier als CAC-Ausgangssauerstoffsensor bezeichnet werden. Bei einem anderen Beispiel kann der erste Sauerstoffsensor 162 hinter dem Ausgang des CAC 80 angeordnet sein. Gemäß einigen Ausführungsformen, wie in 1 dargestellt ist, kann ein optionaler zweiter Sauerstoffsensor 164 im Ansaugkrümmer 44 angeordnet sein. Wie nachstehend beschrieben wird, kann der zweite Sauerstoffsensor 164 für die Schätzung des EGR-Flusses verwendet werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der zweite Sauerstoffsensor 164 im Ansaugdurchgang 42 hinter dem Kompressor 60 und dem EGR-Durchgang 140 (oder dem EGR-Durchgang 157, falls der Verbrennungsmotor nur eine Niederdruck-EGR aufweist) angeordnet sein. Gemäß anderen Ausführungsformen kann ein dritter Sauerstoffsensor am Eingang des CAC angeordnet sein.
  • Einlasssauerstoffsensoren 162 und/oder 164 können ein beliebiger geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Angabe der Sauerstoffkonzentration der Ladeluft (beispielsweise der durch den Ansaugdurchgang 42 strömenden Luft) sein, wie ein linearer Sauerstoffsensor, ein Einlass-UEGO-(universeller oder Weitbereichs-Abgassauerstoff)-Sensor, ein Zweizustandssauerstoffsensor usw. Bei einem Beispiel können die Einlasssauerstoffsensoren 162 und/oder 164 ein Einlasssauerstoffsensor mit einem erwärmten Element als das Messelement sein. Während des Betriebs kann ein Pumpstrom des Einlasssauerstoffsensors einen Sauerstoffanteil im Gasfluss angeben.
  • Bei einem anderen Beispiel kann der Einlasssauerstoffsensor 162 und/oder 164 ein Veränderliche-Spannung-(Veränderliche-Vs- oder VVs)-Einlasssauerstoffsensor sein, wobei eine Referenzspannung des Sensors zwischen einer niedrigeren Spannung oder Basisspannung, bei der Sauerstoff detektiert wird, und einer höheren Spannung, bei der Wassermoleküle im Gasfluss dissoziiert werden, moduliert werden kann. Beispielsweise kann der Einlasssauerstoffsensor während des Basisbetriebs bei der Basisreferenzspannung arbeiten. Bei der Basisreferenzspannung kann das erwärmte Element des Sensors, wenn der Sensor auf Wasser trifft, das Wasser verdampfen und es als einen lokalen Dampf oder Verdünner messen. Dieser Betriebsmodus kann hier als Basismodus bezeichnet werden. Der Einlasssauerstoffsensor kann auch in einem zweiten Modus arbeiten, in dem die Referenzspannung auf eine zweite Referenzspannung erhöht wird. Die zweite Referenzspannung kann höher als die Basisreferenzspannung sein. Der Betrieb des Einlasssauerstoffsensors bei der zweiten Referenzspannung kann hier als Veränderliche-Vs-(VVs)-Modus bezeichnet werden. Wenn der Einlasssauerstoffsensor im VVs-Modus arbeitet, dissoziiert das erwärmte Element des Sensors Wasser in der Luft und misst anschließend die Wasserkonzentration. In diesem Modus kann der Pumpstrom des Sensors einen Sauerstoffanteil im Gasfluss plus einem Sauerstoffanteil von dissoziierten Wassermolekülen angeben. Falls die Referenzspannung jedoch weiter erhöht wird, können zusätzliche Moleküle, wie CO2, dissoziiert werden, und der Sauerstoff von diesen Molekülen kann auch durch den Sensor gemessen werden. Bei einem nicht einschränkenden Beispiel kann die untere Basisreferenzspannung 450 mV und mehr betragen und kann die zweite Referenzspannung größer als 950 mV sein. Beim in 2 vorgestellten Verfahren kann zum Bestimmen eines Wasseranteils in der Ladeluft die zweite Referenzspannung jedoch niedriger gehalten werden als eine Spannung, bei der CO2 auch dissoziiert werden kann. Auf diese Weise kann die zweite Referenzspannung so eingestellt werden, dass nur Sauerstoff von Wasser (und nicht CO2) im VVs-Modus gemessen werden kann.
  • Der erste Sauerstoffsensor 162 kann verwendet werden, um die Kondensat- oder Wassereinlagerung am CAC 80 zu schätzen. Wie nachstehend mit Bezug auf 2 erörtert wird, kann die Sauerstoffkonzentration in der Luft, die den CAC 80 verlässt (beispielsweise durch den ersten Sauerstoffsensor 162 bestimmt), verwendet werden, um eine Wasserkonzentration innerhalb des CAC 80 zu bestimmen. Es können verschiedene Verfahren verwendet werden, um Wasser im CAC 80 zu schätzen. Beispielsweise kann der Einlasssauerstoffsensor einen Sauerstoffanteil in der Ladeluft messen und dann einen Wasseranteil in der Ladeluft unter Verwendung eines Verdünnungsverfahrens schätzen. Falls der Einlasssauerstoffsensor ein VVs-Einlasssauerstoffsensor ist, kann der Sensor einen Wasseranteil in der Ladeluft unter Verwendung eines Dissoziationsverfahrens schätzen (wobei beispielsweise im VVs-Modus gearbeitet wird und zwischen einer Basisreferenzspannung und einer höheren zweiten Referenzspannung moduliert wird). Diese beiden Verfahren zum Messen und/oder Schätzen eines Wasseranteils in der Ladeluft werden nachstehend weiter erörtert.
  • Ein erstes Verfahren zum Schätzen von Wasser in der Ladeluft unter Verwendung eines Einlasssauerstoffsensors schließt das Verdünnungsverfahren ein. Wenn das Verdünnungsverfahren verwendet wird, kann der Einlasssauerstoffsensor bei der Basisreferenzspannung im Basismodus betrieben werden. Bei einem Beispiel kann die Basisreferenzspannung 450 mV betragen. Bei einem anderen Beispiel kann die Basisreferenzspannung eine größere oder kleinere Spannung als 450 mV sein. Der Einlasssauerstoffsensor kann eine Messung nehmen und einen Sauerstoffanteil im Gas (beispielsweise Ansaug- oder Ladeluft) auf der Grundlage eines Pumpstroms des Sensors bestimmen. Dann kann ein Vergleich zwischen der gemessenen Sauerstoffkonzentration und dem Luftanteil verwendet werden, um den Wasseranteil als eine Verdünnung in der Ladeluft zu bestimmen. Das Verdünnungsverfahren kann eine ungenaue Wasserschätzung ergeben, falls die Verdünnung andere Substanzen als Wasser, wie EGR und/oder Kraftstoffdampf, enthält.
  • Ein zweites Verfahren zum Schätzen von Wasser in der Ladeluft unter Verwendung eines Einlasssauerstoffsensors schließt das Dissoziationsverfahren ein. Insbesondere kann für das Dissoziationsverfahren ein VVs-Einlasssauerstoffsensor im VVs-Modus arbeiten, wobei die Referenzspannung von einer Basisreferenzspannung auf die höhere zweite Referenzspannung erhöht wird. Bei einem Beispiel kann die zweite Referenzspannung 950 mV betragen. Bei einem anderen Beispiel kann die zweite Referenzspannung eine Spannung größer als 950 mV sein. Die zweite Referenzspannung kann jedoch bei einer Spannung gehalten werden, die kleiner als die Spannung ist, bei der CO2 durch den Sensor dissoziiert wird. Im VVs-Modus dissoziiert der Einlasssauerstoffsensor das Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff und misst den Sauerstoffanteil anhand dissoziierter Wassermoleküle zusätzlich zum Sauerstoffanteil im Gas. Durch Bilden der Differenz zwischen den Messungen bei der zweiten Referenzspannung und der Basisreferenzspannung kann eine Schätzung der Gesamtwasserkonzentration in der Ladeluft bestimmt werden. Zusätzlich kann bei jeder Temperaturbedingung am Ausgang des CAC eine andere Menge gesättigten Wassers erzeugt werden. Falls das Sättigungswasser bei der CAC-Ausgangstemperaturbedingung bekannt ist (beispielsweise in einer in der Steuereinrichtung gespeicherten Nachschlagetabelle) kann die Steuereinrichtung 12 diesen Wert von der durch den Einlasssauerstoffsensor gemessenen Gesamtwasserkonzentration subtrahieren, um einen Wasseranteil in der Ladeluft in Form von Wassertröpfchen zu bestimmen. Beispielsweise kann das Sättigungswasser bei der CAC-Ausgangstemperaturbedingung eine Wassermasse bei der Sättigungsdampfdruckbedingung am CAC-Ausgang einschließen. Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung einen Anteil flüssigen Wassers in der Ladeluft, die aus dem CAC austritt, anhand Messungen des Einlasssauerstoffsensors bestimmen.
