-
TECHNISCHES GEBIET
-
Verschiedene Ausführungsformen betreffen ein System und Verfahren zum Diagnostizieren eines Feuchtigkeitssensors in einem Fahrzeug.
-
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
-
Motoren können an verschiedenen Stellen Feuchtigkeitssensoren verwenden, um den Motorbetrieb zu steuern, wie etwa, um Zündzeitpunkt und Abgasrückführung (AGR) zu steuern. Fehler bei dem Feuchtigkeitsmesswert können zu einem falschen Zündzeitpunkt und somit zu Klopfen sowie zu verschiedenen anderen Problemen hinsichtlich Kondensatbildung, AGR-Steuerung, Verdünnungsmittel Steuerung etc. führen.
-
Oftmals wird eine Diagnose ausgeführt, um die Funktionalität oder Rationalität eines Motorfeuchtigkeitssensors zu prüfen, und diese Diagnose kann einen Vergleich der Feuchtigkeitssensorausgabe mit einer Feuchtigkeit laut Schätzung von Signalen von einer Abgaslambdasonde, Drucksensoren, Temperatursensoren und dergleichen oder mit einer Feuchtigkeit laut Messung unter Verwendung eines zweiten Feuchtigkeitssensors an einer anderen Stelle in dem Motorsystem verwenden. Es können bei dieser Technik Probleme auftreten, falls die Feuchtigkeit zwischen den zwei Sensorstellen unterschiedlich ist, was zwischen einem Einlass und einem Abgassystem während des Motorbetriebs häufig der Fall ist, oder es können aufgrund von Rauschfaktoren wie etwa Vollständigkeit der Verbrennung, Abgastemperatur und dergleichen Unterschiede auftreten. Zusätzlich kann der Motor bei Fahrzeugen wie etwa Hybriden eine begrenzte Betriebszeit aufweisen, und die herkömmliche Diagnose kann deshalb begrenzte Möglichkeiten zum Durchführen aufweisen. Darüber hinaus kann es in ariden Klimaten mit wenig oder keinerlei Feuchtigkeit in der Umgebungsluft schwierig sein, den Sensor zu testen oder diagnostizieren.
-
KURZDARSTELLUNG
-
In einer Ausführungsform ist ein Fahrzeug mit einem Lufteinlass für einen Motor, der einen Feuchtigkeitssensor aufweist, und einem System, das eine mit einem Behälter fluidverbundene Düse aufweist, bereitgestellt, wobei die Düse in dem Lufteinlass positioniert ist. Das Fahrzeug weist eine Steuerung auf, die dazu ausgelegt ist, das System zu aktivieren, um Fluid aus der Düse dem Einlass zuzuführen, während der Motor nicht in Betrieb ist, und als Reaktion darauf, dass eine durch den Sensor gemessene Änderung der Feuchtigkeit unter einem Schwellenwert liegt, einen Diagnosecode zu erzeugen.
-
In einer anderen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs bereitgestellt. Eine Grundfeuchtigkeit (H1) wird unter Verwendung eines Feuchtigkeitssensors in einem Lufteinlass eines Motors gemessen. Ein Vernebelungssystem wird zum Vernebeln von Fluid aus einem Behälter in den Lufteinlass und benachbart zu dem Feuchtigkeitssensor, während der Motor nicht in Betrieb ist, gesteuert. Eine Feuchtigkeit nach der Fluidzufuhr (H2) wird unter Verwendung des Feuchtigkeitssensors gemessen. Ein Diagnosecode wird auf Grundlage eines Vergleichs von H1 und H2 erzeugt.
