DE102015107619A1 - System und Verfahren zum Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit - Google Patents

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme bereitgestellt, um die Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage einer Feuchtkugeltemperatur und einer Trockenkugeltemperatur während eines Niederschlags zu schätzen und um die Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und nicht auf Grundlage der Feuchtkugeltemperatur zu schätzen, wenn kein Niederschlag vorhanden ist.

Description

• Gebiet
• Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit für einen Motor.
• Hintergrund/Zusammenfassung
• Die Wasserkonzentration in der Umgebungsluft kann den Motorbetrieb beeinflussen. Zum Beispiel kann beim Fehlen von Einstellungen auf Grundlage der Umgebungsluftfeuchtigkeit ein 5–8-prozentiger Fehler bei der Feststellung des Luftmassenflusses auftreten. Daher können Motorbetriebsparameter wie zum Beispiel das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, der Zündzeitpunkt, die Abgasrückführung (EGR) und Ähnliches auf Grundlage der Umgebungsluftfeuchtigkeit eingestellt werden, um die Motorleistung zu verbessern, die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs zu steigern und die Emissionen zu reduzieren. Ferner kann die Umgebungsluftfeuchtigkeit dazu verwendet werden, um Fahrzeugklima-Steuerparameter einzustellen, um die Sicherheit, den Komfort in der Fahrzeugkabine und das Fahrerlebnis zu verbessern.
• Verschiedene Ansätze werden dazu genutzt, um die Umgebungsluftfeuchtigkeit zu schätzen. In einem bespielhaften Ansatz, wie von Kim et al. in US 2013/0275030 dargestellt, wird die Umgebungsluftfeuchtigkeit auf Grundlage der Ausgabe eines NOx-Sensors gemessen. Jedoch haben die Erfinder hier Nachteile bei einem derartigen Ansatz erkannt. Insbesondere kann eine Luftfeuchtigkeit, die auf Grundlage der Ausgabe eines NOx-Sensors geschätzt wird, in Zeiträumen atmosphärischer Instabilität wie z.B. unter Bedingungen, bei denen es Niederschlag in der Atmosphäre gibt, eine geringere Genauigkeit aufweisen. Ferner, wenn eine Feuchtigkeitsveränderung auftritt, wie z.B. wenn es zu regnen beginnt, berücksichtigt die Umgebungsluftfeuchtigkeit auf Grundlage der Ausgabe eines NOx-Sensors den plötzlichen Feuchtigkeitsanstieg nicht. Ferner noch kann der NOx-Sensor dazu genutzt werden, um die Feuchtigkeit nur dann zu messen, wenn der Kraftstoff abgeschaltet ist, während der Motor weiterhin betrieben wird, wie z.B. beim Bremsen, wenn das Fahrzeug für eine kurze Zeit bergab fährt, um zu ermöglichen, dass frische Luft durch den Motor und das Abgassystem zirkuliert. Daher kann es nicht möglich sein, die Feuchtigkeit zu messen, wenn eine Feuchtigkeitsmessung erforderlich ist.
• In einem Beispiel können einige der obigen Probleme durch ein Verfahren für einen Motor beseitigt werden, welches umfasst: das Einstellen des Motorbetriebs auf Grundlage einer umgebungsspezifischen Feuchtigkeit, wobei die umgebungsspezifische Feuchtigkeit auf Grundlage einer Trockenkugeltemperatur, welche von einem ersten, auf einer Außenfläche eines Fahrzeugs positionierten und vom Wetter abgeschirmten Sensor gemessen wird, einer Feuchtkugeltemperatur, die von einem zweiten, auf der Außenfläche des Fahrzeugs positionierten und dem Wetter ausgesetzten Sensor gemessen wird, und eines barometrischen Drucks als Reaktion auf das Detektieren von Niederschlag geschätzt wird.
• In einem weiteren Beispiel umfasst ein Verfahren für einen Motor das Anzeigen einer Änderung der Regenbedingung, welche auf einer Feuchtkugeltemperatur und einer Trockenkugeltemperatur basiert; und das Einstellen einer geschätzten Feuchtigkeit auf Grundlage der Änderung der Regenbedingung sowie das Nichtnutzen der Feuchtkugeltemperatur zum Schätzen der Feuchtigkeit in Abhängigkeit von der Regenbedingung.
• Zum Beispiel kann Regen auf Grundlage dessen detektiert werden, dass eine Differenz zwischen den Feuchtkugel- und Trockenkugeltemperaturen über einer Schwellentemperatur liegt. Sobald Regen detektiert wird, kann die spezifische Feuchtigkeit auf Grundlage der Feuchtkugel- und Trockenkugeltemperaturen geschätzt werden. Die Feuchtkugeltemperatur kann die Temperatur der Regentropfen sein, die von einem Feuchtkugelthermometer gemessen wird, welches sich auf einer Oberfläche des Fahrzeugs befindet. Die Trockenkugeltemperatur kann die Temperatur der Ansaugluft sein, welche von einem Trockenkugelthermometer gemessen wird, das sich in einem Motor-Ansaugkanal befindet. Eine psychrometrische Interpolationstabelle kann dazu verwendet werden, die spezifische Feuchtigkeit auf Grundlage der Feuchtkugel- und Trockenkugeltemperaturen zu schätzen. Jedoch kann die spezifische Feuchtigkeit unter Bedingungen, bei denen kein Regen vorhanden ist, auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und nicht der Feuchtkugeltemperatur geschätzt werden. Auf diese Weise, indem die Feuchtkugeltemperatur und die Trockenkugeltemperatur genutzt werden, um die spezifische Umgebungsfeuchtigkeit unter regnerischen Bedingungen zu schätzen, können die Motorbetriebsparameter mit höherer Genauigkeit eingestellt werden. Ferner, während der Begriff Thermometer hierin als ein beispielhafter Temperatursensor verwendet wird, können verschiedene andere Sensoren wie z.B. Thermoelemente, thermische Dioden, Wärmewiderstände etc. verwendet werden.
• Es sollte klar sein, dass die obige Kurzfassung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der Detailbeschreibung weiter beschrieben werden. Sie soll keine Schlüsselelemente oder wesentlichen Elemente des beanspruchten Gegenstandes ermitteln, dessen Schutzumfang allein von den Ansprüchen definiert wird, die der Detailbeschreibung folgen. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die jegliche oben oder in jeglichem Teil dieser Offenbarung angemerkten Nachteile beheben.
• Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• 1 stellt ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Fahrzeugsystems dar, welches ein Trockenkugelthermometer und ein Feuchtkugelthermometer umfasst, die zum Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit genutzt werden.
• 2 stellt ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines vom Fahrzeugsystem in 1 umfassten Motors mit einem Turbolader und einem Abgasrückführungssystem dar.
• 3 stellt ein Flussdiagramm dar, welches ein Verfahren zum Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage einer Trockenkugeltemperatur und einer Feuchtkugeltemperatur veranschaulicht.
• 4 stellt ein Flussdiagramm dar, welches ein Verfahren zum Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit unter Bedingungen, bei denen kein Regen vorhanden ist, veranschaulicht.
• 5 stellt ein Flussdiagramm dar, das ein Verfahren zum Feststellen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Regen unter Nutzung der Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur veranschaulicht.
• 6 stellt beispielhafte Feuchtigkeitsänderungen sowie Trocken- und Feuchtkugeltemperaturen in Reaktion auf Regen dar.
• Detailbeschreibung
• Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage einer Feuchtkugeltemperatur und einer Trockenkugeltemperatur in einem Fahrzeugsystem wie zum Beispiel dem System in 1, welches ein Motorsystem wie z.B. das Motorsystem in 2 umfasst. Als Reaktion auf das Detektieren von Niederschlag kann eine Steuereinheit konfiguriert sein, eine Steuerroutine wie z.B. die beispielhafte Routine in 3 durchzuführen, um die Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage der Feuchtkugel- und Trockenkugeltemperaturen zu schätzen. Als Reaktion darauf, dass kein Niederschlag detektiert wird, kann eine Steuereinheit konfiguriert sein, eine Steuerroutine wie die beispielhafte Routine in 4 durchzuführen, um die Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und nicht auf Grundlage der Feuchtkugeltemperatur zu schätzen. Der Niederschlag kann wie in 5 dargelegt detektiert werden. Eine bespielhafte Detektion von Regen und Feuchtigkeit auf Grundlage von Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen gemäß der vorliegenden Offenbarung ist in 6 dargestellt.
• Nun zu 1, wo eine beispielhafte Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 102, welche einen Feuchtkugeltemperatursensor 123 und einen Trockenkugeltemperatursensor 121 umfasst, die zum Schätzen der Feuchtigkeit genutzt werden, schematisch dargestellt wird. Das Kraftfahrzeug 102 kann, unter anderen Fahrzeugtypen, ein Straßenautomobil sein. Das Fahrzeug 102 umfasst Antriebsräder 105, eine Passagierkabine 119, eine Windschutzscheibe 101, Seitenspiegel 103, ein Klimasteuersystem 109 und einen Verbrennungskraftmotor 10. Der Verbrennungskraftmotor 10 umfasst eine Verbrennungskammer (nicht dargestellt), welche Ansaugluft über einen Ansaugkanal 42 aufnehmen und Verbrennungsgase über einen Abgaskanal (nicht dargestellt) ausstoßen kann.
• Der Ansaugkanal kann einen Luftreiniger 11 zum Filtern der Ansaugluft und einen Trockenkugel-Temperatursensor 121 zum Messen einer Temperatur der Ansaugluft umfassen. Im dargestellten Beispiel wird der Trockenkugeltemperatursensor 121 so dargestellt, dass er dem Luftreiniger 11 nachgeschaltet ist. In einigen Beispielen kann sich der Trockenkugeltemperatursensor 121 an einer Außenfläche des Fahrzeugs 102 befinden und von Wetterelementen abgeschirmt sein. Zum Beispiel kann der Trockenkugeltemperatursensor 121 so positioniert sein, dass er Wetterbedingungen wie z.B. Regen, Schnee etc. in der das Fahrzeug umgebenden Luft nicht ausgesetzt ist. Der Sensor 121 kann sich auf einer Außenfläche des Fahrzeugkörpers befinden, wobei er jedoch nur teilweise von einer anderen Fahrzeugkörperkomponente umschlossen oder blockiert wird, sodass er von Wetterelementen abgeschirmt ist. Zum Beispiel kann ein zusätzliches Körperelement vertikal über dem Sensor positioniert sein, jedoch den Sensor frei für die umgebende Umweltluft lassen. In einem Beispiel kann sich der Sensor 121 innerhalb eines oder mehrerer Seitenspiegel 103 befinden, wodurch er vor Wetterelementen geschützt, aber der Umgebungsluft ausgesetzt ist.
• Das Kraftfahrzeug 102 umfasst ferner ein Kühlergrillgittersystem 115, welches eine Öffnung (z.B. eine Kühlergrillöffnung, eine Stoßstangenöffnung etc.) bereitstellt, um den Umgebungsluftfluss 117 durch das oder in der Nähe des vorderen Fahrzeugendes und in den Motor aufzunehmen. Das Kühlergrillgittersystem 115 umfasst einen oder mehrere Kühlergrillgitter 111 und einen Kühlergrill 113. Die Kühlergrillgitter 111 können konfiguriert sein, die Menge des über den Kühlergrill 113 aufgenommenen Luftflusses einzustellen. Die Kühlergrillgitter 111 können einen vorderen Bereich des Fahrzeugs bedecken und sich zum Beispiel von gerade unterhalb der Motorhaube bis zur Unterseite der Stoßstange erstrecken. In einigen Ausführungsformen können alle Kühlergrillgitter von der Steuereinheit koordiniert bewegt werden. In anderen Ausführungsformen können die Kühlergrillgitter in Unterbereiche unterteilt werden, und die Steuereinheit kann das Öffnen/Schließen jedes Bereichs unabhängig von den anderen einstellen. Jeder Unterbereich kann ein oder mehrere Kühlergrillgitter umfassen. Die Kühlergrillgitter 111 sind zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position beweglich und können in jeder Position oder in einer Vielzahl von Zwischenpositionen gehalten werden. Durch das Einstellen verschiedener Motor-Steuerelemente oder Betriebsparameter wie z.B. des Öffnens des Kühlergrillgitters und des Betriebs eines elektrischen Lüfters kann die Steuereinheit einen Wirkungsgrad eines Ladeluftkühlers (CAC – nicht dargestellt) einstellen.