  • Zusätzlich kann bei beiden Verfahren (beispielsweise Verdünnung und Dissoziation) zum Schätzen von Wasser in der aus dem CAC austretenden Ladeluft die Sauerstoffkonzentrationsmessung vom Einlasssauerstoffsensor (IAO2) (beispielsweise Sensorausgabe des ersten Sauerstoffsensors 162) auf der Grundlage zusätzlicher Verdünnungen in der Ladeluft in der Art von Absaugdämpfen (beispielsweise von Kraftstoffkanisterabsaugereignissen) eines positiven Kurbelgehäuseventilationsflusses (PCV) oder dergleichen, eingestellt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen können Korrekturfaktoren für den Absaug- und/oder PCV-Strom für verschiedene Verbrennungsmotorbedingungen vorbestimmt werden. Die Korrekturfaktoren können dann verwendet werden, um die Ausgabe des IAO2 einzustellen, bevor die Wasserkonzentration geschätzt wird. Dadurch kann jede Verringerung der Sauerstoffkonzentration von einem Absaug- oder PCV-Strom mit dem Korrekturfaktor korrigiert werden. Dies kann zu einer genaueren Wasserschätzung führen.
  • Zusätzlich kann durch Bilden einer Differenz zwischen einer Schätzung des in den CAC eintretenden Wassers und dem aus dem CAC austretenden Wasser (durch die Ausgabe des ersten Sauerstoffsensors 162 bestimmt) die innerhalb des CAC eingelagerte (beispielsweise sich ansammelnde) Wassermenge bestimmt werden. Die in den CAC eintretende Wassermenge kann durch die Umgebungsfeuchtigkeit angenähert werden. Bei einem Beispiel kann die Umgebungsfeuchtigkeit mit einem Umgebungsfeuchtigkeitssensor gemessen werden. Bei einem anderen Beispiel kann die Umgebungsfeuchtigkeit auf der Grundlage der Ansaugtemperatur, des Ansaugdrucks und/oder eines Scheibenwischereinschaltverhältnisses geschätzt werden. Bei wieder einem anderen Beispiel kann die Umgebungsfeuchtigkeit auf der Grundlage einer Information von lokalen Wetterstationen oder unter Verwendung einer IAO2-Sensormessung bestimmt werden, wenn der EGR nicht strömt und es keinen Einfluss durch den PCV oder die Absaugung gibt (beispielsweise während keines PCV- oder Ansaugflusses). Beispielsweise wird die Umgebungsfeuchtigkeit nur dann wie spezifiziert bestimmt, wenn keine Niederdruck-EGR strömt und/oder während Bedingungen ohne einen Niederdruck-EGR-Fluss. Bei anderen Beispielen weist der Verbrennungsmotor keine Niederdruck-EGR auf. Demgemäß kann eine Wasseransammlungsrate im CAC anhand der Differenz zwischen der Umgebungsfeuchtigkeit und der Wasserkonzentration der CAC-Ausgangsluft, wie anhand der Ausgabe des ersten Sauerstoffsensors 162 bestimmt, bestimmt werden. Ferner kann eine Wassermenge innerhalb des CAC auf der Grundlage der Wasseransammlungsrate über einen Zeitraum bestimmt werden. Bei einigen Beispielen kann das Schätzen von Wasser innerhalb des CAC auf diese Weise nur erfolgen, wenn die EGR nicht strömt. Mit anderen Worten können Wasserschätzungen am CAC auf der Grundlage der Umgebungsfeuchtigkeit und der Ausgabe des ersten Sauerstoffsensors 162 nur genau sein, wenn die EGR abgeschaltet ist oder unterhalb einer Schwellenrate liegt, wobei die Schwellenrate auf einer EGR-Flussrate beruht, welche die Ausgabe des Sauerstoffsensors nicht erheblich ändern kann. Wie nachstehend erörtert wird, können, falls die EGR strömt, alternative Verfahren zum Schätzen der Wasseransammlung im CAC verwendet werden.
  • Die Steuereinrichtung 12 kann Messungen am ersten Sauerstoffsensor 162 und einen Umgebungsfeuchtigkeitswert (geschätzt oder gemessen) verwenden, um eine Wassereinlagerungsrate und/oder eine eingelagerte Wassermenge im CAC 80 zu bestimmen (beispielsweise innerhalb des CAC 80 angesammelte Wassermenge).
  • Beispielsweise kann eine im CAC 80 eingelagerte Wassermenge anhand Messungen vom ersten Sauerstoffsensor 162, der am CAC-Ausgang angeordnet ist, geschätzt werden. Die Steuereinrichtung 12 kann die eingelagerte Wassermenge durch eines oder mehrere der vorstehend beschriebenen Verfahren (beispielsweise Verdünnungs- oder Dissoziationsverfahren) bestimmen. Bei einem Beispiel kann eine vom CAC abgegebene Wassermenge anhand Messungen vom ersten Sauerstoffsensor 162 bestimmt werden.
  • Ansprechend auf Wassereinlagerungsschätzungen kann die Steuereinrichtung 12 Verbrennungsmotorbetätigungselemente einstellen, um Verbrennungsparameter einzustellen, Kondensatabsaugungsroutinen aktivieren und/oder Betätigungselemente einstellen, um die CAC-Kühleffizienz zu erhöhen oder zu verringern. Einstellungen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen ansprechend auf Wassereinlagerungsmessungen von den Sauerstoffsensoren werden nachstehend anhand 3 in weiteren Einzelheiten vorgestellt.
  • Der zweite Sauerstoffsensor 164 kann zum Bestimmen des EGR-Flusses verwendet werden. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 12 die prozentuale Verdünnung des EGR-Flusses auf der Grundlage einer Rückkopplung vom zweiten Sauerstoffsensor 164 schätzen. Bei einigen Beispielen kann die Steuereinrichtung 12 dann eines oder mehrere vom EGR-Ventil 142, vom EGR-Ventil 155, von der Drossel 21, vom CRV 27 und/oder von der Druckregelklappe 26 einstellen, um einen gewünschten EGR-Verdünnungsprozentsatz der Ansaugluft zu erreichen. Demgemäß ist bei diesem Beispiel der erste Sauerstoffsensor 162 vom zum Schätzen des EGR-Flusses verwendeten zweiten Sauerstoffsensor 164 verschieden. Bei anderen Beispielen kann der EGR-Fluss vom ersten Sauerstoffsensor 162 bestimmt werden.