-
Verschiedene Ausführungsformen weisen zugehörige nicht einschränkende Vorteile auf. Zum Beispiel stellt die vorliegende Offenbarung ein Fahrzeug bereit, das ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Feuchtigkeitssensors umsetzt, ohne für seine Ausgabe eine Gegenprobe mit anderen Sensoren vornehmen zu müssen oder von einer Motorverbrennungszeit abhängig zu sein. Der Feuchtigkeitssensor kann während eines Zustands bei ausgeschaltetem Fahrzeug und/oder ausgeschaltetem Motor diagnostiziert oder rationalisiert werden, wenn ein bordeigener Behälter Wasser enthält oder aufgefangen hat, zum Beispiel Wasser aus einem Wärmetauscher, das ansonsten aus dem Fahrzeug heraustropfen würde. Das Verfahren kann als opportunistisches Verfahren bereitgestellt sein, das abwartet, bis die Fahrzeugklimatisierung betrieben worden ist, was in heißen und trockenen Klimaten typisch ist. Falls das Signal von dem Feuchtigkeitssensor nicht derart variiert hat, dass es nicht reagiert oder einen Erfassungsfehler aufweist, führt das Steuersystem das Diagnoseverfahren aus, wenn ausreichend Wasser in dem Behälter vorhanden ist, um den Test auszuführen. Während eines Leerlaufstoppzustands (S/S) oder eines EV-Antriebs im elektrischen Modus (HEV) oder direkt nach dem Ein- oder Ausschalten des Fahrzeugs, wenn der Motor nicht verbrennt und nicht in Betrieb ist, aktiviert das Steuersystem das Wassersystem, um Wasser in den Ansaugkrümmer zu zerstreuen oder vernebeln und den Feuchtigkeitssensor anzuregen. Der Test wird im Allgemeinen bei ausgeschaltetem Motor durchgeführt, um die Auswirkung auf den Verbrennungsvorgang zu reduzieren, z. B. indem verhindert wird, dass die Zylinder überschüssigen Wassernebel einsaugen, und mögliche Fehlzündungen verhindert werden. Falls der Feuchtigkeitssensor wie erwartet auf den Nebel reagiert, dann bestimmt die Steuerung, dass der Feuchtigkeitssensor richtig funktioniert. Falls der Sensor nicht wie erwartet reagiert, dann kann die Steuerungen ein Flag oder einen anderen Diagnosecode setzen, sodass der Sensor näher untersucht wird.
-
Figurenliste
-
- 1 veranschaulicht ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform;
- 2 veranschaulicht Fahrzeugsysteme für das Fahrzeug aus 1 gemäß einer Ausführungsform;
- 3 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform; und
- 4 veranschaulicht ein Signaldiagramm für das Verfahren aus 3 laut der Umsetzung in dem Fahrzeug aus 1.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Je nach Bedarf sind hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt; dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind und in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details von Komponenten zu zeigen. Daher sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um dem Fachmann eine vielfältige Verwendung der vorliegenden Offenbarung zu lehren.
-
1 veranschaulicht ein Schema eines Fahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 weist eine oder mehrere Leistungsquellen auf, um das Fahrzeug anzutreiben. Das Fahrzeug weist eine erste Leistungsquelle 12 und eine zweite Leistungsquelle 14 auf, die mit der Kraftübertragung verbunden sind. Die erste Leistungsquelle 12 ist durch einen Verbrennungsmotor 16 bereitgestellt. Die zweite Leistungsquelle 14 kann durch eine oder mehrere elektrische Maschinen 18 bereitgestellt sein, wie etwa einen Elektromotor/Generator, der mit einer Traktionsbatterie 20, wie etwa einer Hochspannungstraktionsbatterie, verbunden ist. In einer Ausführungsform weist das Fahrzeug 10 nur die erste Leistungsquelle 12 auf und ist als herkömmlich angetriebenes Fahrzeug oder als Start-Stopp-Fahrzeug oder anderer Antriebsstrang bereitgestellt, bei dem die einzige Leistungsquelle ein Motor ist. In anderen Ausführungsformen weist das Fahrzeug 10 beide Leistungsquellen 12, 14 auf und ist als Hybridelektrofahrzeug (hybrid electric vehicle - HEV) ausgelegt, bei dem der Antriebsstrang als Parallel-, Serien- oder andere Antriebsstrangarchitektur angeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform kann das HEV als Plug-in-Elektrofahrzeug bereitgestellt sein, sodass die Traktionsbatterie unter Verwendung von Leistung aus einer externen Leistungsquelle, z. B. dem Elektrizitätsnetz, über einen Ladestecker geladen werden kann.