• Der Feuchtkugeltemperatursensor 123 kann eine Feuchtkugeltemperatur messen, die gemeinsam mit der Trockenkugeltemperatur genutzt werden kann, um die Umgebungsfeuchtigkeit unter umgebenden Wetterbedingungen wie z.B. Regen zu schätzen. Die Feuchtkugeltemperatur kann eine Temperatur des Niederschlags in der das Fahrzeug umgebenden Luft sein. Der Niederschlag kann eines der folgenden Dinge sein: Regen, Nebel, Schnee, Eisregen, Hagel, Dunst etc. Der Feuchtkugeltemperatursensor 123 kann sich auf einer Außenfläche des Fahrzeugs befinden und kann Wetterelementen ausgesetzt sein und einem Innenraum des Fahrzeugs nicht ausgesetzt sein, sodass der Sensor lediglich den Umgebungsbedingungen außerhalb des Fahrzeugs ausgesetzt ist, wobei die Außenfläche eine äußerste Außenfläche des Fahrzeugkörpers ist und nicht von anderen Fahrzeugkomponenten umschlossen wird. Zum Beispiel kann sich der Feuchtkugeltemperatursensor 123 am unteren Ende der Windschutzscheibe 101 befinden, wie im in 1 dargestellten Beispiel. Der Feuchtkugeltemperatursensor 123 kann dem Niederschlag ausgesetzt sein und eine Temperatur des Niederschlags messen. In einem weiteren Beispiel kann sich der Feuchtkugeltemperatursensor auf dem Kühlergrill 113 des Kühlergrillgittersystems 115 befinden. In noch einem weiteren Beispiel kann sich der Feuchtkugeltemperatursensor auf einem oder mehreren Seitenspiegeln 103 befinden. In noch einem weiteren Beispiel kann sich mehr als ein Feuchtkugeltemperatursensor an unterschiedlichen Orten (wie z.B. am unteren Ende der Windschutzscheibe, an den Seitenspiegeln, am Kühlergrill etc.) an der Außenfläche des Fahrzeugs befinden. Wenn mehr als ein Feuchtkugeltemperatursensor verwendet wird, kann ein Durchschnitt aller Feuchtkugeltemperatursensormessungen verwendet werden, um die Feuchtkugeltemperatur zu schätzen.
• 1 stellt ferner ein Steuersystem 14 des Fahrzeugs 102 dar. Das Steuersystem 14 kann kommunikativ an verschiedene Komponenten des Motors 10 und des Klimasteuersystems 109 gekoppelt sein, um die hier beschriebenen Steuerroutinen und Aktionen auszuführen. Wie in 1 dargestellt, kann das Steuersystem 14 eine elektronische digitale Steuereinheit 12 umfassen. Die Steuereinheit 12 kann ein Mikrocomputer sein, der eine Mikroprozessoreinheit, Eingabe/Ausgabeanschlüsse, ein elektronisches Speichermedium für lauffähige Programme und Kalibrierungswerte, Direktzugriffsspeicher, Keep-Alive-Memory, und einen Datenbus umfasst.
• Wie dargestellt kann die Steuereinheit 12 Eingangssignale von einer Vielzahl von Sensoren 116 empfangen, die Benutzereingaben und/oder Sensoren (wie z.B. den barometrischen Druck, die Getriebeposition, die Kupplungsposition, den Gaspedaleinsatz, den Bremspedaleinsatz, die Schalthebelposition, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl, den Luftmassenfluss durch den Motor, die Umgebungstemperatur, die Ansauglufttemperatur, die Trockenkugeltemperatur, die Feuchtkugeltemperatur etc.), Klimasteuersystemsensoren (wie z.B. die Kühlmitteltemperatur, die Adsorptionsmitteltemperatur, die Klimalüfterdrehzahl, die Temperatur im Passagierabteil, die gewünschte Temperatur im Passagierabteil, die Umgebungsfeuchtigkeit etc.) und andere Parameter einschließen können.
• Ferner kann die Steuereinheit 12 mit verschiedenen Aktuatoren 124 kommunizieren, die Motoraktuatoren (wie z.B. Kraftstoff-Einspritzdüsen, eine elektronisch gesteuerte Ansaugluftdrosselplatte, Zündkerzen, Kupplungen etc.), Klimasteuersystemaktuatoren (wie z.B. Luftdurchlässe und/oder Umlenkventile, Ventile zur Steuerung des Kühlmittelflusses, Gebläseaktuatoren, Lüfteraktuatoren etc.) und andere Aktuatoren umfassen können. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 12 Daten vom GPS 34 und/oder von einem fahrzeuginternen Kommunikations- und Unterhaltungssystem 26 des Fahrzeugs 102 empfangen.
• Das fahrzeuginterne Kommunikations- und Unterhaltungssystem 26 kann über verschiedene drahtlose Protokolle wie z.B. Drahtlosnetzwerke, Mobilfunkstation-Übertragungen und/oder Kombinationen davon mit einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 41 kommunizieren. Die vom fahrzeuginternen Kommunikations- und Unterhaltungssystem 26 erhaltenen Daten können Echtzeit- und vorausberechnete Wetterbedingungen einschließen. Wetterbedingungen wie z.B. Temperatur, Niederschlag (z.B. Regen, Schnee, Hagel etc.) und Feuchtigkeit können mittels verschiedener drahtloser Kommunikationsvorrichtungsanwendungen und Wettervorhersage-Websites erhalten werden. Die vom fahrzeuginternen Kommunikations- und Unterhaltungssystem erhaltenen Daten können aktuelle und prognostizierte Wetterbedingungen für den aktuellen Standort sowie zukünftige Standorte entlang einer geplanten Reiseroute umfassen.
• In einigen Ausführungsformen kann von anderen Signalen oder Sensoren (z.B. Regensensoren) auf das Vorhandensein von Regen rückgeschlossen werden. In einem Beispiel kann von einem „Windschutzscheibenwischer an/aus“-Signal auf Regen rückgeschlossen werden. Insbesondere kann in einem Beispiel, in dem die Windschutzscheibenwischer eingeschaltet sind, ein Signal an die Steuereinheit 12 gesendet werden, um Niederschlag wie z.B. Regen, Nebel, Schnee, Schneeregen, Hagel etc. anzuzeigen. Die Steuereinheit kann diese Information verwenden, um die Ansaugluftfeuchtigkeit zu schätzen. Wenn beispielsweise Regen angezeigt wird, kann die Steuereinheit die Ansaugluftfeuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen schätzen. Die Details der Feuchtigkeitsfeststellung werden unter Bezugnahme auf 3–6 weiter ausgeführt.
• In einem Beispiel kann auf Grundlage dessen, dass eine Differenz zwischen den Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen über einer Schwellendifferenz liegt, sowie auf Grundlage einer Trockenkugeltemperatur auf den Niederschlag in einer umgebenden Umwelt des Fahrzeugs 102 rückgeschlossen werden. Wenn die Trockenkugeltemperatur zwischen 0 Grad Celsius und –3 Grad Celsius liegt, können ferner günstige Bedingungen für die Bildung von Glatteis auf der Fahrbahn vorherrschen. Wenn die Trockenkugeltemperatur unter –3 Grad Celsius liegt, können günstige Bedingungen für Niederschläge wie z.B. Schnee, Schneeregen und/oder Hagel vorherrschen.
• Ferner kann das Steuersystem kommunikativ mit einem nicht an Bord befindlichen Netzwerk (nicht dargestellt) wie z.B. einem Cloud-Computing-System über eine drahtlose Kommunikation gekoppelt sein, bei der es sich um Wi-Fi, Bluetooth, eine Art Mobilfunkdienst oder ein drahtloses Datenübertragungsprotokoll handeln kann. Daher kann diese Verbindung, bei der Daten vom Fahrzeug hochgeladen werden und die auch als die “Cloud” bezeichnet wird, ein kommerzieller Server oder ein Privater Server sein, auf dem die Daten gespeichert und dann mittels Optimierungsalgorithmen bearbeitet werden. Der Algorithmus kann Daten von einem einzigen Fahrzeug, einer Fahrzeugflotte, einer Motorenfamilie, einer Antriebsstrangfamilie, oder einer Kombination davon verarbeiten. In einem Beispiel können die Wetterbedingungen während der Fahrt wie z.B. das Vorhandensein von Nebel, Glatteis etc. auf Grundlage der Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen festgestellt werden. Die festgestellten Wetterbedingungen können vom Fahrzeug an die Cloud übertragen werden, die auch Wetterinformationen von anderen Fahrzeugen, die an einem spezifischen geographischen Standort unterwegs sind, empfangen kann. Auf Grundlage der von den Fahrzeugen empfangenen Informationen können die Algorithmen Vorhersagen in Bezug auf die Wetterbedingungen (wie zum Beispiel spezifische Standorte für Nebel oder die Bildung von Glatteis) treffen und diese an ein einzelnes Fahrzeug/einzelne Fahrzeuge verteilen.
• In einem Beispiel können Bedingungen wie z.B. Nebel, Glatteis etc. an ein Kombi-Instrument oder an mit dem Internet verbundene Vorrichtungen wie z.B. ein Zusatzprotokoll-Schnittstellenmodul (SYNC), eine Telematik-Steuereinheit (TCU) und/oder ein Mobiltelefon-Passport-Modul (CPPM) kommuniziert werden, um den Fahrer zu warnen und um Notfallsysteme wie z.B. ein Notfallreaktions-(ERA-)System, ein Reiseinformationssystem, ein Reisehinweissystem, Verkehrsleitzentralen, Straßenwartungsteams, intelligente Schneepflugsysteme etc. zu aktivieren.
• Nun zu 2, die ein schematisches Diagramm eines Zylinders eines mehrzylindrigen Motors 10 darstellt, der von einem Fahrzeugsystem wie dem Fahrzeugsystem in 1 umfasst sein kann. Der Motor 10 kann zumindest teilweise von einem Steuersystem einschließlich der Steuereinheit 12 und von Eingaben von einem Fahrzeugbetreiber 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Die Verbrennungskammer (das heißt der Zylinder) 30 des Motors 10 kann Verbrennungskammerwände 32 umfassen, innerhalb derer ein Kolben 36 positioniert ist. In einigen Ausführungsformen kann die Seitenfläche des Kolbens 36 innerhalb des Zylinders 30 eine Mulde aufweisen. Der Kolben 36 kann an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, sodass die Hin-und-Her-Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischenübertragungssystem an zumindest ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlasser über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Startvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
• Die Verbrennungskammer 30 kann Ansaugluft über einen Ansaugkanal 42 vom Ansaugkrümmer 44 aufnehmen und Verbrennungsgase über den Abgaskanal 48 ausstoßen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Abgaskanal 48 können selektiv über ein entsprechendes Ansaugventil 52 und Abgasventil 54 mit der Verbrennungskammer 30 kommunizieren. In einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehr Ansaugventile und/oder zwei oder mehr Abgasventile umfassen.
• Das Ansaugventil 52 kann mit der Steuereinheit 12 über eine Ansaugnocke 51 gesteuert werden. Gleichermaßen kann das Abgasventil 54 mit der Steuereinheit 12 über eine Abgasnocke 53 gesteuert werden. Wahlweise kann der variable Ventilaktuator elektrisch, elektrohydraulisch oder jeglicher andere denkbare Mechanismus zur Betätigung des Ventils sein. Unter manchen Bedingungen kann die Steuereinheit 12 die den Aktuatoren 51 und 53 bereitgestellten Signale variieren, um das Öffnen und Schließen der entsprechenden Ansaug- und Abgasventile zu steuern. Die Position des Ansaugventils 52 und des Abgasventils 54 können von den Ventilpositionssensoren 55 bzw. 57 festgestellt werden. In alternativen Ausführungsformen können eines oder mehrere der Ansaug- und Abgasventile mittels einer oder mehrerer Nocken betätigt werden und können einen der folgenden Mechanismen nutzen, um den Ventilbetrieb zu variieren: Nockenprofilwechsel (CPS), variable Nockenzeitsteuerung (VCT), variable Ventilsteuerung (VVT) und/oder variables Nockenanhebungs-(VLL-)System. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 alternativ dazu ein Ansaugventil, das über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Abgasventil, das über eine Nockenbetätigung einschließlich CPS und/oder VCT gesteuert wird, umfassen.
• Die Kraftstoffeinspritzdüse 66 wird als direkt an die Verbrennungskammer 30 gekoppelt dargestellt, um den Kraftstoff direkt im Verhältnis zur Pulsbreite des von der Steuereinheit 12 über den elektronischen Treiber 68 empfangenen Signals FPW darin einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 66 eine sogenannte Direkteinspritzung des Kraftstoffes in die Verbrennungskammer 30 bereit. Die Kraftstoffeinspritzdüse kann zum Beispiel in der Seite der Verbrennungskammer oder in der Oberseite der Verbrennungskammer angebracht sein. Der Kraftstoff kann mittels eines Kraftstoffsystems (nicht dargestellt), welches einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und eine Kraftstoffleitung umfasst, an die Kraftstoffeinspritzdüse 66 geleitet werden.
• Ein Zündsystem 88 kann, unter ausgewählten Betriebsmodi, der Verbrennungskammer 30 über die Zündkerze 92 einen Zündfunken in Reaktion auf ein Funkenzündsignal SA von der Steuereinheit 12 bereitstellen. Obwohl Funkenzündungskomponenten dargestellt sind, können die Verbrennungskammer 30 oder eine oder mehrere andere Verbrennungskammern des Motors 10 in einigen Ausführungsformen in einem Druckzündungsmodus mit oder ohne einen Zündfunken betrieben werden.