  • Die Steuereinrichtung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer dargestellt, welcher eine Mikroprozessoreinheit 102, Ein-/Ausgabeports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte, welches in diesem speziellen Beispiel als Nurlesespeicherchip 106 dargestellt ist, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen Datenbus aufweist. Die Steuereinrichtung 12 kann verschiedene Signale von mit dem Verbrennungsmotor 10 gekoppelten Sensoren zur Ausführung verschiedener Funktionen für das Betreiben des Verbrennungsmotors 10 empfangen. Zusätzlich zu den vorstehend erörterten Signalen können diese Signale eine Messung des induzierten Massenluftflusses vom MAF-Sensor 120, die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur (ECT) vom Temperatursensor 112, welcher schematisch an einem Ort innerhalb des Verbrennungsmotors 10 dargestellt ist, ein Profilzündaufnahmesignal (PIP) von einem mit der Kurbelwelle 40 gekoppelten Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), die Drosselposition (TP) von einem Drosselpositionssensor, wie erörtert, und ein Absolutkrümmerdrucksignal MAP von einem Sensor 122, wie erörtert, einschließen. Ein Verbrennungsmotorgeschwindigkeitssignal RPM kann von der Steuereinrichtung 12 anhand des Signals PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe des Vakuums oder des Drucks im Ansaugkrümmer 44 bereitzustellen. Es sei bemerkt, dass verschiedene Kombinationen der vorstehend erwähnten Sensoren verwendet werden können, wie ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Angabe des Verbrennungsmotordrehmoments geben. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der erkannten Verbrennungsmotorgeschwindigkeit eine Schätzung der in den Zylinder eingeführten Ladung (beispielsweise Luft) bereitstellen. Bei einem Beispiel kann der Hall-Effekt-Sensor 118, der auch als ein Verbrennungsmotorgeschwindigkeitssensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 40 eine vorgegebene Anzahl gleich beabstandeter Impulse erzeugen.
  • Andere Sensoren, die Signale zur Steuereinrichtung 12 senden können, umfassen einen Temperatur- und/oder Drucksensor 124 an einem Ausgang eines Ladeluftkühlers 80, den ersten Sauerstoffsensor 162, den zweiten Sauerstoffsensor 164 und einen Aufladedrucksensor 126. Es können auch andere nicht dargestellte Sensoren vorhanden sein, wie ein Sensor zum Bestimmen der Ansaugluftgeschwindigkeit am Eingang des Ladeluftkühlers, sowie andere Sensoren. Bei einigen Beispielen kann das Speichermedium des Nurlesespeicherchips 106 mit computerlesbaren Daten programmiert werden, welche von der Mikroprozessoreinheit 102 ausführbare Befehle zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die vorweggenommen werden, jedoch nicht spezifisch aufgelistet sind, repräsentieren. Als Beispiel dienende Routinen werden hier in den 2–3 beschrieben.
  • Das System aus 1 sieht ein Verbrennungsmotorsystem vor, welches Folgendes umfasst: einen Ansaugkrümmer, einen vor dem Ansaugkrümmer angeordneten Ladeluftkühler, einen an einem Ausgang des Ladeluftkühlers angeordneten Sauerstoffsensor und eine Steuereinrichtung mit computerlesbaren Befehlen zum Einstellen des Verbrennungsmotorbetriebs ansprechend auf die Wassereinlagerung am Ladeluftkühler, wobei die Wassereinlagerung auf einer Ausgabe des Sauerstoffsensors und der Umgebungsfeuchtigkeit beruht, wenn die EGR nicht strömt. Bei einem Beispiel schließt das Einstellen des Verbrennungsmotorbetriebs eines oder mehrere von einem Einstellen der Zündzeitsteuerung, des Massenluftflusses, von Fahrzeugkühlergrillverschlüssen, von Verbrennungsmotorkühlgebläsen, von einer Ladeluftkühlerkühlmittelpumpe und/oder von einem Herunterschalten eines Getriebegangs ein. Ferner schließt die Wassereinlagerung eines oder mehrerer von einer im Ladeluftkühler eingelagerten Wassermenge oder einer Wassereinlagerungsrate im Ladeluftkühler ein.
  • 2 zeigt ein Verfahren 200 zum Betreiben eines Sauerstoffsensors, um die Wassereinlagerung am CAC zu bestimmen. Insbesondere kann der Sauerstoffsensor ein in der Nähe eines Ausgangs des CAC angeordneter Sauerstoffsensor sein. Bei einem Beispiel kann das Verfahren 200 durch die in 1 dargestellte Steuereinrichtung 12 ausgeführt werden. Das Verfahren 200 kann in einem Verbrennungsmotorsystem verwendet werden, bei dem ein Sauerstoffsensor am Ausgang des CAC (in der Art des ersten Sauerstoffsensors 162, der in 1 dargestellt ist) und die Umgebungsfeuchtigkeit verwendet werden, um Wassereinlagerungsparameter am CAC zu bestimmen. Bei einem Beispiel ist der Sauerstoffsensor ein VVs-Sauerstoffsensor, der in der Lage ist, zwischen zwei Referenzspannungen zu modulieren. Bei einem anderen Beispiel kann der Sauerstoffsensor kein VVs-Sensor sein und die Wassereinlagerung am CAC unter Verwendung eines Verdünnungsverfahrens schätzen.
  • Das Verfahren beginnt bei 202 mit dem Schätzen und/oder Messen von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen. Die Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen können die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit und -last, die EGR-Flussrate, die Massenluftflussrate, Bedingungen des Ladeluftkühlers (beispielsweise Eingangs- und/oder Ausgangstemperatur und -drücke), die Umgebungsfeuchtigkeit, die Umgebungstemperatur, die Drehmomentanforderung usw. einschließen. Bei 204 bestimmt das Verfahren, ob die EGR abgeschaltet ist (beispielsweise die EGR nicht strömt). Wie vorstehend erörtert wurde, kann, falls die EGR strömt, die durch den Sauerstoffsensor bestimmte Sauerstoffkonzentration abnehmen, wodurch die Genauigkeit der Wasserschätzung verringert wird. Falls die EGR demgemäß nicht abgeschaltet ist, wird das Verfahren bei 205 fortgesetzt, um die Wassereinlagerung am CAC unter Verwendung eines alternativen Verfahrens zu schätzen. Anders ausgedrückt, kann die Wassereinlagerung am CAC, falls die EGR strömt, nicht unter Verwendung der Sauerstoffsensorausgabe und der Umgebungsfeuchtigkeit geschätzt werden.
  • Falls die EGR jedoch abgeschaltet ist und nicht strömt, wird das Verfahren bei 206 fortgesetzt, um die Gesamtwasserkonzentration in der aus dem CAC austretenden Ladeluft auf der Grundlage der Ausgabe des am CAC-Ausgang angeordneten Sauerstoffsensors (beispielsweise hinter dem CAC positioniert) zu schätzen. Bei einem Beispiel kann die Wasserkonzentration in der Ladeluft unter Verwendung des Verdünnungsverfahrens anhand der Ausgabe des Sauerstoffsensors geschätzt werden. Wie vorstehend erörtert, kann das Verdünnungsverfahren das Messen des Sauerstoffanteils in der aus dem CAC-Ausgang austretenden Ladeluft einschließen. Unter der Annahme, dass die Verdünnung in der Ladeluft Wasser ist, kann die Steuereinrichtung den Wasseranteil in der Ladeluft auf der Grundlage der Sauerstoffkonzentration in der Luft gegenüber der in der Ladeluft gemessenen Sauerstoffkonzentration (mit dem am CAC-Ausgang angeordneten Sauerstoffsensor) bestimmen. Weil der Sauerstoffsensor am CAC-Ausgang angeordnet sein kann, kann die Wassermenge in der Ladeluft eine Schätzung der vom CAC abgegebenen Wassermenge sein.
  • Bei einem anderen Beispiel kann die Wasserkonzentration in der Ladeluft anhand der Sauerstoffsensorausgabe unter Verwendung des Dissoziationsverfahrens geschätzt werden (falls der Sauerstoffsensor ein VVs-Sauerstoffsensor ist). Wie vorstehend erörtert wurde, kann das Dissoziationsverfahren das Erhöhen der Referenzspannung des Sauerstoffsensors von einer ersten Basisspannung auf eine zweite Spannung aufweisen. Das Verfahren kann ferner eine Bestimmung einer Änderung des Pumpstroms zwischen der Basisreferenzspannung und der zweiten Referenzspannung aufweisen. Wie vorstehend beschrieben wurde, kann die Änderung des Pumpstroms den Sauerstoffanteil im Gas und den von Wassermolekülen im Gas (beispielsweise Ladeluft) dissoziierten Sauerstoffanteil angeben. Die Gesamtwasserkonzentration (beispielsweise Kondensatkonzentration) in der Ladeluft (beispielsweise in der Ladeluft am CAC-Ausgang) kann dann auf der Grundlage der Änderung des Pumpstroms bestimmt werden. Bei einigen Beispielen kann ein Anteil flüssigen Wassers (beispielsweise von Wassertröpfchen) in der Ladeluft am CAC-Ausgang (beispielsweise aus dem CAC austretend) dann durch Subtrahieren eines Sättigungswasserwerts für die CAC-Ausgangstemperatur von der Gesamtwasserkonzentration bestimmt werden. Die Sättigungswasserwerte können eine Wassermenge bei der Sättigungsdampfdruckbedingung am CAC-Ausgang aufweisen. Wie vorstehend erörtert wurde, kann die Steuereinrichtung den Sättigungswasserwert anhand einer Nachschlagetabelle von Sättigungswasserwerten bei verschiedenen in der Steuereinrichtung gespeicherten CAC-Ausgangstemperaturen bestimmen.