-
Die Leistungsquellen 12, 14 sind über die Kraftübertragung 24, in die ein Getriebe wie etwa ein Stufengetriebe, stufenloses Getriebe, Planetengetriebe oder dergleichen eingegliedert sein kann, mit den Fahrzeugrädern 22 verbunden.
-
Das Fahrzeug 10 weist ein Steuersystem 26 auf, das hier auch als Steuerung 26 bezeichnet wird. Das Steuersystem 26 kann eine beliebige Anzahl von Steuerungen beinhalten und kann in eine einzelne Steuerung integriert sein oder verschiedene Module aufweisen. Einige oder alle Steuerungen können durch ein Controller-Area-Network (CAN) oder ein anderes System verbunden sein. Das Steuersystem 26 kann mit einem Direktzugriffsspeicher oder anderen Datenspeichersystem verbunden sein. In einigen Ausführungsformen weist das Fahrzeug eine Benutzerschnittstelle 28 auf, die ein Anzeigesystem beinhaltet, das mit dem Steuersystem 26 in Kommunikation steht. Die Benutzerschnittstelle 28 kann ein bordeigenes Fahrzeugsystem beinhalten und kann zudem einen Empfänger beinhalten, der dazu ausgelegt ist, von einem davon entfernten Benutzer, der ein Mobiltelefon, einen Computer oder dergleichen verwendet, Informationen und Eingaben zu empfangen. Die Benutzerschnittstelle 28 kann zudem ein Navigationssystem beinhalten.
-
Das Steuersystem 26 steht mit der ersten und zweiten Leistungsquelle 12, 14, der Batterie 20 und dem Getriebe 24 und anderen nachstehend beschriebenen Fahrzeugsystemen in Kommunikation und ist dazu ausgelegt, diese zu steuern. Das Steuersystem 26 ist zudem dazu ausgelegt, Signale in Bezug auf ihren Status und den Fahrzeugzustand von diesen Fahrzeugkomponenten zu empfangen.
-
Das Steuersystem 26 weist einen Empfänger 30 auf, der eine oder mehrere Antennen beinhalten kann. Jede Antenne kann dazu ausgelegt sein, von verschiedenen Quellen, einschließlich unter anderem Mobilfunkmasten, Satelliten, Servern für drahtlose Netze, anderen Fahrzeugen als Fahrzeug-zu-Fahrzeug-(V2V-)Kommunikation, Fahrzeug-zu-Infrastruktur-(V2X-)Kommunikation und dergleichen, drahtlos Signale zu empfangen. Der Empfänger 30 kann zudem als Sender ausgelegt oder damit bereitgestellt sein, um Signale hinsichtlich des Fahrzeugzustands oder andere Informationen zu senden.
-
Das Steuersystem 26 empfängt zusätzlich Bediener- oder Fahrereingaben an das Fahrzeug 10. Diese Bedienereingaben beinhalten eine Schlüsseleingabe, eine Gaspedalposition laut Erfassung durch einen Gaspedalpositionssensor (accelerator pedal position sensor - APPS), eine Bremspedalposition laut Erfassung durch einen Bremspedalpositionssensor (brake pedal position sensor - BPPS), einen Gangwahlhebel (PRND), ein(en) Feststellbremspedal, -schalter oder -hebel und andere. Das Steuersystem 26 ist zudem mit einem Sensor für die Außenlufttemperatur (outside air temperature - OAT) verbunden, um die Temperatur der umgebenden oder umliegenden Umwelt zu messen. Die Schlüsseleingabe beruht auf einem Schlüsselzyklus oder Fahrzyklus und wird traditionell durch das Einführen eines Zündschlüssels in das Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Drehen des Schlüssels in eine „An“-Position das Fahrzeug und einen Fahrzyklus startet und das Drehen des Schlüssels in eine „Aus“-Position den Fahrzyklus beendet. Die Schlüsseleingabe kann zusätzlich durch einen Smartkey oder ein anderes elektronisches Zugangssystem oder eine andere Vorrichtung zum „schlüssellosen“ Starten und Beenden des Fahrzyklus bereitgestellt sein.