• Der Ansaugkanal 42 kann Drosseln 62 und 63 umfassen, welche die Drosselplatten 64 bzw. 65 aufweisen. In diesem speziellen Beispiel können die Positionen der Drosselplatten 64 und 65 von der Steuereinheit 12 über Signale variiert werden, die einem Elektromotor oder Aktuator bereitgestellt werden, der den Drosseln 62 und 63 beigefügt ist; diese Konfiguration wird allgemein als elektronische Drosselsteuerung (ETC) bezeichnet. Auf diese Weise können die Drosseln 62 und 63 betrieben werden, um die, neben anderen Motorzylindern, der Verbrennungskammer 30 bereitgestellte Ansaugluft zu variieren. Die Positionen der Drosselplatten 64 und 65 können der Steuereinheit 12 über Drosselpositionssignale TP bereitgestellt werden. Der Druck, die Temperatur und der Luftmassenfluss können an verschiedenen Punkten entlang des Ansaugkanals 42 und des Ansaugkrümmers 44 gemessen werden. Zum Beispiel kann der Ansaugkanal 42 einen Luftmassenflusssensor 120 zum Messen des durch die Drossel 63 eindringenden Reinluftmassenflusses und einen barometrischen Drucksensor 129 zum Messen des barometrischen Drucks umfassen. Der Reinluftmassenfluss kann über das MAF-Signal an die Steuereinheit 12 kommuniziert werden. Ferner kann der Ansaugkanal 42 einen Luftreiniger 11 (hier auch als Luftfilter bezeichnet) umfassen, um die Ansaugluft zu filtern und dadurch einen Reinluftmassenfluss bereitzustellen. Der Ansaugkanal 42 kann auch einen Trockenkugeltemperatursensor 121 umfassen, um die Temperatur der Ansaugluft (das heißt die Trockenkugeltemperatur) zu messen. Die Temperatur- und Drucksignale von den Temperatur- und Drucksensoren können an die Steuereinheit kommuniziert werden. In einem Beispiel kann die Trockenkugeltemperatur genutzt werden, um die Feuchtigkeit (z.B. die Umgebungsfeuchtigkeit) zu schätzen. Die geschätzte Feuchtigkeit kann dazu genutzt werden, um eine MAF-Schätzung einzustellen.
• Der Motor 10 kann ferner eine Kompressionsvorrichtung wie z.B. einen Turbolader oder einen Superlader umfassen, der zumindest einen Kompressor 162 umfasst, der dem Einlasskrümmer 44 vorgeschaltet ist. Bei einem Turbolader kann der Kompressor 162 zumindest teilweise von einer Turbine 164 (z.B. über eine Welle) angetrieben werden, die entlang des Abgaskanals 48 angeordnet ist. Bei einem Superlader kann der Kompressor 162 zumindest teilweise vom Motor und/oder einer elektrischen Maschine angetrieben werden und kann keine Turbine umfassen. Daher kann die Kompressionsstärke, die einem oder mehreren Zylindern des Motors über einen Turbolader oder Superlader bereitgestellt wird, von der Steuereinheit 12 variiert werden. Ein Ladeluftkühler 154 kann dem Kompressor 162 nachgeschaltet und dem Ansaugventil 52 vorgeschaltet sein. Der Ladeluftkühler 154 kann zum Beispiel so konfiguriert sein, dass er Gase kühlt, die durch die Kompression mit dem Kompressor 162 erhitzt wurden. In einer Ausführungsform kann der Ladeluftkühler 154 der Drossel 62 vorgeschaltet sein. Der Druck, die Temperatur und der Luftmassenfluss können stromabseitig des Kompressors 162 gemessen werden, zum Beispiel mit dem Sensor 145 oder 147. Die gemessenen Ergebnisse können von den Sensoren 145 und 147 über die Signale 148 bzw. 149 an die Steuereinheit 12 kommuniziert werden. Der Druck und die Temperatur können stromaufseitig des Kompressors 162 gemessen werden, z.B. mit dem Sensor 153, und über das Signal 155 an die Steuereinheit 12 kommuniziert werden. In einem Beispiel kann ein Wirkungsgrad des Kompressors auf Grundlage von stromauf- und stromabseitig des Kompressors gemessenen Drücken und Temperaturen sowie auf Grundlage des Verhältnisses der spezifischen Wärmekapazitäten Cp/Cv festgestellt werden. Wenn eine Ansaugfeuchtigkeit bekannt ist, kann der Wirkungsgrad des Kompressors mit höherer Genauigkeit festgestellt werden.
• Ferner kann in den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführungs-(EGR-)System einen gewünschten Anteil des Abgases aus dem Abgaskanal 48 an den Ansaugkrümmer 44 leiten. 1 stellt ein Hochdruck-EGR-(HP-EGR-)System und ein Niederdruck-EGR-(LP-EGR-)System dar, eine alternative Ausführungsform kann jedoch lediglich ein LP-EGR-System umfassen. Die HP-EGR wird über den HP-EGR-Kanal 140 von stromaufseitig der Turbine 164 nach stromabseitig des Kompressors 162 geleitet. Die Menge an HP-EGR, die dem Ansaugkrümmer 44 bereitgestellt wird, kann von der Steuereinheit 12 über das HP-EGR-Ventil 142 variiert werden. Die LP-EGR wird über den LP-EGR-Kanal 150 von stromabseitig der Turbine 164 nach stromaufseitig des Kompressors 162 geleitet. Die Menge an LP-EGR, die dem Ansaugkrümmer 44 bereitgestellt wird, kann von der Steuereinheit 12 über das LP-EGR-Ventil 152 variiert werden. Das HP-EGR-System kann einen HP-EGR-Kühler 146 umfassen, und das LP-EGR-System kann einen LP-EGR-Kühler 158 umfassen, um zum Beispiel Wärme von den EGR-Gasen an das Motorkühlmittel abzugeben.
• Unter manchen Bedingungen kann das EGR-System verwendet werden, um die Temperatur des Luft-Kraftstoffgemisches innerhalb der Verbrennungskammer 30 zu regulieren. Daher kann es wünschenswert sein, den EGR-Massenfluss zu messen oder zu schätzen. EGR-Sensoren können innerhalb des EGR-Kanals angeordnet sein und eine Anzeige eines oder mehrerer der folgenden Parameter bereitstellen: Massenfluss, Druck, Temperatur, O₂-Konzentration und Abgaskonzentration. Zum Beispiel kann ein HP-EGR-Sensor 144 innerhalb des HP-EGR-Kanals 140 angeordnet sein.
• In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere Sensoren innerhalb des LP-EGR-Kanals 150 positioniert sein, um eine Anzeige eines oder mehrerer der folgenden Parameter bereitzustellen: eines Drucks, einer Temperatur, und eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, das durch den LP-EGR-Kanal rückgeführt wird. Abgas, das durch den LP-EGR-Kanal 150 umgeleitet wird, kann an einem Mischpunkt, der sich an der Verbindungsstelle des LP-EGR-Kanals 150 und des Ansaugkanals 42 befindet, mit frischer Ansaugluft verdünnt werden. Insbesondere kann eine Verdünnung des EGR-Flusses eingestellt werden, indem das LP-EGR-Ventil 152 in Abstimmung mit der ersten Ansaugdrossel 63 (welche im Luftansaugkanal der Motoransaugung positioniert und dem Kompressor vorgeschaltet ist) eingestellt wird.
• Von der Ausgabe eines Sensors 145 im Motor-Ansauggasstrom kann auf eine prozentuelle Verdünnung des LP-EGR-Flusses rückgeschlossen werden. Insbesondere kann der Sensor 145 stromabseitig der ersten Ansaugdrossel 63 positioniert sein, stromabseitig des LP-EGR-Ventils 152 und stromaufseitig der zweiten Hauptansaugdrossel 62, sodass die LP-EGR-Verdünnung an oder nahe der Hauptansaugdrossel genau festgestellt werden kann. Der Sensor 145 kann, zum Beispiel, ein Sauerstoffsensor wie z.B. ein UEGO-Sensor sein.
• Eine Taupunkttemperatur des EGR-Gases kann aufgrund der Feuchtigkeit der Ansaugluft geschätzt werden. Die geschätzte Taupunkttemperatur kann dazu genutzt werden, um den EGR-Kühler so einzustellen, dass die Kondensation im EGR-Kühler reduziert wird. Ferner kann eine Taupunkttemperatur einer Mischung aus dem EGR-Gas und der Ansaugluft geschätzt werden. Auf Grundlage der Taupunkttemperatur der Mischung aus Abgas und Ansaugluft kann der EGR-Kühler dazu genutzt werden, um eine Temperatur des EGR-Gases so einzustellen, dass die Kondensation reduziert wird, wenn sich das EGR-Gas und die Ansaugluft vermengen. Der Abgassensor 126 ist so dargestellt, dass er stromabseitig der Turbine 164 an den Abgaskanal 48 gekoppelt ist. Der Sensor 126 kann jeglicher Sensor sein, der zum Bereitstellen einer Anzeige des Abgas/Kraftstoff-Verhältnisses geeignet ist, wie z.B. ein linearer Sauerstoffsensor oder ein UEGO-Sensor (universeller oder Breitband-Abgassauerstoffsensor), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO, ein HEGO (beheizter EGO), ein NO_x-, HC-, oder CO-Sensor.
• Emissionssteuerungsvorrichtungen 71 und 72 werden so gezeigt, dass sie entlang des Abgaskanals 48 stromabseitig des Abgassensors 126 angeordnet sind. Die Vorrichtungen 71 und 72 können ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) sein, ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NO_x-Falle, verschiedene andere Emissionssteuerungsvorrichtungen und Kombinationen davon sein. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 71 ein TWC sein, und die Vorrichtung 72 kann ein Partikelfilter (PF) sein. In einigen Ausführungsformen kann sich der PF 72 stromabseitig des TWC 71 befinden (wie in 1 dargestellt), während der PF 72 in anderen Ausführungsformen stromaufseitig des TWC 72 positioniert sein kann (nicht in 1 dargestellt).
• Die Steuereinheit 12 wird in 2 als Mikrocomputer dargestellt, der eine Mikroprozessoreinheit 128, Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für lauffähige Programme und Kalibrierungswerte, welches in diesem speziellen Beispiel als Festwert-Speicherchip 106 dargestellt ist, einen Direktzugriffsspeicher 108, ein Keep-Alive-Memory 110 und einen Datenbus umfasst. Die Steuereinheit 12 kann, zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Signalen, verschiedene Signale von Sensoren empfangen, die an den Motor 10 gekoppelt sind, einschließlich der Messung der Trockenkugeltemperatur vom Trockenkugeltemperatursensor 121 (TDB), der Messung der Feuchtkugeltemperatur vom Feuchtkugeltemperatursensor (nicht dargestellt) (TWB), der Messung des induzierten Massenluftflusses (MAF) vom Massenluftflusssensor 120; der Temperatur des Motorkühlmittels (ECT) vom Temperatursensor 112, der mit dem Kühlmantel 114 gekoppelt ist; eines Profilzündungs-Abnahmesignals (PIP) vom Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Sensortyp), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; der Drosselposition (TP) von einem Drosselpositionssensor; und des absoluten Krümmerdrucksignals, MAP, vom Sensor 122. Das Motordrehzahlsignal, RPM, kann von der Steuereinheit 12 aus dem PIP-Signal erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, um eine Anzeige des Vakuums, oder des Drucks, im Ansaugkrümmer bereitzustellen. Es ist zu beachten, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie zum Beispiel ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor das Motor-Drehmoment anzeigen. Ferner kann dieser Sensor, gemeinsam mit der detektierten Motordrehzahl, eine Schätzung der in den Zylinder induzierten Ladung (einschließlich der Luft) bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der auch als Motordrehzahlsensor verwendet wird, eine vorher festgelegte Anzahl von abstandsgleichen Impulsen nach jedem Umlauf der Kurbelwelle erzeugen.
• Der Speichermedium-Festwertspeicher 106 kann mit computerlesbaren Daten programmiert werden, die Befehle repräsentieren, welche vom Prozessor 128 ausgeführt werden können, um die unten beschriebenen Verfahren sowie andere Varianten durchzuführen, die erwartet werden, aber nicht ausdrücklich aufgelistet sind.
• Wie oben beschrieben stellt 2 lediglich einen Zylinder eines mehrzylindrigen Motors dar, und jeder Zylinder kann gleichermaßen einen eigenen Satz von Ansaug-/Abgasventilen, Kraftstoffeinspritzdüsen, Zündkerzen etc. umfassen.
• Die Systeme in 1–2 können ein System für ein Fahrzeug bereitstellen, welches umfasst: einen Motor, einen Trockenkugeltemperatursensor, welcher eine Trockenkugeltemperatur misst, auf einer Außenfläche des Fahrzeugs positioniert ist und dem Wetter nicht ausgesetzt ist; einen Feuchtkugeltemperatursensor, welcher eine Feuchtkugeltemperatur misst, auf einer Außenfläche des Fahrzeugs positioniert ist und dem Wetter ausgesetzt ist; und eine Steuereinheit mit computerlesbaren Befehlen zum Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur in Reaktion auf Regen und zum Einstellen eines oder mehrerer Motor-Betriebsparameter auf Grundlage der geschätzten Feuchtigkeit. In einem Beispiel kann sich der Trockenkugeltemperatursensor in einem Ansaugkanal des Fahrzeugs befinden, und der Feuchtkugeltemperatursensor kann sich am unteren Ende der Windschutzscheibe des Fahrzeugs befinden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann sich der Feuchtkugeltemperatursensor auf einem oder mehreren Seitenspiegeln, auf einem Kühlergrill etc. befinden. Ferner wird eine derartige Aktion der Feuchtigkeitsschätzung in einem Beispiel nur als Reaktion auf von den Sensoren detektierten Regen oder andere Informationen als die von den Feucht- und/oder Trockentemperatursensoren stammenden vorgenommen.
• 3 und 4 stellen Verfahren zum Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage einer Trockenkugeltemperatur und/oder einer Feuchtkugeltemperatur als Reaktion auf eine Regenbedingung in einer ein Fahrzeug wie das Fahrzeug in 1 umgebenden Umgebung dar. Die Feuchtigkeit kann zum Beispiel eine spezifische Feuchtigkeit und/oder eine relative Feuchtigkeit sein. Die Regenbedingung kann auf dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Regen basieren. Insbesondere stellt 3 eine Routine 300 zum Schätzen der Feuchtigkeit nach der Detektion von Regen dar, und 4 stellt eine Routine 400 zum Schätzen der Feuchtigkeit dar, wenn kein Regen detektiert wird. In einem Beispiel kann eine Steuereinheit, wie z.B. die in 1 und 2 dargestellte Steuereinheit 12, die Routinen 300 und 400 auf Grundlage von auf ihr gespeicherten Befehlen ausführen.