  • Bei 210 bestimmt das Verfahren eine Differenz zwischen der Umgebungsfeuchtigkeit und der Gesamtwasserkonzentration in der Ladeluft am CAC-Ausgang, um eine eingelagerte Wassermenge am CAC (oder innerhalb des CAC) zu bestimmen. Wie vorstehend erörtert wurde, kann die Umgebungsfeuchtigkeit ein geschätzter oder gemessener Wert sein, der anhand eines oder mehrerer von einem Feuchtigkeitssensor, Wetterdaten (von einer Wetterstation, einer fernen Vorrichtung, einem innerhalb des Fahrzeugs vorhandenen Unterhaltungs- und Kommunikationssystem usw.), der Ansaugtemperatur, dem Ansaugdruck und/oder einem Windschutzscheibenwischereinschaltverhältnis bestimmt wird. Die Umgebungsfeuchtigkeit kann eine Schätzung des in den CAC eintretenden Wassers ergeben. Demgemäß kann eine Wasseransammlungsrate (beispielsweise Wassereinlagerungsrate) im CAC im Wesentlichen gleich der Differenz zwischen der Umgebungsfeuchtigkeit und der Wasserkonzentration am CAC-Ausgang sein (beispielsweise der Wassermessung vom Sauerstoffsensor am CAC-Ausgang). Dann kann das Verfahren bei 210 auch die im CAC angesammelte Wassermenge auf der Grundlage der Wassereinlagerungsrate über einen Zeitraum bestimmen.
  • Falls die Differenz zwischen der Umgebungsfeuchtigkeit und der Wasserkonzentration am CAC-Ausgang (bei 208 und 210 bestimmt) positiv ist (beispielsweise die Umgebungsfeuchtigkeit größer als die Wasserkonzentration am CAC-Ausgang ist), wird Wasser im CAC gespeichert. Falls die Differenz zwischen der Umgebungsfeuchtigkeit und der Wasserkonzentration am CAC-Ausgang alternativ negativ ist (beispielsweise die Umgebungsfeuchtigkeit kleiner ist als die Wasserkonzentration am CAC-Ausgang), wird Wasser vom CAC abgegeben. Bei einigen Beispielen kann das Verfahren auch das Schätzen einer Wasserabgabemenge und/oder einer Wasserabgaberate auf der Grundlage der Ausgabe des Sauerstoffsensors am CAC-Ausgang und der Umgebungsfeuchtigkeit einschließen. Auf diese Weise kann eine negative Wassereinlagerungsrate eine positive Wasserabgaberate vom CAC angeben. Die Wasserabgaberate kann ferner auf einem Sättigungswasserwert für die CAC-Ausgangstemperatur anhand der Gesamtwasserkonzentration beruhen. Die Sättigungswasserwerte können eine Wassermasse bei der Sättigungsdampfdruckbedingung am CAC-Ausgang aufweisen. Bei einem Beispiel kann die Steuereinrichtung den Sättigungswasserwert von einer Nachschlagetabelle von Sättigungswasserwerten bei verschiedenen in der Steuereinrichtung gespeicherten CAC-Ausgangstemperaturen bestimmen.
  • Bei 212 kann die Steuereinrichtung Verbrennungsmotorbetätigungselemente auf der Grundlage der Wassereinlagerungsrate oder der Wassereinlagerungsmenge, wie bei 210 bestimmt, einstellen. Bei einigen Beispielen kann die Steuereinrichtung zusätzlich oder alternativ Verbrennungsmotorbetätigungselemente auf der Grundlage der Wasserabgaberate und/oder der Wasserabgabemenge vom CAC einstellen. Ein Verfahren zum Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen ansprechend auf die Wassereinlagerung ist in 3 vorgestellt.
  • Auf diese Weise kann ein Verfahren den Verbrennungsmotorbetrieb ansprechend auf den Wassergehalt in einem Ansaugsystem einstellen, wobei der Wassergehalt auf einer Ausgabe eines Einlasssauerstoffsensors beruht, wobei eine Referenzspannung des Einlasssauerstoffsensors zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung eingestellt wird. Wie vorstehend beschrieben wurde, kann ein Sauerstoffsensor innerhalb eines Ansaugsystems (beispielsweise im Ansaugdurchgang 42 und/oder im Ansaugkrümmer 44, die in 1 dargestellt sind) angeordnet werden. Bei einem Beispiel kann der Einlasssauerstoffsensor an einem CAC-Ausgang positioniert werden. Bei einem anderen Bespiel kann der Einlasssauerstoffsensor an einem anderen Ort im Ansaugsystem, wie hinter dem CAC, angeordnet werden. Eine Referenzspannung des Einlasssauerstoffsensors kann zwischen einer ersten und einer zweiten Spannung eingestellt oder moduliert werden, wobei die zweite Spannung größer als die erste Spannung ist. Die erste Spannung kann beispielsweise eine Spannung sein, bei der eine Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft bestimmt werden kann, während die zweite Spannung eine Spannung sein kann, bei der Wassermoleküle dissoziiert werden können. Eine Differenz eines Pumpstroms des Einlasssauerstoffsensors bei der ersten Spannung und der zweiten Spannung kann den Wassergehalt im Ansaugsystem angeben. Der Verbrennungsmotorbetrieb, wie die Zündzeitsteuerung, der Luftfluss usw., kann dann ansprechend auf den am Einlasssauerstoffsensor bestimmten Wassergehalt eingestellt werden.
  • 3 zeigt ein Verfahren 300 zum Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen und/oder des Verbrennungsmotorbetriebs auf der Grundlage der Wassereinlagerung im CAC. Bei einem Beispiel ist das Verfahren 300 durch die in 1 dargestellte Steuereinrichtung 12 ausführbar. Das Verfahren 300 beginnt bei 302 mit dem Erhalten von Sauerstoffsensordaten von einem oder mehreren Sauerstoffsensoren. Der eine oder die mehreren Sauerstoffsensoren können einen in der Nähe des Ausgangs des CAC angeordneten Sauerstoffsensor einschließen (beispielsweise den in 1 dargestellten ersten Sauerstoffsensor 162). Beispielsweise kann das Verfahren bei 302 beim Verfahren 200, wie in 2 vorgestellt, bestimmte CAC-Wassereinlagerungsdaten oder -parameter erhalten. Die Wassereinlagerungsparameter können einen oder mehrere von einer Wassereinlagerungsrate (beispielsweise der Wasseransammlungsrate im CAC) und/oder einer eingelagerten Wassermenge (beispielsweise der im CAC gespeicherten Wassermenge) aufweisen. Bei einigen Beispielen können die Wassereinlagerungsparameter ferner eine Wasserabgaberate und/oder eine Wasserabgabemenge einschließen.