-
Es liegt auf der Hand, dass hier offenbarte Schaltungen oder andere elektrische Vorrichtungen eine beliebige Anzahl von Mikroprozessoren, integrierten Schaltungen, Speichervorrichtungen (z. B. FLASH, Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM), Festwertspeicher (read only memory - ROM), elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (electrically programmable read only memory - EPROM), elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (electrically erasable programmable read only memory - EEPROM) oder andere geeignete Varianten davon) und Software beinhalten können, die miteinander zusammenwirken, um den/die hier offenbarten Vorgang/Vorgänge durchzuführen. Zusätzlich kann eine beliebige oder können mehrere beliebige der hier offenbarten elektrischen Vorrichtungen dazu ausgelegt sein, ein Computerprogramm auszuführen, das in einem nichttransitorischen computerlesbaren Medium umgesetzt ist, das dazu programmiert ist, eine beliebige Anzahl der hier offenbarten Funktionen durchzuführen.
-
2 veranschaulicht ein Schema von verschiedenen Fahrzeugsystemen für das Fahrzeug 10. Der Motor 16 ist in 2 schematisch mit einem Zylinder 50 gezeigt, obwohl eine beliebige Anzahl von Zylindern in Erwägung gezogen wird. Der Zylinder 50 und ein zugehöriger Kolben 52 definieren eine Brennkammer. Der Kolben 52 ist mit einer Kurbelwelle 54 verbunden, um eine Linearbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umzuwandeln. Die Kurbelwelle 54 ist wie vorstehend beschrieben mit der Kraftübertragung des Fahrzeugs verbunden. Die Kurbelwelle kann unter Verwendung einer elektrischen Maschine 56 gedreht werden. Die elektrische Maschine kann ein separater Anlassermotor sein, der für die Verwendung mit dem Motor 16 dediziert ist, oder kann eine elektrische Maschine in der Leistungsquelle 14 sein, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
-
Der Zylinder 50 steht mit einem Ansaugsystem 58 und einem Abgassystem 60 in Fluidverbindung. Ein Einlassventil 62 steuert die Strömung aus dem Ansaugsystem 58 in den Zylinder 50. Ein Auslassventil 64 steuert die Strömung aus dem Zylinder 50 zu dem Abgassystem 60. Das Einlass- und Auslassventil 62, 64 können auf verschiedene fachbekannte Weisen betrieben werden, um den Motorbetrieb zu steuern.
-
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 führt Kraftstoff aus einem Kraftstoffsystem direkt dem Zylinder 50 zu, sodass der Motor ein Motor mit Direkteinspritzung ist. Mit dem Motor 16 kann ein Niederdruck- oder Hochdruckkraftstoffeinspritzsystem verwendet werden, oder ein Einspritzsystem mit einer Düse pro Einlasskanal kann in anderen Beispielen verwendet werden. Das Zündsystem beinhaltet eine Zündkerze 68, die so gesteuert wird, dass sie Energie in Form eines Zündfunkens bereitstellt, um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Zylinder 50 zu zünden. In anderen Ausführungsformen können andere Kraftstoffzufuhrsysteme und Zündsysteme oder -techniken verwendet werden, einschließlich Kompressionszündung.