• Um zuerst auf das Verfahren 300 einzugehen, kann die Steuereinheit bei 301 die Motorbetriebsbedingungen schätzen und/oder messen. Die Motorbetriebsbedingungen können eines oder mehrere der folgenden Dinge umfassen: ein EIN/AUS-Signal der Windschutzscheibenwischer, eine Feuchtkugeltemperatur von einem Feuchtkugeltemperatursensor, eine Trockenkugeltemperatur von einem Trockenkugeltemperatursensor, einen barometrischen Druck, einen Ladeluftkühler-(CAC-)Kühlwirkungsgrad, einen Windschutzscheibenwischer-Arbeitszyklus, die Motordrehzahl, die Last, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) etc. Danach, bei 302, kann die Steuereinheit feststellen, ob ein Niederschlag (z.B. Regen) in einer das Fahrzeug umgebenden Umwelt detektiert wird. Regen oder eine andere Art von Feuchtigkeit in der umgebenden Umwelt kann auf Grundlage von Feuchtkugel- und Trockenkugeltemperaturen festgestellt werden. Die Details der Detektion von Regen (oder Niederschlägen wie Nebel, Dunst, Hagel, Schneeregen, Schnee etc.) auf Grundlage von Feuchtkugel- und Trockenkugeltemperaturen werden in 5 weiter ausgeführt. Zusätzlich oder alternativ dazu können andere Verfahren genutzt werden, um auf die Regenbedingung rückzuschließen. In einem Beispiel kann der Wirkungsgrad eines CAC verwendet werden, um auf das Vorhandensein von Niederschlag rückzuschließen. Zum Beispiel kann sich die Ausbildung von Kondensat unter Bedingungen mit hoher Feuchtigkeit wie z.B. bei Regen erhöhen. Dies ist eine Folge dessen, dass der Regen/die Feuchtigkeit den Kühlwirkungsgrad des CAC erhöht. Daher kann der CAC-Wirkungsgrad dazu verwendet werden, um auf das Vorhandensein von Regen und hoher Feuchtigkeit rückzuschließen. In einem weiteren Beispiel kann die Geschwindigkeit des Windschutzscheibenwischers ebenfalls einen Niederschlag anzeigen und dazu verwendet werden, um auf Bedingungen mit hoher Feuchtigkeit rückzuschließen. Zum Beispiel kann das “Windschutzscheibenwischer an/aus”-Signal das Vorhandensein von Niederschlag anzeigen (z.B. wenn die Windschutzscheibenwischer eingeschaltet und in Betrieb sind, kann ein Niederschlag angezeigt werden). In noch einem weiteren Beispiel können Fahrzeuge auch mit Regensensoren ausgestattet sein, die an den Wischermotor gekoppelt sind, wobei die Drehzahl des Wischermotors eine Funktion der Regenintensität ist und ebenfalls dazu verwendet werden kann, um die Regenbedingungen festzustellen.
• Wenn bei 302 Regen oder Nässe in der Luft detektiert wird, kann die Routine bei Schritt 304 fortgesetzt werden. Bei 304 kann die Steuereinheit die Feuchtkugeltemperatur und die Trockenkugeltemperatur auf Grundlage von Messungen vom Feuchtkugeltemperatursensor und vom Trockenkugeltemperatursensor bestimmen. Die Feuchtkugeltemperatur ist die Temperatur des Niederschlags (wie z.B. des Regens), die vom Feuchtkugeltemperatursensor (wie z.B. dem in 1 dargestellten Feuchtkugeltemperatursensor 123) gemessen wird, und die Trockenkugeltemperatur ist die Temperatur der Umgebungsluft, die vom Trockenkugeltemperatursensor (wie z.B. dem in 1–2 dargestellten Trockenkugeltemperatursensor) gemessen wird.
• Der Feuchtkugeltemperatursensor kann ein Feuchtkugelthermometer sein, welches auf einer Außenfläche des Fahrzeugs positioniert ist und eine Niederschlagstemperatur in einer das Fahrzeug umgebenden Umwelt misst. Der Niederschlag kann zum Beispiel in Form von Regen erfolgen. In einem Beispiel kann das Feuchtkugelthermometer am unteren Ende einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs (wie z.B. der Windschutzscheibe 101 des Fahrzeugs 102 in 1) angeordnet sein. In einem weiteren Beispiel kann das Feuchtkugelthermometer auf einem oder mehreren Seitenspiegeln des Fahrzeugs (wie z.B. den Seitenspiegeln 103 in 1) angeordnet sein. In noch einem weiteren Beispiel kann das Feuchtkugelthermometer auf einem Kühlergrill eines Kühlergrillsystems des Fahrzeugs (wie z.B. des Kühlergrillsystems 115 in 1) angeordnet sein. Auf diese Weise können ein oder mehrere Feuchtkugelthermometer auf einer Außenfläche des Fahrzeugs positioniert sein, um die Messung der Niederschlagstemperatur in der das Fahrzeug umgebenden Umwelt zu ermöglichen.
• Der Trockenkugeltemperatursensor kann ein Trockenkugelthermometer sein, das im Ansaugkrümmer des Fahrzeugs angeordnet ist und eine Temperatur der Ansaugluft misst. In einem Beispiel kann das Trockenkugelthermometer auf einer Außenfläche eines Fahrzeugs wie z.B. des Fahrzeugs 102 in 1 angeordnet sein. Wenn es auf der Außenfläche angeordnet ist, kann das Trockenkugelthermometer vom Wetter abgeschirmt sein (z.B. von Niederschlag (wie z.B. Regen) und Nässe abgeschirmt).
• Danach, bei 306, nach dem Feststellen der Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen, kann die Steuereinheit die spezifische Feuchtigkeit der Ansaugluft auf Grundlage der Feuchtkugel- und Trockenkugeltemperaturen schätzen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit eine psychrometrische Interpolationstabelle nutzen, die auf ihm gespeichert ist, um die spezifische Feuchtigkeit der Ansaugluft (die z.B. als Wertetabelle gespeichert ist) zu schätzen. Ferner kann die relative Feuchtigkeit der Ansaugluft bei 306 auf Grundlage der Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen geschätzt werden, indem die psychrometrische Interpolationstabelle genutzt wird. Daher kann die psychrometrische Interpolationstabelle die Trockenkugeltemperatur, die Feuchtkugeltemperatur und die barometrischen Druckwerte den entsprechenden Schätzungen der spezifischen Feuchtigkeit und der relativen Feuchtigkeit der Ansaugluft zuordnen.
• Dann, bei 308, kann die Steuereinheit eine Taupunkttemperatur der Ansaugluft auf Grundlage der geschätzten relativen Feuchtigkeit feststellen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit die psychrometrische Interpolationstabelle oder eine zweite, in der Steuereinheit gespeicherte Wertetabelle nutzen, um die Taupunkttemperatur der Ansaugluft auf Grundlage der gemessenen Feuchtkugeltemperatur, der gemessenen Trockenkugeltemperatur und der geschätzten relativen Feuchtigkeit festzustellen. Nach dem Schätzen der spezifischen Feuchtigkeit und der Taupunkttemperatur der Ansaugluft kann die Routine bei 310 fortgesetzt werden. Bei 310 kann die Steuereinheit einen oder mehrere Motorbetriebsparameter auf Grundlage der geschätzten spezifischen Feuchtigkeit und Taupunkttemperatur einstellen. Der oder die mehreren Motorbetriebsparameter können unter anderem den EGR-Fluss, den Zündzeitpunkt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die variable Nockenzeitsteuerung umfassen. Zum Beispiel kann der Motorbetrieb eingestellt werden, um gewünschte Verbrennungsbedingungen aufrechtzuerhalten und/oder um Verbrennungsinstabilitäten zu reduzieren. Zusätzlich kann der Motorbetrieb eingestellt werden, um die gewünschte Klimasteuerung (gewünschte Temperatur und Feuchtigkeit der Fahrzeugkabine) auf Grundlage der geschätzten Feuchtigkeit und der Taupunkttemperatur bereitzustellen. In einigen Beispielen kann lediglich ein Parameter in Reaktion auf die Feuchtigkeit eingestellt werden. In anderen Beispielen kann jegliche Kombination oder Subkombination dieser Betriebsparameter in Reaktion auf die geschätzte Ansaugluftfeuchtigkeit eingestellt werden.
• In einer Ausführungsform kann eine Abgasrückführungsmenge (EGR) auf Grundlage der geschätzten spezifischen Feuchtigkeit der Ansaugluft eingestellt werden. Zum Beispiel kann der EGR-Fluss in Reaktion auf eine Änderung der geschätzten Ansaugluftfeuchtigkeit in zumindest einer Verbrennungskammer erhöht oder vermindert werden. Insbesondere kann der EGR-Fluss in zumindest eine Verbrennungskammer nach der Detektion eines Anstiegs der spezifischen Feuchtigkeit reduziert werden. Demnach kann der EGR-Fluss in lediglich einer Verbrennungskammer, in mehreren Verbrennungskammern oder in allen Verbrennungskammern erhöht oder vermindert werden. Darüber hinaus kann die Höhe der Änderung des EGR-Flusses in allen Zylindern gleich sein, oder die Höhe der Änderung des EGR-Flusses kann aufgrund der spezifischen Betriebsbedingungen jedes Zylinders je nach Zylinder variieren.
• In einer weiteren Ausführungsform, die einen Funkenzündungsmotor umfasst, kann der Zündzeitpunkt in Reaktion auf die geschätzte Ansaugluftfeuchtigkeit eingestellt werden. Unter zumindest einer Bedingung kann der Zündzeitpunkt zum Beispiel in einem oder mehreren Zylindern während des folgenden Motorkraftstoffzufuhrbetriebs als Reaktion auf eine höhere Feuchtigkeit vorgezogen werden. Der Zündzeitpunkt kann zum Bespiel so angesetzt werden (z.B. verzögert nach dem Zeitpunkt des Spitzendrehmoments), dass das Motorklopfen unter Bedingungen mit niedriger Feuchtigkeit reduziert wird. Wenn ein Feuchtigkeitsanstieg detektiert wird, kann der Zündzeitpunkt vorgezogen werden, um die Motorleistung aufrechtzuerhalten und näher an oder bei einem Spitzendrehmoment-Zündzeitpunkt zu arbeiten.
• Darüber hinaus kann der Zündzeitpunkt in Reaktion auf einen Rückgang der geschätzten Ansaugluftfeuchtigkeit verzögert werden. Zum Beispiel kann ein Rückgang der geschätzten Ansaugluftfeuchtigkeit von einer höheren Feuchtigkeit ein Motorklopfen verursachen. Wenn der Feuchtigkeitsrückgang detektiert wird, kann der Zündzeitpunkt verzögert werden, und das Klopfen kann reduziert werden. Es ist zu beachten, dass das Zünden in einem oder mehreren Zylindern vorgezogen oder verzögert werden kann. Ferner kann die Höhe der Änderung des Zündzeitpunkts für alle Zylinder gleich sein, oder einer oder mehrere Zylinder können unterschiedliche Höhen der Zündvorziehung oder -verzögerung aufweisen.
• In einer weiteren Ausführungsform kann eine variable Nockenzeitsteuerung (VCT), und daher die Ventilzeitsteuerung während des folgenden Motorkraftstoffzufuhrbetriebs auf Grundlage der geschätzten Ansaugluftfeuchtigkeit eingestellt werden. Die Nockenwellenzeitsteuerung kann zum Beispiel auf eine optimale Kraftstoffwirtschaftlichkeit und optimale Emissionen eingestellt werden, die einer niedrigen Umgebungsfeuchtigkeit entsprechen. Um eine optimale Kraftstoffwirtschaftlichkeit und optimale Emissionen aufrechtzuerhalten und Motorfehlzündungen zu vermeiden, kann die Nockenwellenzeitsteuerung für ein oder mehrere Zylinderventile in Reaktion auf einen Anstieg oder Rückgang der geschätzten Ansaugluftfeuchtigkeit eingestellt werden. Abhängig vom aktuellen VCT-Zeitplan und dem Zeitpunkt der Anpassung der Nockenzeitsteuerung können verschiedene Kombinationen von Ventilen eingestellt werden; zum Beispiel können ein oder mehrere Abgasventile, ein oder mehrere Ansaugventile oder eine Kombination eines oder mehrerer Ansaugventile und eines oder mehrerer Abgasventile eingestellt werden. Darüber hinaus kann die VCT in Reaktion auf einen Rückgang der geschätzten Ansaugluftfeuchtigkeit auf ähnliche Weise eingestellt werden.
• In noch einer weiteren Ausführungsform kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Reaktion auf die geschätzte Ansaugluftfeuchtigkeit eingestellt werden. Zum Beispiel kann ein Motor mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das für geringe Feuchtigkeit optimiert ist, betrieben werden. Im Falle eines Feuchtigkeitsanstiegs kann die Mischung verdünnt werden, was zu einer Motorfehlzündung führt. Wenn jedoch ein Feuchtigkeitsanstieg detektiert wird, kann das AFR so eingestellt werden, dass der Motor mit einem geringeren Grad der Magerkeit betrieben werden kann, z.B. einem weniger mageren AFR als bei niedriger Feuchtigkeit, jedoch immer noch einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Ebenso kann ein AFR so eingestellt werden, dass in Reaktion auf einen Rückgang der geschätzten Ansaugluftfeuchtigkeit ein höherer Grad der Magerkeit vorliegt, z.B. ein magereres, mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Auf diese Weise können Bedingungen wie z.B. eine Motorfehlzündung aufgrund von Feuchtigkeitsschwankungen reduziert werden.