  • Bei 303 bestimmt das Verfahren, ob die Wassereinlagerungsrate positiv ist. Wie anhand 2 beschrieben, kann die Wassereinlagerungsrate auf einer Differenz zwischen der Umgebungsfeuchtigkeit und der Wasserkonzentration am CAC-Ausgang (auf der Grundlage der Ausgabe des Sauerstoffsensors) beruhen. Falls die Umgebungsfeuchtigkeit größer als die Wasserkonzentration am CAC-Ausgang ist (beispielsweise der Wassergehalt am CAC-Eingang ist größer als der Wassergehalt am CAC-Ausgang), wird Wasser im CAC eingelagert, und die Wassereinlagerungsrate ist positiv. Falls die Umgebungsfeuchtigkeit umgekehrt kleiner als die Wasserkonzentration am CAC-Ausgang ist (beispielsweise der Wassergehalt am CAC-Ausgang ist größer als der Wassergehalt am CAC-Eingang), wird Wasser vom CAC abgegeben, und die Wassereinlagerungsrate kann negativ sein. Auch wenn die Wassereinlagerungsrate negativ sein kann, kann der Nettoanteil des Kondensats innerhalb des CAC noch größer als null sein. Bei einigen Beispielen, bei denen die Umgebungsfeuchtigkeit im Wesentlichen gleich der Wasserkonzentration am CAC-Ausgang ist, kann die Wassereinlagerungsrate im Wesentlichen null sein, so dass kein Wasser vom CAC abgegeben wird oder darin eingelagert wird. Die Wassermenge im CAC kann dann auf der Grundlage vorhergehender Daten zur Wassereinlagerungsrate über einen Zeitraum bestimmt werden.
  • Falls die Wassereinlagerungsrate bei 303 negativ ist, wird das Verfahren bei 314 fortgesetzt, um anzugeben, dass Wasser vom CAC abgegeben wird. Ansprechend auf die negative Wassereinlagerungsrate (beispielsweise ist die Umgebungsfeuchtigkeit kleiner als die Wasserkonzentration der Ladeluft am CAC-Ausgang), wird das Verfahren bei 316 fortgesetzt, um Verbrennungsparameter einzustellen und/oder den Luftfluss zum Verbrennungsmotor zu begrenzen. Bei einem Beispiel kann das Einstellen von Verbrennungsparametern das Einstellen der Zündzeitsteuerung zum Erhöhen der Verbrennungsstabilität während der Wasseraufnahme (beispielsweise einer Wasserabgabe vom CAC) einschließen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung die Zündzeitsteuerung während eines Antippens (beispielsweise Pedalposition größer als obere Schwellenposition) vorschieben, wenn die Wasserabgaberate und/oder die Wasserabgabemenge größer als ihre jeweiligen Schwellenwerte sind. Bei einem anderen Beispiel kann die Steuereinrichtung die Zündzeitsteuerung verzögern, falls die Pedalposition verhältnismäßig konstant ist oder unterhalb einer Schwellenposition liegt, wenn die Wasserabgaberate und/oder die Wasserabgabemenge größer als ihre jeweiligen Schwellenwerte sind (beispielsweise während einer Kondensatabsaugroutine). Der Betrag der Zündverzögerung oder der Zündvorziehung kann auf der Wasserabgaberate und/oder der Wasserabgabemenge beruhen. Bei anderen Beispielen können zusätzliche oder alternative Verbrennungsparameter während der Wasserabgabebedingungen eingestellt werden.
  • Falls alternativ bei 303 die Wassereinlagerungsrate positiv ist, wird das Verfahren bei 304 fortgesetzt, um zu bestimmen, ob die Wassereinlagerungsrate (beispielsweise die Kondensateinlagerungsrate oder die Wasseransammlungsrate im CAC) größer als eine Schwellenrate ist. Bei einem Beispiel kann die Schwellen-Wassereinlagerungsrate auf einer Rate beruhen, bei der eine Schwellenmenge des Kondensats im CAC angesammelt werden kann. Die Schwellenmenge des Kondensats (oder Wassers) kann zu einer Fehlzündung des Verbrennungsmotors oder zu einer instabilen Verbrennung führen, falls sie auf einmal vom CAC ausgestoßen wird und vom Verbrennungsmotor aufgenommen wird. Falls die Wassereinlagerungsrate größer als die Schwellenrate ist, wird das Verfahren bei 306 fortgesetzt, um die Kühleffizienz des CAC zu verringern. Das Verringern der Kühleffizienz des CAC kann eines oder mehrere von einem Schließen oder Verringern einer Öffnung von Fahrzeugkühlergrillverschlüssen, einem Abschalten eines Verbrennungsmotorkühlgebläses und/oder zweckgebundenen CAC-Gebläses oder einem Verringern seiner Geschwindigkeit und/oder einem Verringern der Kühlmittelpumpgeschwindigkeit einer Kühlmittel-gekühlten CAC-Kühlmittelpumpe einschließen. Andere Einstellungen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen können auch vorgenommen werden, um die Kühleffizienz des CAC zu verringern und dadurch die Kondensatbildung zu verringern. Bei einem Beispiel kann die Steuereinrichtung die vorstehend erwähnten Verbrennungsmotorbetätigungselemente (beispielsweise Gebläse, Kühlergrillverschlüsse usw.) einstellen, um die CAC-Temperatur über eine Taupunkttemperatur zu erhöhen. Alternativ oder zusätzlich kann die EGR-Rate verringert werden, um die Kondensatbildung zu verringern.
  • Nach dem Verringern der CAC-Kühleffizienz wird das Verfahren bei 308 fortgesetzt, um zu bestimmen, ob eine eingelagerte Wassermenge am CAC größer als ein Schwellenbetrag ist. Wie vorstehend erörtert wurde, kann die eingelagerte Wassermenge eine Menge innerhalb des CAC eingelagerten (beispielsweise angesammelten) Kondensats oder Wassers sein. Bei einem Beispiel kann der Schwellenbetrag der eingelagerten Wassermenge auf einer Wassermenge beruhen, die zu Fehlzündungen des Verbrennungsmotors und/oder einer instabilen Verbrennung führt, falls sie auf einmal vom CAC ausgestoßen wird und vom Verbrennungsmotor aufgenommen wird. Falls die am CAC eingelagerte Wassermenge größer als der Schwellenbetrag ist, wird das Verfahren bei 310 fortgesetzt, um das angesammelte Kondensat aus dem CAC abzusaugen. Bei 310 kann die Steuereinrichtung verschiedene Kondensatabsaugroutinen zum Evakuieren von Kondensat aus dem CAC auf der Grundlage von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen aktivieren. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung während eines Antippens oder einer anderen Erhöhung des Verbrennungsmotorluftflusses eine Erhöhung des Verbrennungsmotorluftflusses begrenzen, um Kondensat steuerbar aus dem CAC abzugeben und in den Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors abzugeben. Bei einem anderen Beispiel kann die Steuereinrichtung den Verbrennungsmotorluftfluss erhöhen, selbst wenn es keine erhöhte Drehmomentanforderung gibt, um Kondensat aus dem CAC abzusaugen. Bei einem Beispiel kann die Steuereinrichtung den Verbrennungsmotorluftfluss durch Herunterschalten eines Getriebegangs erhöhen. Bei einem anderen Beispiel kann das Erhöhen des Verbrennungsmotorluftflusses das Vergrößern einer Öffnung einer Drossel zum Erhöhen des Massenluftflusses aufweisen. Bei einem anderen Beispiel kann die Absaugroutine das Aktivieren einer Kondensatpumpe und ein Verfahren zum Entsorgen des Kondensats aufweisen. Das Verfahren kann bei 310 auch zusätzliche Verbrennungsmotorbetätigungselemente, wie für die Zündzeitsteuerung, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis usw., während der verschiedenen Kondensatabsaugroutinen einstellen. Falls die eingelagerte Wassermenge bei 308 nicht größer als der Schwellenbetrag ist, kann das Verfahren alternativ bei 312 fortgesetzt werden, um den Verbrennungsmotorluftfluss bei einem angeforderten Niveau zu halten und die Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen aufrechtzuerhalten.
  • Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung Verbrennungsmotorbetätigungselemente einstellen, um die Kondensatbildung am CAC zu verringern und/oder die Verbrennungsstabilität während der Wasserabgabe vom CAC zu erhöhen. Die Steuereinrichtung kann die Einstellungen der Verbrennungsmotorbetätigungselemente auf der Grundlage von Wassereinlagerungs- und/oder Wasserabgabeparametern ausführen (beispielsweise dem Wasseranteil in der aus dem CAC austretenden Ladeluft). Ferner kann die Steuereinrichtung die CAC-Wassereinlagerungs- und/oder Wasserabgabeparameter auf der Grundlage der Ausgabe eines Sauerstoffsensors bestimmen, der hinter dem CAC-Ausgang angeordnet ist (beispielsweise am Ausgang des CAC).
  • Zusätzlich zum Steuern der CAC-Kühleffizienz und/oder von Verbrennungsparametern kann die Ausgabe vom Ausgangs-CAC-Sauerstoffsensor für verschiedene Diagnostiken verwendet werden. Bei einem Beispiel kann die Steuereinrichtung die Ausgabe des Sauerstoffsensors verwenden, um alternative Modelle zu diagnostizieren und/oder die CAC-Effizienz, das CAC-Kondensat und/oder den CAC-Taupunkt zu schätzen.
  • Beispielsweise kann eine Wassereinlagerungsrate (oder eine Wassereinlagerungsmenge) vom Ausgangs-CAC-Sauerstoffsensor bestimmt werden und kann die Umgebungsfeuchtigkeit mit einer nach einem der CAC-Kondensatmodelle bestimmten erwarteten Wassereinlagerungsrate verglichen werden. Falls die beiden Wassereinlagerungsratenschätzungen nicht innerhalb eines Schwellenwerts voneinander liegen, kann die Steuereinrichtung einen Fehler im Kondensatmodell angeben. Die Steuereinrichtung kann dann Einstellungen am Modell vornehmen, um die Genauigkeit zu erhöhen.
  • Auf diese Weise umfasst ein Verbrennungsmotorverfahren das Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen auf der Grundlage der Wassereinlagerung an einem Ladeluftkühler, wobei die Wassereinlagerung auf einer Ausgabe eines Sauerstoffsensors, der hinter dem Ladeluftkühler angeordnet ist, und der Umgebungsfeuchtigkeit beruht. Bei einem Beispiel wird der Sauerstoffsensor an einem Ausgang des Ladeluftkühlers angeordnet. Zusätzlich kann die Wassereinlagerung eine von einer Wassereinlagerungsrate innerhalb des Ladeluftkühlers oder einer im Ladeluftkühler eingelagerten Wassermenge sein.
  • Bei einem Beispiel umfasst das Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen auf der Grundlage der Wassereinlagerung das Einstellen eines oder mehrerer von Fahrzeugkühlergrillverschlüssen, Verbrennungsmotorkühlgebläsen oder einer Ladeluftkühlerkühlmittelpumpe zum Verringern der Kühleffizienz des Ladeluftkühlers ansprechend darauf, dass die Wassereinlagerungsrate über eine Schwellenrate ansteigt. Bei einem anderen Beispiel umfasst das Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen auf der Grundlage der Wassereinlagerung das Erhöhen des Verbrennungsmotorluftflusses zum Abführen von Kondensat aus dem Ladeluftkühler ansprechend darauf, dass die im Ladeluftkühler eingelagerte Wassermenge über einen Schwellenbetrag ansteigt. Bei wieder einem anderen Beispiel umfasst das Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen auf der Grundlage der Wassereinlagerung das Einstellen von einer oder mehreren von der Zündzeitsteuerung oder dem Verbrennungsmotorluftfluss ansprechend darauf, dass die Wasserkonzentration am Ausgang des Ladeluftkühlers über die Umgebungsfeuchtigkeit ansteigt, wobei die Wasserkonzentration auf der Ausgabe des Sauerstoffsensors beruht.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Sauerstoffsensor ein Sauerstoffsensor mit veränderlicher Spannung sein. Gemäß dieser Ausführungsform kann eine Referenzspannung des Sauerstoffsensors zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung moduliert werden, wobei die zweite Spannung höher als die erste Spannung ist. Die Wassereinlagerung kann auf einer Differenz des Pumpstroms des Sauerstoffsensors zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung beruhen, wobei die Wassermenge ferner auf der Umgebungsfeuchtigkeit beruht. Bei einem anderen Beispiel kann der Sauerstoffsensor in einem Basismodus betrieben werden. Ferner kann die Wassereinlagerung auf der Grundlage der Ausgabe des Sauerstoffsensors allein bestimmt werden, wenn die EGR nicht strömt (oder unterhalb einer Schwellen-EGR-Rate liegt).
  • Bei einem Beispiel wird die Umgebungsfeuchtigkeit mit einem Feuchtigkeitssensor gemessen. Bei einem anderen Beispiel wird die Umgebungsfeuchtigkeit auf der Grundlage einer oder mehrerer von einer Ansaugtemperatur, einem Ansaugdruck oder einem Windschutzscheibenwischereinschaltverhältnis geschätzt. Bei wieder einem anderen Beispiel kann die Umgebungsfeuchtigkeit auf der Grundlage von einer oder mehreren von einer Wetterstation, einer fernen Vorrichtung oder einem innerhalb des Fahrzeugs vorhandenen Unterhaltungs- und Kommunikationssystem des Fahrzeugs empfangener Wetterdaten bestimmt werden.
  • 4 zeigt ein graphisches Beispiel von Einstellungen des Verbrennungsmotorbetriebs auf der Grundlage der Wassereinlagerung am CAC. Insbesondere zeigt eine Graphik 400 Änderungen einer Ausgabe eines Sauerstoffsensors bei einer Auftragung 402, Änderungen der Umgebungsfeuchtigkeit bei einer Auftragung 404, Änderungen der CAC-Wassereinlagerung auf der Grundlage der Ausgabe des Sauerstoffsensors bei einer Auftragung 406, Änderungen der CAC-Wasserabgabe bei einer Auftragung 410, Änderungen des EGR-Flusses bei einer Auftragung 412, Änderungen der Pedalposition (PP) bei einer Auftragung 414, Änderungen der Zündzeitsteuerung bei einer Auftragung 416, Änderungen einer Position von Fahrzeugkühlergrillverschlüssen bei einer Auftragung 418 und Änderungen des Massenluftflusses bei einer Auftragung 420. Der Sauerstoffsensor kann an einem Ausgang des CAC angeordnet werden und hier als Ausgangssauerstoffsensor bezeichnet werden. Die Umgebungsfeuchtigkeit kann entweder mit einem Feuchtigkeitssensor gemessen werden oder auf der Grundlage von Umgebungsbedingungen (Temperatur und Druck) geschätzt werden. Wie vorstehend erörtert wurde, kann bei einigen Beispielen ein zusätzlicher Sauerstoffsensor (der vom Ausgangssauerstoffsensor verschieden ist) im Einlass (beispielsweise am Ansaugkrümmer) angeordnet werden, um den EGR-Fluss zu schätzen. Falls der Ausgangssauerstoffsensor ein VVs-Sensor ist, kann der Ausgangssauerstoffsensor zusätzlich zwischen einer ersten Referenzspannung V1 und einer zweiten Referenzspannung V2 moduliert werden. Die erste Referenzspannung kann auch als Basisreferenzspannung bezeichnet werden. Die Wasserkonzentration am Ausgangssensor kann auf der Änderung des Pumpstroms beruhen, wenn zwischen V1 und V2 geschaltet wird. Bei alternativen Ausführungsformen kann der Sensor, falls der Sauerstoffsensor kein VVs-Sensor ist, bei einer Basisreferenzspannung gehalten werden und kann die Sauerstoffkonzentration am CAC-Ausgang unter Verwendung eines Verdünnungsverfahrens bestimmt werden.