-
Der Motor 16 beinhaltet eine in das Steuersystem 26 eingegliederte Steuerung und verschiedene Sensoren, die dazu ausgelegt sind, der Steuerung Signale zur Verwendung beim Steuern der Luft- und Kraftstoffzufuhr an den Motor, des Zündzeitpunkts, der Leistungs- und Drehmomentabgabe von dem Motor und dergleichen bereitzustellen. Zu Motorsensoren können unter anderem Folgende zählen: eine Lambdasonde in dem Abgaskrümmer 60, ein Motorkühlmitteltemperatur-, ein Gaspedalpositionssensor, ein Motorkrümmerdrucksensor (manifold pressure sensor - MAP-Sensor), ein Motorpositionssensor für die Kurbelwellenposition, ein Luftmassensensor in dem Ansaugkrümmer 58, ein Drosselpositionssensor und dergleichen. Der Motor 16 beinhaltet zudem einen Feuchtigkeitssensor 70, der wie nachstehend beschrieben in dem Ansaugsystem 58 positioniert ist.
-
Der Motor 16 kann mit einem Viertaktzyklus betrieben werden, zu dem ein Ansaugtakt, ein Verdichtungstakt, ein Zündtakt und ein Ausstoßtakt gehören. In anderen Beispielen kann der Motor 16 mit einem Zweitaktzyklus betrieben werden. Während des Ansaugtakts öffnet sich das Einlassventil 62 und das Auslassventil 64 schließt sich, während sich der Kolben 52 von oben in dem Zylinder 50 nach unten in dem Zylinder bewegt, um Luft aus dem Ansaugkrümmer in die Brennkammer einzuleiten. Die Position des Kolbens 52 oben in dem Zylinder 50 ist im Allgemeinen als oberer Totpunkt (OT) bekannt. Die Position des Kolbens 52 unten in dem Zylinder ist im Allgemein als unterer Totpunkt (UT) bekannt.
-
Während des Verdichtungstakts werden das Einlass- und Auslassventil 62, 64 geschlossen. Der Kolben 52 bewegt sich von unten nach oben in dem Zylinder 50, um die Luft innerhalb der Brennkammer zu verdichten.
-
Dann wird Kraftstoff in den Zylinder 50 eingeleitet und gezündet. In dem gezeigten Motor 16 wird der Kraftstoff in den Zylinder 50 eingespritzt und dann unter Verwendung der Zündkerze 68 gezündet. In anderen Beispielen kann der Kraftstoff unter Verwendung der Kompressionszündung gezündet werden.
-
Während des Arbeitstakts dehnt sich das gezündete Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Zylinder 50 aus, was dazu führt, dass sich der Kolben 52 von oben in dem Zylinder 50 nach unten in dem Zylinder bewegt. Die Bewegung des Kolbens 52 führt zu einer entsprechenden Bewegung der Kurbelwelle 54 und stellt eine mechanische Drehmomentabgabe aus dem Motor 16 bereit.
-
Während des Ausstoßtakts bleibt das Einlassventil 62 geschlossen, und das Auslassventil 64 öffnet sich. Der Kolben 52 bewegt sich von unten in dem Zylinder nach oben in dem Zylinder 50, um die Abgase und Verbrennungsprodukte aus der Brennkammer zu entfernen, indem das Volumen der Kammer reduziert wird. Die Abgase strömen aus dem Zylinder 50 zu dem Abgassystem 60.
-
Die Position und Zeitsteuerung des Einlass- und Auslassventils 42, 44 sowie der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und Zündzeitpunkt können für die verschiedenen Motortakte variiert werden.
-
Der Motor 16 kann durch die elektrische Maschine 56 „geschleppt“ werden. Die elektrische Maschine 56 kurbelt die Kurbelwelle derart an, dass sie sich dreht, und das Steuersystem 26 steuert das Einlass- und Auslassventil 62, 64 wie vorstehend beschrieben. Wenn der Motor geschleppt wird, wird er nicht mit Kraftstoff versorgt, z. B. wird den Zylindern kein Kraftstoff zugeführt, sodass es nicht zu Verbrennung kommt. Während des Schleppvorgangs wird frische Außenluft durch das Ansaug- und Abgassystem 58, 60 des Motors sowie den Zylinder 50 gesaugt. Der Motor kann geschleppt werden, wenn er nicht in Betrieb ist oder nicht erforderlich ist, um das Fahrzeug anzutreiben, zum Beispiel, wenn ein Start-Stopp-Fahrzeug gestoppt ist, wenn ein Hybridfahrzeug in einem rein elektrischen Modus betrieben wird und dergleichen.