• In einigen Ausführungsformen kann ein Motor mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden.
• Daher kann das AFR unabhängig von der Umgebungsfeuchtigkeit sein und Feuchtigkeitsschwankungen können nicht zu einer Anpassung des AFR führen.
• In einigen anderen Ausführungsformen kann die Ansaugluftfeuchtigkeit dazu genutzt werden, um eine Menge an Trägergas NOx mit höherer Genauigkeit zu schätzen. In noch einer weiteren Ausführungsform können Ammoniaksensoren auf Grundlage der spezifischen Feuchtigkeit neu kalibriert werden, um die genaue Steuerung eines eingespritzten Reduktionsmittels wie z.B. Harnstoff aufrechtzuerhalten. Daher kann der Ammoniak-Messwert des Sensors je nach Umgebungsfeuchtigkeit variieren.
• In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Taupunkttemperatur des EGR auf Grundlage der spezifischen Ansaugfeuchtigkeit modelliert werden. Motorsteuerungsstrategien wie z.B. das Verringern des EGR-Flusses oder das Abschalten des EGR kann als Reaktion darauf zum Einsatz kommen, dass sich die Temperatur des EGR-Gases der Taupunkttemperatur nähert oder unter die Taupunkttemperatur absinkt, um Kondensation im EGR-System zu vermeiden. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Ladeluftkühlung beim CAC auf Grundlage der geschätzten Taupunkttemperatur der Ansaugluft und/oder der geschätzten Feuchtigkeit eingestellt werden. Zum Beispiel kann, wenn die geschätzte Feuchtigkeit steigt, sich Kondensat innerhalb des CAC ausbilden. Deshalb kann die Kühlung des CAC verringert werden, wenn die geschätzte Feuchtigkeit steigt. Zum Beispiel kann die Steuereinheit in Reaktion darauf, dass die mit dem Verfahren 300 geschätzte Feuchtigkeit steigt, eine Position der Kühlergrillgitter anpassen (z.B. eine Öffnung der Kühlergrillgitter verringern), den Betrieb eines Motorkühlungslüfters anpassen (z.B. die vom Lüfter bereitgestellte Kühlung verringern) und/oder einen Kühlmittelfluss an einen wassergekühlten CAC verringern, um den Kühlwirkungsgrad des CAC zu verringern.
• In einigen Beispielen kann die EGR-Kühlung unter bestimmten Wetterbedingungen wie z.B. unter kalten Wetterbedingungen und unter Leerlauf- oder lastfreien Fahrbedingungen nicht erwünscht sein. Zum Beispiel kann sich Kondensat im EGR-System ausbilden, wenn die EGR unter die Taupunkttemperatur abgekühlt wird. Das Kondensat kann sich mit dem Abgas vermengen, das Schwefel- und Stickstoffverbindungen enthält, wodurch Säuren erzeugt werden, die das EGR-System sowie andere Bauteile des Motors korrodieren können. Aus diesem Grund kann der EGR-Kühler umgangen werden, um die Ausbildung von Kondensat zu vermeiden.
• In einer weiteren Ausführungsform kann die spezifische Feuchtigkeit der Ansaugluft dazu genutzt werden, um Motorbetriebsparameter in einem Motor einzustellen, der in einem homogenen Ladekompressionszündungsmodus betrieben wird. Zum Beispiel kann eine anfängliche Ladetemperatur auf Grundlage der Ansaugluftfeuchtigkeit eingestellt werden, um den Zeitpunkt der Selbstzündung einzustellen.
• Auf diese Weise können die Motorbetriebsparameter in Reaktion auf die geschätzte spezifische Feuchtigkeit der Ansaugluft eingestellt werden, die auf Grundlage einer Ausgabe eines Feuchtkugeltemperatursensors und eines Trockenkugeltemperatursensors bei Vorhandensein von Regen oder erhöhter Nässe erzeugt wird. Daher kann die Ansaugluftfeuchtigkeit häufig geschätzt werden, und einer oder mehrere Motorbetriebsparameter können dementsprechend eingestellt werden, was trotz Feuchtigkeitsschwankungen zu einer optimierten allgemeinen Motorleistung führt.
• Zusätzlich zum Einstellen des Motorbetriebs können die Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen dazu genutzt werden, um Nebel- und Glatteisbildung in der das Fahrzeug umgebenden Umwelt vorauszusagen. Kehren wir zu 3 zurück, kann die Steuereinheit bei 312 feststellen, ob eine Differenz zwischen der Umgebungslufttemperatur (das heißt der Trockenkugeltemperatur) und einer Taupunkttemperatur unter einer Schwellendifferenz liegt. In einem Beispiel kann die Schwellendifferenz für die Nebelbildung 2,5 Grad Celsius betragen. Wenn ja, kann die Steuereinheit bei 318 anzeigen, dass in der das Fahrzeug umgebenden Umwelt Bedingungen für die Nebelbildung vorliegen. Kehren wir zu 312 zurück; nach dem Feststellen, dass Bedingungen für die Nebelbildungen detektiert werden, kann die Steuereinheit als nächstes bei 314 feststellen, ob die Umgebungslufttemperatur zwischen einer ersten Glatteistemperatur und einer zweiten Glatteistemperatur liegt. In einem Beispiel kann die erste Glatteistemperatur –3 Grad Celsius betragen, und die zweite Glatteistemperatur kann 0 Grad Celsius betragen. Unter diesen Bedingungen können Wassertropfen unterkühlt werden und können beim Kontakt mit einer Straßenoberfläche bei einer Temperatur unter einer Schwellenstraßentemperatur gefrieren, was zur Glatteisbildung führt. Nach dem Feststellen, dass die Umgebungstemperatur zwischen dem ersten und dem zweiten Glatteistemperaturbereich liegt, kann die Steuereinheit (bei 320) anzeigen, dass Bedingungen für die Glatteisbildung in der das Fahrzeug umgebenden Umwelt vorliegen können. Zum Beispiel kann ein Fahrzeuglenker nach der Feststellung von Wetterbedingungen wie z.B. Nebel und Glatteis über ungünstige Wetterbedingungen benachrichtigt werden und ihm kann geraten werden, Vorsichtsmaßnahmen zu treffen. Daher kann die Steuereinheit einen Diagnosecode setzen und/oder einen visuellen Indikator aktivieren, der Glatteis und/oder Nebel anzeigt. In einem Beispiel können automatisch Nebelleuchten eingeschaltet werden, sobald die Bedingungen für die Nebelbildung detektiert werden.
• In einigen Beispielen kann die Information zur Feststellung von Nebel- und Glatteisbildung von einem Fahrzeugsteuerelement an ein echtzeitfähiges globales Informationssystem (GIS) übertragen werden, das in einem Mobilnetzwerk des Fahrzeugs betrieben wird, wie z.B. ein Cloud-Computing-System über ein drahtloses Netzwerksystem. Daher kann das Mobilnetzwerk des Fahrzeugs Informationen (wie z.B. die Trockenkugeltemperatur, die Feuchtkugeltemperatur, die Umgebungsfeuchtigkeit, die Taupunkttemperatur etc.) von einem oder mehreren Fahrzeugen empfangen, die mit dem Mobilnetzwerk verbunden sind, auf Grundlage der empfangenen Informationen Wetterbedingungen (wie z.B. Nebel, Glatteisbildung etc.) vorhersagen und die Vorhersagen an die Fahrzeuge im Netzwerk übertragen.
• In einem Beispiel, wenn Bedingungen vorliegen, welche die Nebelbildung fördern, können sich Wassertropfen im Ansaugluftfilter bei geringem MAF ansammeln. Unter diesen Bedingungen kann ein plötzlicher Anstieg des MAF einen Wasserdunst in die Ansaugluft saugen, was ein Fehlzünden des Motors bewirkt. Zum Beispiel kann der Motor aufgrund eines plötzlichen MAF-Anstiegs fehlzünden, der entstehen kann, wenn ein Fahrzeug eine Kette von Fahrzeugen verlässt, um diese auf einer zweispurigen Straße zu überholen, was zu einem signifikanten Sicherheitsrisiko führt. Motorfehlzündungen aufgrund des plötzlichen Anstiegs des MAF können abgeschwächt werden, indem der Motor auf Grundlage der Feuchtigkeit unter Nebelbedingungen neu kalibriert wird. Auf diese Weise, durch das Detektieren von Niederschlag (wie z.B. Nebel) auf Grundlage der Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen und das Einstellen der Feuchtigkeit auf Grundlage des detektierten Niederschlags können Motorfehlzündungen reduziert werden.
• In einigen Ausführungsformen kann Nebel zusätzlich zu den Feuchtkugel- und Trockenkugeltemperaturen auf Grundlage eines Fahrzeugpyrometers festgestellt werden, das verwendet wird, um Änderungen der relativen Lichtintensität festzustellen.
• Wenn Bedingungen für Nebel und Glatteis nicht in der das Fahrzeug umgebenden Umwelt detektiert werden, kann die Steuereinheit nicht anzeigen, das Bedingungen für Nebel und Glatteis in der das Fahrzeug umgebenden Umwelt detektiert werden, und die Routine 300 kann beendet werden.
• Zurück zu 302: Wenn bei 302 nicht auf Regen rückgeschlossen wird, kann die Routine bei 322 fortgesetzt werden. Bei 322 kann die Steuereinheit die Routine 400 in 4 ausführen, um die Feuchtigkeit zu schätzen, wenn kein Regen detektiert wird.
• In einem Beispiel kann die Taupunkttemperatur dazu genutzt werden, um Beschlagungsbedingungen auf einer Außenfläche einer Fenster- und/oder einer Windschutzscheibe unter regnerischen Bedingungen festzustellen. Zum Beispiel kann ein Beschlagen auf Grundlage einer Temperaturdifferenz zwischen der Feuchtkugeltemperatur und einer Fahrzeugkabinentemperatur, der Umgebungsfeuchtigkeit, der Taupunkttemperatur der Umgebungsluft und der Temperatur der Außenfläche der Fenster- und/oder Windschutzscheibe festgestellt werden. Das Beschlagen kann bei über –3 Grad Celsius stattfinden, und wenn die Temperatur der Außenfläche der Scheibe der Taupunkttemperatur entspricht oder unter dieser liegt. Die Temperatur der Scheibe kann auf Grundlage von thermischer Modellbildung oder auf Grundlage direkter Messungen festgestellt werden. Während eines Niederschlags stehen nach vorne gerichtete Glasflächen zum Beispiel mit dem Niederschlag in Kontakt. Daher kann die Temperatur nach vorne gerichteter Fenster- und/oder Windschutzscheiben bei der Feuchtkugeltemperatur liegen. Nach hinten gerichtete Scheiben können dem Niederschlag nicht ausgesetzt sein, wenn sich das Fahrzeug bewegt, sodass die Scheibentemperatur auf Grundlage von thermischer Modellbildung festgestellt werden kann. Die direkte Messung der Scheibentemperatur und thermische Modellbildung können unter solchen Bedingungen zum Feststellen der Scheibentemperatur verwendet werden, wenn das Fahrzeug beispielsweise durch einen Tunnel fährt, in dem die Luft an einem Ende kalt und am anderen warm ist; oder wenn das Fahrzeug bergab fährt etc.
• Sobald das Beschlagen einer Fenster- und/oder Windschutzscheibe festgestellt wurde, können Fahrzeugklimasteuerungsparameter wie z.B. die Temperatur, der Luftfluss und die Feuchtigkeit des Fahrzeugs eingestellt werden, um das Beschlagen zu reduzieren.
• Auf diese Weise kann die Umgebungsfeuchtigkeit in Reaktion auf das Feststellen von Niederschlag auf Grundlage der Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen geschätzt werden, wobei die Trocken- und Feuchtkugeltemperaturen von entsprechenden Trocken- und Feuchtkugelthermometern gemessen werden, die am Fahrzeug angebracht sind. Daher kann während des Ausbruchs von Regen ein plötzlicher Anstieg der Ansaugluftfeuchtigkeit auftreten. Durch Nutzung der Feuchtkugeltemperatur (das heißt der Regentemperatur) zum Schätzen der spezifischen Feuchtigkeit während des Regens, kann eine Änderung der Feuchtigkeit (wie z.B. die beim Ausbruch von Regen auftretende Veränderung) unmittelbar detektiert werden, und ein Feuchtigkeitswert unter regnerischen Bedingungen kann mit erhöhter Genauigkeit geschätzt werden. Folglich können Motorbetriebsparameter und Fahrzeugklimasteuerungsparameter eingestellt werden, um den Wirkungsgrad, die Emissionen und die Fahrbedingungen zu verbessern. Darüber hinaus können die Feucht- und Trockenkugeltemperaturen dazu verwendet werden, um zusätzliche Wetterbedingungen wie z.B. Nebel- und Glatteisbildung festzustellen. Der Motorbetrieb kann dann auf Grundlage der festgestellten Wetterbedingungen eingestellt werden.