  • Die Auftragung 406 zeigt Änderungen der Wassereinlagerung im CAC, wobei die Wassereinlagerung auf der Ausgabe vom Ausgangssauerstoffsensor und auf der Umgebungsfeuchtigkeit beruht. Die in der Auftragung 406 dargestellte Wassereinlagerung kann eine im CAC eingelagerte Wassermenge oder eine Rate der Wassereinlagerung im CAC einschließen. Die Auftragung 410 zeigt die Wasserabgabe vom CAC. Die Wasserabgabe kann eine Wasserabgabemenge oder -rate auf der Grundlage des Wassereinlagerungswerts (und damit auf der Grundlage der Ausgabe des Ausgangssauerstoffsensors und der Umgebungsfeuchtigkeit) sein. Bei der Auftragung 406 ist im Wesentlichen keine Wassereinlagerung bei der Nulllinie 408 dargestellt. Unterhalb der Nulllinie 408 ist der Wassereinlagerungswert negativ, wodurch er einem positiven Wasserabgabewert entspricht, wie bei der Auftragung 410 dargestellt ist.
  • Vor der Zeit t1 kann die Wassereinlagerung im CAC kleiner als ein Schwellenwert T1 sein (Auftragung 406), und die Wasserabgabe vom CAC kann kleiner als ein Schwellenwert T2 sein (Auftragung 410). Zusätzlich kann die Pedalposition verhältnismäßig konstant sein (Auftragung 414) und können die Kühlergrillverschlüsse offen sein (Auftragung 418). Vor der Zeit t1 kann die Umgebungsfeuchtigkeit zunehmen. Bei einem Beispiel kann die Umgebungsfeuchtigkeit eine Schätzung der Wassermenge in der in den CAC eintretenden Ladeluft sein. Auf diese Weise kann eine ansteigende Umgebungsfeuchtigkeit eine zunehmende Wassermenge in der Ladeluft, die in den CAC eintritt, angeben. Dadurch kann das CAC-Wassereinlagerungsniveau vor der Zeit t1 ansteigen (Auftragung 406). Auch kann die EGR-Rate vor der Zeit t1 unterhalb eines Schwellenwerts T3 liegen. Bei einem Beispiel kann der Schwellenwert T3 im Wesentlichen null sein, so dass die EGR abgeschaltet ist. Bei einem anderen Beispiel kann der Schwellenwert T3 eine Flussrate größer als null sein, die jedoch klein genug ist, damit der EGR-Fluss den Messwert des Ausgangssauerstoffsensors nicht ändern kann.
  • Zur Zeit t1 nimmt das CAC-Wassereinlagerungsniveau bis über den Schwellenwert T1 zu (Auftragung 406). Ansprechend darauf kann die Steuereinrichtung die Kühlergrillverschlüsse schließen (Auftragung 418), um die Kondensatbildung im CAC zu verringern. Bei alternativen Beispielen kann die Steuereinrichtung alternative oder zusätzliche Verbrennungsmotorbetätigungselemente einstellen, um die Kondensatbildung zu verringern. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung zusätzlich oder alternativ ein Verbrennungsmotorkühlgebläse zur Zeit t1 ausschalten.
  • Zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 kann das CAC-Wassereinlagerungsniveau abnehmen. Zur Zeit t2 kann die CAC-Wassereinlagerung bis unter den Schwellenwert T1 und auf einen Wert von im Wesentlichen Null abnehmen (Auftragung 406). Ansprechend darauf kann die Steuereinrichtung die Kühlergrillverschlüsse wieder öffnen (Auftragung 418). Bei alternativen Ausführungsformen können die Kühlergrillverschlüsse zur Zeit t2 offen bleiben. Auch beginnt der Massenluftfluss vor der Zeit t2 anzusteigen. Bei einem Beispiel kann die Steuereinrichtung den Massenluftfluss auf der Grundlage des Verbrennungsmotorbetriebs erhöhen. Bei einem anderen Beispiel kann die Steuereinrichtung den Massenluftfluss erhöhen, um das gespeicherte Kondensat aus dem CAC abzuführen. Wenn der Massenluftfluss zunimmt, nimmt auch die Ausgabe des Ausgangssauerstoffsensors zu. Diese Erhöhung der Ausgabe kann eine Zunahme des Wassers in der aus dem CAC austretenden Ladeluft angeben. Zur Zeit t2 wird der CAC-Wassereinlagerungswert negativ, und die CAC-Wasserabgabe beginnt zwischen der Zeit t2 und der Zeit t3 anzusteigen (Auftragung 410). Zur Zeit t3 nimmt die CAC-Wasserabgabe über den Schwellenwert T2 zu. Ansprechend darauf verzögert die Steuereinrichtung die Zündzeitsteuerung gegenüber der MBT (Auftragung 416). Die Steuereinrichtung kann die Zündzeitsteuerung verzögern, statt die Zündzeitsteuerung vorzuziehen, weil die Pedalposition zur Zeit t3 verhältnismäßig konstant bleibt. Das Verzögern der Zündung während der Wasserabgabe vom CAC kann die Verbrennungsstabilität erhöhen, weil der Verbrennungsmotor das abgegebene Wasser (beispielsweise Kondensat) aufnimmt. Zur Zeit t4 nimmt die Wasserabgabe vom CAC bis unter den Schwellenwert T2 ab (Auftragung 410). Die Steuereinrichtung unterbricht dann die Verzögerung der Zündung (Auftragung 416).
  • Wie in den 4A–B dargestellt ist, umfasst ein Verbrennungsmotorverfahren das Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen auf der Grundlage einer Wassereinlagerungsrate an einem Ladeluftkühler, wobei die Wassereinlagerungsrate auf einer Ausgabe eines Sauerstoffsensors, der an einem Ausgang des Ladeluftkühlers angeordnet ist, und der Umgebungsfeuchtigkeit beruht. Wie zur Zeit t3 dargestellt ist, umfasst bei einem Beispiel das Einstellen der Verbrennungsmotorbetätigungselemente das Einstellen von einer oder mehreren von der Zündzeitsteuerung oder dem Massenluftfluss ansprechend darauf, dass die Wassereinlagerungsrate negativ ist. Ferner umfasst das Einstellen der Zündzeitsteuerung das Vorziehen der Zündzeitsteuerung, wenn eine Pedalposition zunimmt, und das Verzögern der Zündzeitsteuerung, wenn die Pedalposition unterhalb einer Schwellenposition liegt.
  • Bei einem anderen Beispiel, wie zur Zeit t1 dargestellt ist, umfasst das Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen das Einstellen von einem oder mehreren von Fahrzeugkühlergrillverschlüssen, Verbrennungsmotorkühlgebläsen, Ladeluftkühlerkühlgebläsen oder einer Ladeluftkühlerkühlmittelpumpe zum Verringern der Kühleffizienz des Ladeluftkühlers ansprechend darauf, dass die Wassereinlagerungsrate bis über eine Schwellenrate ansteigt (beispielsweise Schwellenwert T1). Das Verfahren kann ferner das Schätzen einer eingelagerten Wassermenge auf der Grundlage der Wassereinlagerungsrate einschließen. Bei einem weiteren Beispiel umfasst das Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen das Erhöhen des Verbrennungsmotorluftflusses zum Abführen von Wasser aus dem Ladeluftkühler ansprechend darauf, dass die eingelagerte Wassermenge bis über einen Schwellenbetrag ansteigt.
  • Auf diese Weise kann eine Ausgabe von einem in der Nähe eines CAC-Ausgangs angeordneten Sauerstoffsensors verwendet werden, um die Wassereinlagerung am CAC zu bestimmen. Bei einem Beispiel kann ein am Ausgang des CAC angeordneter Sauerstoffsensor zusammen mit der Umgebungsfeuchtigkeit verwendet werden, um die im CAC gespeicherte Wassermenge zu bestimmen. Eine Steuereinrichtung kann ein oder mehrere Verbrennungsmotorbetätigungselemente ansprechend auf die Wassereinlagerung am CAC einstellen (beispielsweise Wassermenge oder Wasseransammlungsrate im CAC). Beispielsweise kann die Steuereinrichtung Fahrzeugkühlergrillverschlüsse, das Verbrennungsmotorkühlgebläse und/oder eine Verbrennungsmotorkühlmittelpumpe einstellen, um die CAC-Kühleffizienz ansprechend darauf zu verringern, dass die Wassereinlagerungsmenge oder -rate oberhalb eines Schwellenwerts liegt. Bei einem weiteren Beispiel kann die Steuereinrichtung den Verbrennungsmotorluftfluss durch Einstellen einer Drossel und/oder Herunterschaltvorgänge zum Abführen von Kondensat aus dem CAC ansprechend darauf, dass die eingelagerte Wassermenge bis über einen Schwellenwert ansteigt, einstellen. Auf diese Weise kann ein technisches Ergebnis des Bestimmens der Wassereinlagerung am CAC anhand eines Sauerstoffsensors und der Umgebungsfeuchtigkeit erreicht werden, wodurch die CAC-Kondensatbildung verringert wird und die Verbrennungsstabilität erhöht wird.