-
Darüber hinaus kann der Motor während eines Fahrzeugfahrzyklus geschleppt werden oder durch das Steuersystem 26 gesteuert werden, dass er geschleppt wird, nachdem ein Fahrzyklus oder Schlüsselzyklus des Fahrzeugs endet, z. B. als Teil eines Diagnosetests in dem nachstehend beschriebenen Verfahren.
-
Das Ansaugsystem 58 stellt einen Luftstromweg von Einlassgasen zu dem Motor 16 bereit. Außenluft strömt in einen Einlass 80 mit einem zugehörigen Luftfilter. In einigen Beispielen weist der Motor 16 geladene oder aufgeladene Einlassluft auf, sodass die Ansaugluft durch einen Verdichter wie etwa die Turbine 82 für einen Turbolader, wie gezeigt, durch einen Kompressor oder eine andere ähnliche Vorrichtung strömt. Die Ansaugluft strömt dann durch einen Ladeluftkühler 84 oder Zwischenkühler. Der Ladeluftkühler 84 kühlt die druckbeaufschlagte Ansaugluft unter Verwendung von entweder Außenluft oder einem flüssigen Kühlmittel, wie etwa in dem Motorkühlmittelsystem. In anderen Beispielen kann der Motor 16 selbstansaugend sein, sodass der Motor ohne den Verdichter und Ladeluftkühler betrieben wird.
-
Die Ansaugluft strömt durch ein Drosselventil 86, dass den Durchsatz der Luft zu dem Motor 16 steuert. In einem Beispiel ist der Feuchtigkeitssensor 70 stromabwärts von der Drossel 86 und stromaufwärts von dem Einlassventil 62 positioniert.
-
Das Abgassystem 60 enthält Abgas aus dem Motor 16, das über die Auslassventile 64 bereitgestellt wird. Das Abgas aus dem Motor 16 kann einem von mehreren Strömungswegen folgen. Ein Teil des Abgases kann durch einen Abgasrückführungs-(AGR-)Kreislauf 90 strömen, der das Abgas zu dem Ansaugsystem 58 des Motors 16 zurückführt, wo es sich mit frischer einströmender Luft mischt, bevor es in den Motor 16 eintritt. Die Strömung des Abgases durch den AGR-Kreislauf 90 wird durch ein AGR-Ventil 92 gesteuert. Der AGR-Kreislauf 90 kann einen AGR-Kühler 94 enthalten, wobei es sich um einen Wärmetauscher handelt, der die Abgase kühlt, bevor sie sich mit dem Einlassgas in dem Ansaugsystem 58 mischen. Der AGR-Kühler 94 kann ein flüssiges Kühlmittel verwenden, wie etwa Motorkühlmittel, um die AGR-Gase zu kühlen, oder kann die AGR-Gase durch Wärmeaustausch mit Umgebungsluft kühlen.
-
Alternativ strömt das Abgas entlang eines zweiten Strömungswegs. Das Abgas kann für einen Motor 16 mit einem Turbolader, wie gezeigt, durch eine Turbine 96 strömen. In anderen Beispielen wird der Motor 16 durch einen Kompressor geladen oder ist selbstansaugend, sodass der Motor 16 ohne eine Turbine 96 bereitgestellt ist. Die Abgase strömen durch ein Schall- und/oder Emissionsbehandlungssystem 98, das Vorrichtungen wie etwa einen Katalysator und einen oder mehrere Schalldämpfer enthält, und treten dann an die Atmosphäre aus.