• Nun zu 4, in der ein Verfahren 400 zum Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit unter Bedingungen, bei denen kein Regen detektiert wird, dargestellt wird. Das Verfahren 400 kann das Verfahren bei 302, welches in 3 dargestellt wird, fortsetzen, nachdem festgestellt wurde, dass kein Regen detektiert wird. Die Feuchtigkeit kann zum Beispiel ein spezifischer Feuchtigkeitswert und/oder ein relativer Feuchtigkeitswert sein. Bei 402 kann die Steuereinheit eine Zeitspanne ohne Regen (∆tnr) feststellen. Die Zeitspanne ohne Regen kann auf Grundlage einer Differenz zwischen einer aktuellen Zeit und einer Zeit, zu der eine Änderung der Regenbedingung von „Regen“ zu „kein Regen“ aufgetreten war, festgestellt werden. In einem Beispiel kann auf die Änderung der Regenbedingung zu einer „kein Regen“-Bedingung auf Grundlage einer Änderung des Windschutzscheibenwischersignals von „ein“ zu „aus“ rückgeschlossen werden. In einem weiteren Beispiel kann auf die Änderung der Regenbedingung zu einer „kein Regen“-Bedingung auf Grundlage einer Änderung der Differenz zwischen den Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen von einem Wert über einer Schwellendifferenz zu einem Wert unter einer Schwellendifferenz rückgeschlossen werden. In noch einem weiteren Beispiel kann auf die Änderung der Regenbedingung zu einer „kein Regen“-Bedingung auf Grundlage einer Änderung des Wirkungsgrades des Ladeluftkühlers rückgeschlossen werden.
• Sobald, bei 404, die Zeitspanne ohne Regen festgestellt wurde, kann die Steuereinheit feststellen, ob die Zeitspanne ohne Regen über einer Schwellenzeitspanne liegt. Die Schwellenzeitspanne kann auf einer Zeitspanne basieren, die ein Luftfilter (wie z.B. der Luftfilter 11 in 1 und 2) benötigt, um nach einem kürzlich erfolgten Regenereignis zu trocknen. Zum Beispiel kann unter regnerischen Bedingungen Regenwasser durch eine Öffnung des Kühlergrills in den Ansaugkanal eindringen. Folglich kann der Luftfilter, der sich im Ansaugkanal befindet, feucht werden. Die Nässe des Luftfilters kann zur Feuchtigkeit der Ansaugluft beitragen. Nachdem es aufgehört hat zu regnen, kann es eine gewisse Zeitspanne dauern, bis der Luftfilter trocknet. Demzufolge kann der Luftfilter immer noch feucht vom kürzlich erfolgten Regen sein, und die Nässe des Luftfilters kann sogar dann zur Feuchtigkeit der Ansaugluft beitragen, wenn kein Regen vorhanden ist. Wenn die Feuchtigkeit auf Grundlage einer Trockenkugeltemperatur und nicht auf Grundlage einer Feuchtkugeltemperatur geschätzt wird, wenn der Luftfilter immer noch feucht ist, kann die daraus folgende Feuchtigkeitsschätzung eine geringere Genauigkeit aufweisen. Daher kann beim Schätzen der Feuchtigkeit die Nässe des Luftfilters berücksichtigt werden. Sobald festgestellt wurde, dass die Zeitspanne ohne Regen nicht über der Schwellenzeitspanne liegt (z.B. wenn die Zeit, seit der sich die Regenbedingung von „Regen vorhanden“ zu „kein Regen vorhanden“ geändert hat, unter der Schwellenzeitspanne liegt und daher der Luftfilter immer noch Feuchtigkeit enthalten kann), kann die Routine bei 406 fortfahren. Bei 406 kann die Steuereinheit die aktuellste Feuchtkugeltemperaturmessung während der letzten Regenperiode (anders gesagt, der kürzlich erfolgten Regenperiode) abrufen, die auf ihm gespeichert ist, und die Trockenkugeltemperatur messen. Danach, bei 408, kann die Steuereinheit die spezifische Feuchtigkeit und die relative Feuchtigkeit auf Grundlage der gemessenen Trockenkugeltemperatur und der abgerufenen (z.B. zuvor gemessenen) Feuchtkugeltemperatur schätzen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit eine psychrometrische Interpolationstabelle nutzen, die auf diesem gespeichert ist, um die spezifische Feuchtigkeit und die relative Feuchtigkeit der Ansaugluft zu schätzen. Daher kann die psychrometrische Interpolationstabelle die Trockenkugeltemperatur, die Feuchtkugeltemperatur und die barometrischen Druckwerte so zuordnen, dass die spezifische Feuchtigkeit und die relative Feuchtigkeit der Ansaugluft geschätzt werden können.
• Wenn die Zeitspanne ohne Regen größer als der Schwellenwert ist, kann der Nässefaktor des Luftfilters nicht signifikant zur Feuchtigkeit der Ansaugluft beitragen. Aus diesem Grund kann die Routine bei 410 fortfahren. Bei 410 kann die Steuereinheit eine Trockenkugeltemperatur (von einem Trockenkugeltemperatursensor) messen, und danach, bei 412, kann die Steuereinheit die relative Feuchtigkeit und die spezifische Feuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und nicht auf Grundlage der Feuchtkugeltemperatur schätzen. Das bedeutet, dass die Feuchtkugeltemperatur unter Bedingungen, wenn kein Regen vorhanden ist, und wenn festgestellt wird, dass der Luftfilter trocken ist, nicht bei der Schätzung der Feuchtigkeit berücksichtigt werden kann. In einem Beispiel, wenn die Feuchtigkeit nicht auf der Feuchtkugeltemperatur basiert, kann die Feuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur, des barometrischen Drucks, und Wetterinformationen von Navigationssystemen wie GPS geschätzt werden. In einem weiteren Beispiel kann die Feuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur, des barometrischen Drucks und der Konzentration einer oder mehrerer Emissionen aus dem Motor geschätzt werden. In noch einem weiteren Beispiel kann die Feuchtigkeit auf Grundlage von Informationen eines oder mehrerer Sensoren geschätzt werden, die von verschiedenen Feuchtigkeitssensoren zur Steuereinheit gesendet werden, wie z.B. einem absoluten Feuchtigkeitssensor, einem relativen Feuchtigkeitssensor und anderen Sensoren.
• Sobald die Feuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und/oder Feuchtkugeltemperatur geschätzt wurde, kann die Steuereinheit bei Schritt 414 fortfahren, um auf Grundlage der festgestellten relativen Feuchtigkeit eine Taupunkttemperatur festzustellen. Sobald die Taupunkttemperatur bei 416 festgestellt wurde, kann die Steuereinheit einen oder mehrere Motorbetriebsparameter auf Grundlage der spezifischen Feuchtigkeit und/oder Taupunkttemperatur einstellen. Der eine oder die mehreren Motorbetriebsparameter können unter anderem den EGR-Fluss, den Zündzeitpunkt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die variable Nockenzeitsteuerung umfassen. Der eine oder die mehreren Motorbetriebsparameter können wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben eingestellt werden, um die gewünschten Verbrennungsbedingungen aufrechtzuerhalten und/oder um die Verbrennungsinstabilität zu reduzieren. Darüber hinaus können die geschätzte Feuchtigkeit und Taupunkttemperatur dazu verwendet werden, um die Motorbetriebsparameter einzustellen, um die gewünschte Klimasteuerung bereitzustellen (wie z.B. die Vermeidung des Beschlagens der Windschutzscheibe, die Einstellung der Temperatur und Feuchtigkeit der Fahrzeugkabine etc.). In einigen Beispielen kann lediglich ein Parameter in Reaktion auf die Feuchtigkeit eingestellt werden. In anderen Beispielen kann jegliche Kombination oder Subkombination dieser Betriebsparameter in Reaktion auf die geschätzte Feuchtigkeit eingestellt werden.
• In einigen Beispielen, unter Bedingungen, wenn die Zeitspanne ohne Regen unter der Schwellenzeitspanne liegt, kann die geschätzte Feuchtigkeit zusätzlich zu den oben beschriebenen Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen eine Funktion der Zeitspanne ohne Regen sein. Zum Beispiel kann die Nässe des Luftfilters abnehmen, wenn die Zeitspanne ohne Regen ansteigt, und demzufolge kann die Feuchtigkeit abnehmen.
• Auf diese Weise kann, unter Bedingungen, bei denen kein Regen vorhanden ist, der Nässefaktor des Luftfilters (z.B. die Feuchtigkeitsmenge im Luftfilter) beim Schätzen der Feuchtigkeit der Ansaugluft berücksichtigt werden. Sobald festgestellt wurde, dass die Nässe des Luftfilters nicht zur Feuchtigkeit beitragen kann, kann die Trockenkugeltemperatur genutzt und die Feuchtkugeltemperatur nicht genutzt werden, um die Ansaugluftfeuchtigkeit zu schätzen.
• In einem Beispiel kann ein Verfahren für einen Motor umfassen: das Einstellen des Motorbetriebs auf Grundlage einer spezifischen Umgebungsfeuchtigkeit, wobei die spezifische Umgebungsfeuchtigkeit auf einer Trockenkugeltemperatur, die von einem ersten, auf einer Außenfläche eines Fahrzeugs positionierten und vom Wetter abgeschirmten Thermometer gemessen wird, einer Feuchtkugeltemperatur, die von einem zweiten, auf der Außenfläche des Fahrzeugs positionierten und dem Wetter ausgesetzten Thermometer gemessen wird, und einem barometrischen Druck in Reaktion auf das Detektieren von Niederschlag basiert. Das Einstellen des Betriebs des Motors kann das Einstellen eines oder mehrerer der folgenden Dinge umfassen: eines Massenluftflusses, des Zündzeitpunkts, einer variablen Ventilzeitsteuerung oder eines Abgas-Kraftstoff-Verhältnisses. Ferner kann die spezifische Umgebungsfeuchtigkeit in Reaktion darauf, dass kein Niederschlag detektiert wird, auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur geschätzt werden, wenn eine Zeitspanne ohne Niederschlag unter einer Schwellenzeitspanne liegt. Wenn die Zeitspanne ohne Niederschlag über der Schwellenzeitspanne liegt, kann die spezifische Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und nicht auf Grundlage der Feuchtkugeltemperatur geschätzt werden. Die Feuchtkugeltemperatur kann eine Temperatur des Niederschlags sein. In einem Beispiel kann das zweite Thermometer an einem der folgenden Orte positioniert sein: auf einem Fahrzeugkühlergrillgitter, Seitenspiegel oder am unteren Ende einer Windschutzscheibe.
• Niederschlag kann auf Grundlage eines oder mehrerer der folgenden Dinge detektiert werden: einer Differenz zwischen der Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur, die eine Schwellentemperatur übersteigt, oder eines Windschutzscheibenwischer-Arbeitszyklus. Ferner kann eine psychrometrische Interpolationstabelle, die im Speicher einer Steuereinheit des Motors gespeichert ist, dazu genutzt werden, um die spezifische Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage der gemessenen Feuchtkugeltemperatur, der gemessenen Trockenkugeltemperatur und des barometrischen Drucks zu schätzen. Ferner können die relative Umgebungsfeuchtigkeit, die auf der Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur basiert, sowie eine erste Taupunkttemperatur eines Abgases auf Grundlage der relativen Umgebungsfeuchtigkeit festgestellt werden, und das Einstellen des EGR-Flusses kann auf der ersten Taupunkttemperatur basieren. Ferner noch kann eine zweite Taupunkttemperatur der Umgebungsluft auf Grundlage der relativen Umgebungsfeuchtigkeit festgestellt werden, und die Bildung von Nebel und die Bildung von Glatteis in einer das Fahrzeug umgebenden Umwelt können auf Grundlage der zweiten Taupunkttemperatur geschätzt werden.
• Nun zu 5, wo ein Verfahren 500 zum Feststellen einer Niederschlagsbedingung auf Grundlage einer Trockenkugeltemperatur und einer Feuchtkugeltemperatur dargestellt wird. Der Niederschlag kann eines oder mehrere der folgenden Dinge umfassen: Regen, Nebel, Schnee, Schneeregen, Hagel, Dunst etc.
• Bei 504 kann die Steuereinheit die Feuchtkugel- und Trockenkugeltemperaturen messen. Wie oben besprochen kann die Feuchtkugeltemperatur eine Temperatur des Niederschlags sein, die von einem Feuchtkugelthermometer gemessen wird, welches sich auf einer Außenfläche des Fahrzeugs befindet und den umgebenden Wetterbedingungen ausgesetzt ist. In einem Beispiel kann das Feuchtkugelthermometer am unteren Ende einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs (wie z.B. der Windschutzscheibe 101 des Fahrzeugs 102 in 1) angeordnet sein. In einem weiteren Beispiel kann sich das Feuchtkugelthermometer auf einem oder mehreren Seitenspiegeln des Fahrzeugs (wie z.B. den Seitenspiegeln 103 in 1) befinden. In noch einem weiteren Beispiel kann das Feuchtkugelthermometer auf einem Kühlergrill eines Kühlergrillsystems des Fahrzeugs (wie z.B. dem Kühlergrillsystem 115 in 1) angeordnet sein.
• Die Trockenkugeltemperatur kann eine Temperatur der Ansaugluft sein, die von einem Trockenkugelthermometer gemessen werden kann, das sich im Ansaugkanal befindet. In einigen Beispielen kann die Trockenkugeltemperatur eine Temperatur der Umgebungsluft sein, die von einem Trockenkugelthermometer gemessen wird, welches sich auf einer Außenseite des Fahrzeugs befindet und vom umgebenden Wetter abgeschirmt ist.