  • Es sei bemerkt, dass die hier aufgenommenen als Beispiel dienenden Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und Routinen können als ausführbare Befehle in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert werden. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere von einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien in der Art ereignisgetriebener, interruptgetriebener, Multitasking-, Multithreading-Verarbeitungsstrategien und ähnlicher Verarbeitungsstrategien repräsentieren. Dabei können verschiedene der erläuterten Tätigkeiten, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Abfolge oder parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen fortgelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen als Beispiel dienenden Ausführungsformen zu erreichen, sondern sie dient nur einer einfachen Erläuterung und Beschreibung. Eine oder mehrere der dargestellten Tätigkeiten, Operationen und/oder Funktionen können abhängig von der jeweiligen verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Tätigkeiten, Operationen und/oder Funktionen graphisch einen Code repräsentieren, der in einen nicht flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem zu programmieren ist.
  • Es sei bemerkt, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht als einschränkend anzusehen sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Vierzylinder-Boxermotoren und andere Typen von Motoren angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderer hier offenbarter Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
  • Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neu und nicht offensichtlich angesehen werden, speziell dar. Diese Ansprüche können "ein" Element oder "ein erstes" Element oder eine Entsprechung davon betreffen. Diese Ansprüche sollen so verstanden werden, dass sie die Aufnahme eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen, wobei zwei oder mehr solche Elemente weder gefordert noch ausgeschlossen werden. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Präsentation neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Diese Ansprüche, ob sie in Bezug auf den Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche breiter, enger, gleich oder verschieden sind, werden auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten angesehen.

Claims (20)

  1. Verbrennungsmotorverfahren, welches Folgendes umfasst: Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen auf der Grundlage einer Wassereinlagerung an einem Ladeluftkühler, wobei die Wassereinlagerung auf einer Ausgabe eines hinter dem Ladeluftkühler angeordneten Sauerstoffsensors und der Umgebungsfeuchtigkeit beruht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sauerstoffsensor an einem Ausgang des Ladeluftkühlers angeordnet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wassereinlagerung eine von einer Wassereinlagerungsrate innerhalb des Ladeluftkühlers und einer innerhalb des Ladeluftkühlers eingelagerten Wassermenge ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen auf der Grundlage einer Wassereinlagerung das Einstellen eines oder mehrerer von Fahrzeugkühlergrillverschlüssen, Verbrennungsmotorkühlgebläsen oder einer Ladeluftkühlerkühlmittelpumpe zum Verringern der Kühleffizienz des Ladeluftkühlers ansprechend darauf, dass die Wassereinlagerungsrate über eine Schwellenrate ansteigt, umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen auf der Grundlage einer Wassereinlagerung das Erhöhen des Verbrennungsmotorluftflusses zum Abführen von Kondensat aus dem Ladeluftkühler ansprechend darauf, dass die im Ladeluftkühler eingelagerte Wassermenge über einen Schwellenbetrag ansteigt, umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen auf der Grundlage einer Wassereinlagerung das Einstellen eines oder mehrerer von der Zündzeitsteuerung und dem Verbrennungsmotorluftfluss ansprechend darauf, dass die Wasserkonzentration am Ausgang des Ladeluftkühlers über die Umgebungsfeuchtigkeit ansteigt, umfasst, wobei die Wasserkonzentration auf der Ausgabe des Sauerstoffsensors beruht.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sauerstoffsensor ein Sauerstoffsensor mit einer veränderlichen Spannung ist und ferner das Modulieren einer Referenzspannung des Sauerstoffsensors zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung umfasst, wobei die zweite Spannung höher als die erste Spannung ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Wassereinlagerung auf einer Differenz des Pumpstroms des Sauerstoffsensors zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung beruht und wobei die Wassereinlagerung ferner auf der Umgebungsfeuchtigkeit beruht.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wassereinlagerung nur dann auf der Ausgabe des Sauerstoffsensors beruht, wenn die EGR nicht strömt.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umgebungsfeuchtigkeit mit einem Feuchtigkeitssensor gemessen wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umgebungsfeuchtigkeit beruhend auf einer oder mehreren von der Ansaugtemperatur, dem Ansaugdruck oder einem Windschutzscheibenwischereinschaltverhältnis geschätzt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umgebungsfeuchtigkeit beruhend auf Wetterdaten bestimmt wird, die von einer oder mehreren von einer Wetterstation, einer fernen Vorrichtung oder einem im Fahrzeug vorhandenen Unterhaltungs- und Kommunikationssystem empfangen werden.
  13. Verbrennungsmotorverfahren, welches Folgendes umfasst: Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen beruhend auf einer Wassereinlagerungsrate an einem Ladeluftkühler, wobei die Wassereinlagerungsrate auf einer Ausgabe eines an einem Ausgang des Ladeluftkühlers angeordneten Sauerstoffsensors und der Umgebungsfeuchtigkeit beruht.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen das Einstellen von einer oder mehreren von der Zündzeitsteuerung und dem Massenluftfluss ansprechend darauf, dass die Wassereinlagerungsrate negativ ist, umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Einstellen der Zündzeitsteuerung das Vorziehen der Zündzeitsteuerung, wenn eine Pedalposition zunimmt, und das Verzögern der Zündzeitsteuerung, wenn die Pedalposition unter einer Schwellenposition liegt, umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen das Einstellen von einem oder mehreren von Fahrzeugkühlergrillverschlüssen, Verbrennungsmotorkühlgebläsen, Ladeluftkühlerkühlgebläsen oder einer Ladeluftkühlerkühlmittelpumpe zum Verringern der Kühleffizienz des Ladeluftkühlers ansprechend darauf, dass die Wassereinlagerungsrate bis über eine Schwellenrate ansteigt, umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 13, welches ferner das Schätzen einer eingelagerten Wassermenge auf der Grundlage der Wassereinlagerungsrate umfasst, und wobei das Einstellen von Verbrennungsmotorbetätigungselementen das Erhöhen des Verbrennungsmotorluftflusses zum Abführen von Wasser aus dem Ladeluftkühler ansprechend darauf, dass die eingelagerte Wassermenge bis über einen Schwellenbetrag ansteigt, umfasst.
  18. Verbrennungsmotorsystem, welches Folgendes umfasst: einen Ansaugkrümmer, einen Ladeluftkühler, der vor dem Ansaugkrümmer angeordnet ist, einen Sauerstoffsensor, der an einem Ausgang des Ladeluftkühlers angeordnet ist, und eine Steuereinrichtung mit computerlesbaren Befehlen zum Einstellen des Verbrennungsmotorbetriebs ansprechend auf die Wassereinlagerung am Ladeluftkühler, wobei die Wassereinlagerung auf einer Ausgabe des Sauerstoffsensors und der Umgebungsfeuchtigkeit, wenn die Abgasrückführung nicht strömt, beruht.
  19. System nach Anspruch 18, wobei das Einstellen des Verbrennungsmotorbetriebs eines oder mehrere vom Einstellen der Zündzeitsteuerung, des Massenluftflusses, von Fahrzeugkühlergrillverschlüssen, von Verbrennungsmotorkühlgebläsen, von einer Ladeluftkühlerkühlmittelpumpe oder von einem Herunterschalten eines Getriebegangs umfasst.
  20. System nach Anspruch 18, wobei die Wassereinlagerung eine oder mehrere von einer eingelagerten Wassermenge im Ladeluftkühler und einer Wassereinlagerungsrate im Ladeluftkühler umfasst.
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