-
Ein Fluidsystem 100, Wassersystem 100 oder Vernebelungssystem 100 ist an Bord des Fahrzeugs 10 bereitgestellt und mit dem System des Motors 16 fluidverbunden. Das Wassersystem 100 kann zum Gewinnen von Wasser oder zur Wasserrückgewinnung bereitgestellt sein, was in der US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 14/490,744, eingereicht am 19. September 2014, beschrieben ist und durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit in diese Schrift aufgenommen wird. In anderen Beispielen ist das Wassersystem 100 ein anderes Fahrzeugsystem, das ein flüssiges Fluid verwendet, das Wasser umfasst, zum Beispiel ein Scheibenwaschsystem, das ein Fluidgemisch aus Wasser und Alkoholen und/oder Lösungsmitteln enthält, ein Dieselemissionsfluid-(DEF-)System, das ein Fluidgemisch aus deionisiertem Wasser und Harnstoff enthält, und dergleichen.
-
Das Wassersystem 100 weist einen Behälter 102 auf. Der Behälter 102 kann durch den Bediener aufgefüllt werden, wie bei einem Scheibenwaschsystem oder einem DEF-System. In anderen Beispielen kann der Behälter 102 wie gezeigt mit verschiedenen Wärmetauschern in dem Fahrzeug 10 fluidverbunden sein und Kondensat von diesen empfangen. Das Kondensat umfasst flüssiges Wasser. Zum Beispiel kann Kondensat aus Abflüssen und Fallen in einem oder mehreren von dem Ladeluftkühler 84, dem AGR-Kühler 94, dem Emissions- und Schalldämpfersystem 98 und dergleichen bereitgestellt werden. Zusätzlich kann das Kondensat aus Abflüssen, Fallen oder einer Auffangvorrichtung von einem anderen Wärmetauscher 104 des Fahrzeugsystems bereitgestellt werden, wie etwa einem Kondensator für ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HLK-System) des Fahrzeugs. In einer weiteren Ausführungsform kann der Behälter 102 Wasser über einen Einlass 106 von der Außenumgebung auffangen, z. B. von Regenwasser.
-
Das flüssige Wasser in dem Behälter 102 kann durch eine Filtrationsvorrichtung 108 strömen. Die Filtrationsvorrichtung entfernt Feinstaub und kann mit einer Trennmembran oder anderen ähnlichen Vorrichtung versehen sein, um chemische Bestandteile selektiv aus dem flüssigen Wasser zu entfernen.
-
In einem Beispiel wird das flüssige Wasser durch eine Pumpe 110 druckbeaufschlagt. Die Pumpe 110 kann mechanisch oder elektrisch betrieben werden. Das druckbeaufschlagte Wasser strömt aus der Pumpe 110 zu einer Düse 112 oder einem Zerstäuber, sodass die Düse 112 mit dem Behälter fluidverbunden ist.
-
Die Düse 112 ist innerhalb des Ansaugsystems 58 positioniert und kann in dem gleichen Teilabschnitt des Einlasses positioniert sein wie der Feuchtigkeitssensor 70 oder kann stromaufwärts von dem Sensor 70 positioniert sein. In einem Beispiel befindet sich die Düse 112 wie gezeigt stromabwärts von der Drossel 86 und stromaufwärts von den Einlassventilen 62, sodass sich die Düse in dem gleichen Teilabschnitt des Ansaugsystems befindet wie der Feuchtigkeitssensor 70. In anderen Beispielen können der Feuchtigkeitssensor 70 und die Düse in dem AGR-Kreislauf positioniert sein. Ein Zumessventil 114 in dem System 100 ist stromaufwärts von der Düse 112 positioniert, um der Düse eine kontrollierte Menge von flüssigem Wasser zuzuführen. Die Düse 112 ist dazu ausgelegt, die Flüssigkeitsmasse in Tröpfchenform zu zerstreuen, zum Beispiel als Nebel oder Aerosol in dem Ansaugsystem 58. Die Düse 112 kann so ausgewählt sein, dass sie Tröpfchen mit einem mittleren Durchmesser von weniger als 100 Mikrometern, 50 Mikrometern, weniger als 20 Mikrometern, weniger als 10 Mikrometern, weniger als 5 Mikrometern oder in der Größenordnung von 1 Mikrometer oder weniger bereitstellt.