• Danach, bei 506, kann die Steuereinheit feststellen, ob eine Differenz zwischen der Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur größer als eine Schwellentemperaturdifferenz ist. Wenn die Differenz größer als die Schwellentemperaturdifferenz ist, kann die Steuereinheit rückschließen, dass Niederschlag detektiert wird. Niederschlag kann eines der folgenden Dinge sein: Regen, Nebel, Schnee, Schneeregen, Hagel, Dunst etc. In einem Beispiel kann Regen auf Grundlage dessen festgestellt werden, dass die Differenz zwischen der Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur über einer ersten Schwellentemperaturdifferenz liegt; und Nebel kann auf Grundlage dessen festgestellt werden, dass die Differenz zwischen der Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur über einer zweiten Schwellentemperaturdifferenz liegt. Daraufhin kann die Steuereinheit die gemessenen Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen dazu nutzen, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu schätzen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit, sobald festgestellt wurde, dass Niederschlag in der das Fahrzeug umgebenden Atmosphäre vorhanden ist, die Schritte 304 bis 320 der Routine 300 wie bei 3 besprochen ausführen, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu schätzen, und Bedingungen für die Bildung von Nebel und/oder Glatteis in einer das Fahrzeug umgebenden Umwelt feststellen. Ferner können die Motorbetriebsparameter wie bei 3 besprochen auf Grundlage der geschätzten Feuchtigkeit eingestellt werden.
• Wenn bei 506 die Differenz zwischen den Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen nicht über der Schwellentemperaturdifferenz liegt, kann festgestellt werden, dass kein Niederschlag in der das Fahrzeug umgebenden Atmosphäre vorhanden ist. Nach dem Feststellen, dass kein Niederschlag vorhanden ist, kann die Steuereinheit nur die gemessene Trockenkugeltemperatur und nicht die gemessene Feuchtkugeltemperatur dazu nutzen, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu schätzen. In einigen Ausführungsformen, beim Nichtvorhandensein von Niederschlag, kann die Feuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur, des barometrischen Drucks und der Wetterinformationen von Navigationssystemen wie GPS geschätzt werden. In einem weiteren Beispiel kann die Feuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur, des barometrischen Drucks und der Konzentration einer oder mehrerer Emissionen aus dem Motor geschätzt werden. In noch einem weiteren Beispiel kann die Feuchtigkeit auf Grundlage von Informationen von einem oder mehreren Sensoren geschätzt werden, die von verschiedenen Feuchtigkeitssensoren an die Steuereinheit gesendet werden, wie z.B. einem absoluten Feuchtigkeitssensor, einem relativen Feuchtigkeitssensor und anderen Sensoren.
• In einigen anderen Ausführungsformen kann, beim Nichtvorhandensein von Niederschlag, ein Nässefaktor eines Luftfilters, der in einem Ansaugkanal eines Motors angeordnet ist, beim Feststellen der Feuchtigkeit berücksichtigt werden, und dementsprechend kann die Steuereinheit die Routine 400 wie bei 4 beschrieben ausführen und die Feuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen schätzen.
• In weiteren Ausführungsformen können, nachdem das Vorhandensein von Regen detektiert wurde, Informationen über den Niederschlag von der Steuereinheit an ein nicht an Bord befindliches Netzwerk übertragen werden. Anschließend kann das nicht an Bord befindliche Netzwerk die Informationen an ein oder mehrere Fahrzeuge, die mit dem Netzwerk verbunden sind, übertragen. Zum Beispiel kann das Fahrzeug an einem geographischen Standort reisen, an dem Niederschlag vorhanden ist. Das Fahrzeugsteuerelement kann das Vorhandensein von Niederschlag detektieren und diese Informationen (wie z.B. das Vorhandensein von Niederschlag den Ort, an dem der Niederschlag detektiert wird, die Zeit, zu der der Niederschlag detektiert wird, die Dauer des Niederschlags etc.) an das nicht an Bord befindliche Netzwerk übertragen. Das nicht an Bord befindliche Netzwerk kann Informationen von einem oder mehreren Fahrzeugen empfangen, die mit dem Netzwerk verbunden sind und am selben geographischen Standort reisen. Nachdem es die Informationen erhalten hat, kann das nicht an Bord befindliche Netzwerk die Informationen speichern, die Informationen verarbeiten und die Informationen zu dem einen oder den mehreren mit dem Netzwerk verbundenen Fahrzeugen übertragen, die möglicherweise an den geographischen Standort reisen, wo der Niederschlag detektiert wird. Zusätzlich und/oder alternativ dazu kann das nicht an Bord befindliche Netzwerk Niederschlagsinformationen für einen geographischen Standort auf Anfrage eines oder mehrerer mit dem Netzwerk verbundener Fahrzeuge übertragen.
• Auf diese Weise, durch die Nutzung der Feuchtkugel- und Trockenkugeltemperaturen, um das Vorhandensein von Niederschlag in einer das Fahrzeug umgebenden Umwelt festzustellen, kann der Niederschlag schneller detektiert werden.
• In einem Beispiel kann ein Verfahren für einen Motor umfassen: das Anzeigen einer Änderung einer Regenbedingung auf Grundlage einer Feuchtkugeltemperatur und einer Trockenkugeltemperatur; sowie das Einstellen einer geschätzten Feuchtigkeit auf Grundlage der Änderung der Regenbedingung, und, abhängig von der Regenbedingung, das Nichtnutzen der Feuchtkugeltemperatur zum Schätzen der Feuchtigkeit. Zum Beispiel kann eine Änderung der Regenbedingung eine Änderung vom Vorhandensein von Regen in einer ein Fahrzeug umgebenden Umwelt zum Nichtvorhandensein von Regen in einer ein Fahrzeug umgebenden Umwelt sein. Wenn kein Regen vorhanden ist, kann die Feuchtkugeltemperatur nicht zum Schätzen der Feuchtigkeit genutzt werden. In einigen Beispielen kann ein Nässefaktor des Ansaugfilters, der zur Feuchtigkeit beträgt, beim Nichtvorhandensein von Regen berücksichtigt werden. Folglich kann eine vorherige Feuchtkugeltemperatur beim Schätzen der Feuchtigkeit beim Nichtvorhandensein von Regen berücksichtigt werden, und wenn der Luftfilter feucht sein kann (der Beitrag des Luftfilters zur Feuchtigkeit kann zum Beispiel auf Grundlage einer Zeitspanne ohne Regen festgestellt werden). Ferner kann eine Taupunkttemperatur einer das Fahrzeug umgebenden Atmosphäre festgestellt werden, und auf Grundlage der Taupunkttemperatur und der Trockenkugeltemperatur kann auf Nebel- und Glatteisbildung rückgeschlossen werden.
• Nun zu 6. Diese stellt eine beispielhafte Feststellung der Feuchtigkeit in Reaktion auf Regen dar. Die Feuchtigkeit kann zum Beispiel eine spezifische Feuchtigkeit und/oder relative Umgebungsfeuchtigkeit sein. Insbesondere stellt die Graphik 600 Änderungen der Trockenkugeltemperatur im Diagramm 602, Änderungen der Feuchtkugeltemperatur im Diagramm 604, Änderungen einer Regenbedingung im Diagramm 606, Änderungen der Nässe des Ansaugluftfilters im Diagramm 608, Änderungen der Ansaugluftfeuchtigkeit im Diagramm 610 und Änderungen des EGR-Flusses auf Grundlage der Ansaugluftfeuchtigkeit im Diagramm 612 dar. Alle Kurven sind als Funktionen der Zeit auf der x-Achse dargestellt. In alternativen Ausführungsformen können einer oder mehrere Motorbetriebsparameter zusätzlich zu oder statt dem EGR-Fluss auf Grundlage der Ansaugluftfeuchtigkeit eingestellt werden. Der eine oder die mehreren Motorbetriebsparameter können unter anderem den Zündzeitpunkt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die variable Nockenzeitsteuerung umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu können Fahrzeugklimasteuerungsparameter wie z.B. die Kabinentemperatur, die Kabinenfeuchtigkeit, der Kabinenluftfluss etc. auf Grundlage der geschätzten Ansaugluftfeuchtigkeit eingestellt werden.
• Wie oben besprochen können die Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen jeweils von Trockenkugel- bzw. Feuchtkugelthermometern gemessen werden. Die Regenbedingung, das heißt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Regen in der das Fahrzeug umgebenden Luft, kann auf Grundlage der Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen festgestellt werden. Die Ansaugluftfeuchtigkeit kann auf Grundlage der Trockenkugel- und/oder Feuchtkugeltemperaturen festgestellt werden. Der EGR-Fluss kann auf Grundlage eines Öffnungsbereichs eines EGR-Ventils, einer Temperatur des EGR-Flusses, eines Differenzdrucks an dem Ventil und eines Drucks stromabseitig des EGR-Ventils festgestellt werden.
• Vor dem Zeitpunkt t1 kann kein Regen in der das Fahrzeug umgebenden Luft vorhanden sein. Dementsprechend kann die Differenz zwischen einer Trockenkugel- und einer Feuchtkugeltemperatur (∆TBT) unter einer Schwellentemperatur liegen. Ferner kann der Ansaugluftfilter trocken sein. Aus diesem Grund kann, vor t1, die Feuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und nicht auf Grundlage der Feuchtkugeltemperatur geschätzt werden. Zum Zeitpunkt t1 kann Regen in der das Fahrzeug umgebenden Luft vorhanden sein. Zum Beispiel kann das Fahrzeug von einem trockenen Standort, an dem es keinen Regen gibt, zu einem feuchten Standort reisen, an dem Regen vorhanden ist. Aufgrund des Regens kann ein Anstieg der Differenz zwischen den Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen (∆TBT) erfolgen, und die Differenz (∆TBT) kann über dem Schwellenwert liegen. Demzufolge kann die Steuereinheit feststellen, dass Regen in der Fahrzeugumgebung vorhanden ist, und die Feuchtigkeit auf Grundlage der Feuchtkugeltemperatur und der Trockenkugeltemperatur schätzen. Ferner kann die Ansaugluftfeuchtigkeit aufgrund des Vorhandenseins von Regen ansteigen (Diagramm 610). Folglich können ein oder mehrere Motorbetriebsparameter eingestellt werden, um die gewünschten Verbrennungsbedingungen aufrechtzuerhalten und/oder Verbrennungsinstabilitäten zu vermeiden. Der eine oder die mehreren Motorbetriebsparameter können unter anderem den EGR-Fluss, den Zündzeitpunkt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die variable Nockenzeitsteuerung umfassen. In diesem Beispiel wird eine beispielhafte Einstellung des EGR-Flusses (Diagramm 612) auf Grundlage der Feuchtigkeit dargestellt. Insbesondere kann der EGR-Fluss bei ansteigender Feuchtigkeit verringert werden (wie in Diagramm 612 dargestellt), um den Motorwirkungsgrad aufrechtzuerhalten. Ferner kann aufgrund von Regen ein Nässefaktor des Ansaugluftfilters ansteigen (Diagramm 608). Anders gesagt kann unter regnerischen Bedingungen Regenwasser in den Ansaugluftfilter eindringen und bewirken, dass der Luftfilter feucht wird.
• Als Nächstes, bei t2, zwischen t2 und t3, und bei t3, kann kein Regen in der das Fahrzeug umgebenden Luft vorhanden sein. Zum Beispiel kann das Fahrzeug vom feuchten Standort an einen trockenen Standort reisen. Folglich kann die Differenz zwischen der Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur unter der Schwellentemperatur liegen. Aufgrund dessen, dass die Differenz zwischen der Feuchtkugel- und der Trockenkugeltemperatur unter dem Schwellenwert liegt, kann die Steuereinheit feststellen, dass kein Regen in der Umgebung des Fahrzeugs vorhanden ist.
• Jedoch kann es eine gewisse Zeitspanne dauern, bis der Luftfilter trocknet. Daher kann die Nässe des Ansaugluftfilters sogar dann zur Feuchtigkeit der Ansaugluft beitragen, wenn kein Regen vorhanden ist. Das bedeutet, dass zum Zeitpunkt t2, zu jedem Zeitpunkt zwischen t2 und t3, und zum Zeitpunkt t3 eine verstrichene Zeitspanne (∆tnr1) zwischen einem Zeitpunkt, an dem eine Änderung der Regenbedingung von „Regen“ zu „kein „Regen“ erfolgte, und einem aktuellen Zeitpunkt unter einer Schwellenzeitspanne liegt. Folglich kann die Nässe des Luftfilters zur Feuchtigkeit der Ansaugluft beitragen. Aus diesem Grund kann bei t2, zwischen t2 und t3, und bei t3 die Feuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen geschätzt werden, wobei die Feuchtkugeltemperatur eine aktuellste Temperaturanzeige des Feuchtkugelthermometers sein kann, die unter regnerischen Bedingungen gemessen wurde. Anders gesagt kann die Feuchtkugeltemperatur eine aktuellste Feuchtkugeltemperaturmessung sein, wenn ∆TBT über dem Schwellenwert liegt. In einigen Beispielen kann die Feuchtigkeit eine Funktion der verstrichenen Zeitspanne (∆tnr) sein. Das bedeutet, dass mit ansteigender verstrichener Zeitspanne (von ∆tnr1 bis ∆tnr2), die Nässe des Luftfilters abnehmen kann (Diagramm 608), und folglich die Feuchtigkeit abnehmen kann (Diagramm 610). Ferner können, wie oben besprochen, einer oder mehrere Motorbetriebsparameter auf Grundlage der geschätzten Feuchtigkeit eingestellt werden. Zum Beispiel kann der EGR-Fluss auf Grundlage der Feuchtigkeit eingestellt werden. Insbesondere kann der EGR-Fluss bei einem Feuchtigkeitsanstieg über eine Schwellenfeuchtigkeit verringert werden.
• Danach, zwischen t3 und t4, bei t4 und über t4 hinaus kann Regen weiterhin nicht vorhanden sein (Diagramm 606). Jedoch kann die verstrichene Zeitspanne (∆tnr2) zwischen dem Zeitpunkt, an dem eine Änderung der Regenbedingung von „Regen“ zu „kein Regen“ erfolgte, und einem aktuellen Zeitpunkt größer als oder genauso groß wie eine Schwellenzeitspanne sein. Folglich kann die Nässe des Ansaugluftfilters nicht zur Ansaugluftfeuchtigkeit beitragen. Daher kann, zwischen t3 und t4, bei t4, und über t4 hinaus, die Feuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und nicht der Feuchtkugeltemperatur geschätzt werden. Ferner können die Motorbetriebsparameter wie oben besprochen auf Grundlage der geschätzten Feuchtigkeit eingestellt werden. Zum Beispiel kann der EGR-Fluss auf Grundlage der (gesunkenen) Feuchtigkeit eingestellt (erhöht) werden.
• In einem Beispiel umfasst ein Verfahren für einen Motor: Unter einer ersten Bedingung, wenn eine Differenz zwischen einer Feuchtkugeltemperatur eines Feuchtkugelthermometers und einer Trockenkugeltemperatur eines Trockenkugelthermometers über einer Schwellentemperatur liegt, kann eine erste Feuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur geschätzt werden, und das Einstellen des Motorbetriebs kann auf Grundlage der ersten Feuchtigkeit erfolgen; und unter einer zweiten Bedingung, wenn die Differenz zwischen der Feuchtkugeltemperatur und der Trockenkugeltemperatur unter der Schwellentemperatur liegt, kann eine zweite Feuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und nicht auf Grundlage der Feuchtkugeltemperatur geschätzt werden, und das Einstellen des Motorbetriebs kann auf Grundlage der zweiten Feuchtigkeit erfolgen. Die Feuchtkugeltemperatur ist eine Temperatur des Regens, die von einem Feuchtkugeltemperatursensor gemessen wird, der sich an einem der folgenden Orte befindet: einem Fahrzeugkühlergrillgitter, einem Seitenspiegel oder einem unteren Ende der Windschutzscheibe, und die Trockenkugeltemperatur wird von einem Trockenkugeltemperatursensor gemessen, der sich in einem Ansaugkanal des Motors befindet. Das Einstellen des Motorbetriebs kann das Einstellen eines oder mehrerer der folgenden Dinge umfassen: eines Luftmassenflusses, eines Zündzeitpunktes, einer variablen Ventilzeitsteuerung oder eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas. Ferner kann der Regen auf der zweiten Bedingung basieren. Ferner kann eine Taupunkttemperatur auf Grundlage der Feuchtkugeltemperatur und der Trockenkugeltemperatur festgestellt werden, und Nebel in einer das Fahrzeug umgebenden Umwelt kann auf Grundlage dessen festgestellt werden, dass eine Differenz zwischen der Taupunkttemperatur und der Trockenkugeltemperatur unter einer Schwellennebeltemperatur liegt. Ferner noch kann Glatteis in einer das Fahrzeug umgebenden Umwelt auf Grundlage dessen festgestellt werden, dass eine Differenz zwischen der Taupunkttemperatur und der Trockenkugeltemperatur unter einer Schwellenglatteistemperatur liegt, und ferner auf Grundlage dessen, dass die Trockenkugeltemperatur unter einer Glatteistemperatur liegt. Ferner noch können Informationen auf der Grundlage von Regen, Nebel und Glatteis von einer Steuereinheit des Motors an ein nicht an Bord befindliches Netzwerk über ein Drahtlosnetzwerk an ein oder mehrere Fahrzeuge übertragen werden, die mit dem nicht an Bord befindlichen Netzwerk verbunden sind.
• Auf diese Weise, durch Nutzung der Feuchtkugeltemperatur zum Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit während des Regens und unter Bedingungen, wenn der Luftfilter feucht ist (zum Beispiel für eine gewisse Zeitspanne, nachdem der Regen aufgehört hat und bis der Luftfilter trocken ist), kann eine Änderung der Feuchtigkeit schneller detektiert werden (z.B. praktisch unverzüglich), und die Feuchtigkeit kann mit höherer Genauigkeit geschätzt werden. Dementsprechend kann ein Motorbetrieb, der auf Grundlage der Feuchtigkeit eingestellt wird, die geschätzt wird, indem die Feuchtkugeltemperatur wie hier besprochen genutzt wird, zu einer besseren Motorleistung und besseren Emissionen führen.
• Es ist zu beachten, dass die hierin umfassten beispielhaften Steuerungs- und Schätzungsroutinen in verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerungsverfahren und -routinen können als lauffähige Befehle in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden. Die hier beschriebenen, konkreten Routinen können eine oder mehrere einer Reihe von Verarbeitungsstrategien wie z.B. ereignisorientierten, unterbrechungsorientierten, Multi-Tasking-, Multi-Threading- und ähnlichen Strategien repräsentieren. Daher können verschiedene dargestellte Aktionen, Betriebsvorgänge und/oder Funktionen in der dargestellten Abfolge oder parallel durchgeführt und in manchen Fällen ausgelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern wird zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der dargestellten Aktionen, Betriebsvorgänge und/oder Funktionen können, abhängig von der konkret verwendeten Strategie, wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Betriebsvorgänge und/oder Funktionen graphische Darstellungen von Code sein, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem zu programmieren ist.
• Es ist zu beachten, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen von beispielhafter Natur sind, und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einem beschränkenden Sinn aufgefasst werden sollen, da zahlreiche Varianten möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie in V-6-Motoren, Vierzylinder-Reihenmotoren, Sechszylinder-Reihenmotoren, V-12-Motoren, vierzylindrigen Boxermotoren und anderen Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Subkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen, sowie andere hier offenbarten Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
• Die folgenden Ansprüche weisen besonders auf bestimmte Kombinationen und Subkombinationen hin, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden können. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder eine äquivalente Formulierung dazu beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie Verbindungen eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen und weder zwei solche Elemente erfordern noch diese ausschließen. Andere Kombinationen und Subkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch die Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch die Vorstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer damit verbundenen Patentanmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob sie nun einen breiteren, engeren, gleich großen oder anderen Schutzumfang als die ursprünglichen Ansprüche haben, werden ebenfalls als vom Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst betrachtet.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 2013/0275030 [0003]

Claims (20)

1. Verfahren für einen Motor, umfassend: das Einstellen des Motorbetriebs auf Grundlage einer umgebungsspezifischen Feuchtigkeit, die auf Grundlage einer Trockenkugeltemperatur, welche von einem ersten, auf einer Außenfläche eines Fahrzeugs positionierten und vom Wetter abgeschirmten Sensor gemessen wird, einer Feuchtkugeltemperatur, die von einem zweiten, auf der Außenfläche des Fahrzeugs positionierten und dem Wetter ausgesetzten Sensor gemessen wird, und eines barometrischen Drucks als Reaktion auf das Detektieren von Niederschlag geschätzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner das Schätzen der umgebungsspezifischen Feuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur als Reaktion darauf, dass kein Niederschlag detektiert wird, umfasst, wenn eine Zeitspanne ohne Niederschlag unter einer Schwellenzeitspanne liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, welches ferner das Schätzen der umgebungsspezifischen Feuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und nicht auf Grundlage der Feuchtkugeltemperatur umfasst, wenn die Zeitspanne ohne Niederschlag über der Schwellenzeitspanne liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Feuchtkugeltemperatur eine Niederschlagstemperatur ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, worin der zweite Sensor auf einem der folgenden Objekte positioniert ist: einem Fahrzeugkühlergrillgitter, einem Seitenspiegel oder am unteren Ende einer Windschutzscheibe.
6. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Niederschlag auf Grundlage von einer über einer Schwellentemperatur liegenden Differenz zwischen der Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur und/oder einem Windschutzscheibenwischer-Arbeitszyklus detektiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, welches ferner das Nutzen einer psychrometrischen Interpolationstabelle umfasst, welche in einem Speicher einer Steuereinheit des Motors gespeichert ist, um die umgebungsspezifische Feuchtigkeit auf Grundlage der gemessenen Feuchtkugeltemperatur, der gemessenen Trockenkugeltemperatur und dem barometrischen Druck zu schätzen.
8. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Einstellen des Motorbetriebs das Einstellen eines Luftmassenflusses, eines Zündzeitpunkts, einer variablen Ventilsteuerung und/oder eines Luft-Kraftstoffverhältnisses im Abgas umfasst.
9. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner das Schätzen einer relativen Umgebungsfeuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur umfasst.
10. Verfahren nach Anspruch 9, welches ferner das Feststellen einer ersten Taupunkttemperatur eines Abgases auf Grundlage der relativen Umgebungsfeuchtigkeit sowie das Einstellen des EGR-Flusses auf Grundlage der ersten Taupunkttemperatur umfasst.
11. Verfahren nach Anspruch 9, welches ferner das Feststellen einer zweiten Taupunkttemperatur der Umgebungsluft auf Grundlage der relativen Umgebungsfeuchtigkeit und das Schätzen der Bildung von Nebel und der Bildung von Glatteis in einer das Fahrzeug umgebenden Umgebung auf Grundlage der zweiten Taupunkttemperatur umfasst.
12. Verfahren für einen Motor, welches umfasst: während einer ersten Bedingung, wenn eine Differenz zwischen einer Feuchtkugeltemperatur eines Feuchtkugelsensors und einer Trockenkugeltemperatur eines Trockenkugelsensors über einer Schwellentemperatur liegt, das Schätzen einer ersten Feuchtigkeit auf Grundlage einer Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur und das Einstellen des Motorbetriebs auf Grundlage der ersten Feuchtigkeit; sowie während einer zweiten Bedingung, wenn die Differenz zwischen der Feuchtkugeltemperatur und der Trockenkugeltemperatur unter der Schwellentemperatur liegt, das Schätzen einer zweiten Feuchtigkeit auf Grundlage der Trockenkugeltemperatur und nicht auf Grundlage der Feuchtkugeltemperatur, und das Einstellen des Motorbetriebs auf Grundlage der zweiten Feuchtigkeit.
13. Verfahren nach Anspruch 12, worin die Feuchtkugeltemperatur eine Regentemperatur ist, die von einem Feuchtkugel-Temperatursensor gemessen wird, welcher auf einem der folgenden Objekte positioniert ist: einem Fahrzeugkühlergrillgitter, einem Seitenspiegel oder am unteren Ende einer Windschutzscheibe, und worin die Trockenkugeltemperatur von einem Trockenkugel-Temperatursensor gemessen wird, welcher sich in einem Ansaugkanal des Motors befindet.
14. Verfahren nach Anspruch 12, worin das Einstellen des Motorbetriebs das Einstellen eines Luftmassenflusses, eines Zündzeitpunkts, einer variablen Ventilsteuerung und/oder eines Luft-Kraftstoffverhältnisses im Abgas umfasst.
15. Verfahren nach Anspruch 12, welches ferner das Rückschließen auf Regen auf Grundlage der ersten Bedingung umfasst.
16. Verfahren nach Anspruch 15, welches ferner das Feststellen einer Taupunkttemperatur auf Grundlage der Feuchtkugeltemperatur und der Trockenkugeltemperatur sowie das Feststellen von Nebel in einer ein Fahrzeug umgebenden Umgebung auf Grundlage dessen, dass eine Differenz zwischen der Taupunkttemperatur und der Trockenkugeltemperatur unter einer Nebel-Schwellentemperatur liegt, umfasst.
17. Verfahren nach Anspruch 16, welches ferner das Feststellen von Glatteis in einer das Fahrzeug umgebenden Umgebung auf Grundlage dessen, dass eine Differenz zwischen der Taupunkttemperatur und der Trockenkugeltemperatur unter einer Glatteis-Schwellentemperatur liegt, und ferner auf Grundlage dessen, dass die Trockenkugeltemperatur unter einer Glatteistemperatur liegt, umfasst.
18. Verfahren nach Anspruch 17, welches ferner das Übertragen von Information auf Grundlage des festgestellten Regens, Nebels und Glatteises von einer Steuereinheit des Motors an ein nicht an Bord befindliches Netzwerk über ein drahtloses Netzwerk sowie die Übertragung der Information an ein oder mehrere Fahrzeuge, die mit dem nicht an Bord befindlichen Netzwerk verbunden sind, umfasst.
19. Verfahren für einen Motor, welches umfasst: das Anzeigen einer Änderung einer Regenbedingung auf Grundlage einer Feuchtkugeltemperatur und einer Trockenkugeltemperatur; sowie das Einstellen einer geschätzten Feuchtigkeit auf Grundlage der Änderung der Regenbedingung und das Nichtverwenden der Feuchtkugeltemperatur zum Schätzen der Feuchtigkeit abhängig von der Regenbedingung.
20. Verfahren nach Anspruch 19, welches ferner das Feststellen einer Taupunkttemperatur einer ein Fahrzeug umgebenden Atmosphäre auf Grundlage der geschätzten Feuchtigkeit sowie das Rückschließen von Nebel- und Glatteisbildung auf Grundlage der Taupunkttemperatur und der Trockenkugeltemperatur umfasst.

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