-
In anderen Beispielen enthält die Vorrichtung 110 in dem System 100 ein Gebläse und eine Ultraschallvorrichtung oder eine andere Vernebelungs- oder Verdampfungsvorrichtung, sodass ein Nebel in einen Luftstrom, der über eine Lufteinspeisung in das Gebläse bereitgestellt wird, eingetragen wird, und der benebelte oder befeuchtete Luftstrom wird dem Ansaugsystem 58 über ein Zumessventil 114 und einen Stutzen 112 zugeführt.
-
In verschiedenen Beispielen weist der Behälter 102 einen Fluidfüllstandsmesser 120 auf, wie etwa einen Schwimmer, um dem Steuersystem 26 ein Signal bereitzustellen, das einen Pegel der Flüssigkeit in dem Behälter angibt. Der Behälter 102 kann mit einem Abflussventil 122 ausgestattet sein, das in einer Mulde oder einem anderen tiefen Bereich des Behälters 102 angeordnet ist. Das Abflussventil 122 kann selektiv durch das Steuersystem 26 betrieben werden, um den Inhalt des Behälters an die Außenumgebung abfließen zu lassen. Das Steuersystem 26 kann das Abflussventil 122 als Reaktion auf ein Signal von dem Fluidfüllstandsmesser 120, das angibt, dass der Behälter 102 voll ist, öffnen und das Ventil 122 schließen, wenn das Fluid in dem Behälter 102 unter einem anderen niedrigeren Pegel liegt, oder alternativ kann ein Überströmventil in dem Behälter 102 oder System 100 bereitgestellt sein. In einem Beispiel ist das Steuersystem 26 dazu ausgelegt, während des Betriebs des Fahrzeugs 10 das Abflussventil 122 als Reaktion darauf zu öffnen, dass ein Signal, das eine Fluidmenge in dem Behälter angibt, von dem Fluidpegelsensor 120 über einem ersten Schwellenwert liegt, und das Abflussventil 122 als Reaktion darauf zu schließen, dass das Signal unter einem zweiten Schwellenwert liegt, wobei der zweite Schwellenwert niedriger als der erste Schwellenwert ist.
-
In einem Beispiel überwacht das Steuersystem 26 die Außenlufttemperatur über den OAT-Sensor und öffnet das Abflussventil 122, falls die Außenlufttemperatur unter einem Schwellenwert, z. B. 40 Grad Fahrenheit, liegt, um zu verhindern, dass das Fluid in dem Behälter gefriert. In einem anderen Beispiel überwacht das Steuersystem 26 eine vorhergesagte Temperatur und öffnet das Abflussventil 122, falls die vorhergesagte Außenlufttemperatur unter einem Schwellenwert liegt, um zu verhindern, dass das Fluid in dem Behälter 102 gefriert. In weiteren Beispielen kann der Behälter 102 ein Heizelement 124 beinhalten, wie etwa ein Widerstandsheizgerät oder eine andere Vorrichtung zum Erwärmen der Flüssigkeit in dem Behälter. Das Steuersystem 26 kann das Heizelement 124 aktivieren, um das Fluid in dem Behälter als Reaktion darauf, dass eine gemessene oder vorhergesagte Außenlufttemperatur unter einem Temperaturschwellenwert liegt, zu erwärmen.
-
Der Feuchtigkeitssensor 70 kann dazu ausgelegt sein, die relative Feuchtigkeit in dem Ansaugluftstrom zu messen oder zu erfassen, oder kann dazu ausgelegt sein, die absolute oder spezifische Feuchtigkeit in dem Ansaugluftstrom zu messen oder zu erfassen. Die spezifische oder absolute Feuchtigkeit ist ein Maß für den Wasserdampf in der Luft, z. B. die Masse des Wasserdampfs in einer Masse von trockener Luft. Die relative Feuchtigkeit ist ein Maß für die Menge von Feuchtigkeit in der Luft in Bezug auf eine Höchstmenge, die bei dieser Temperatur in der Luft enthalten sein könnte, z. B. die Masse des Wasserdampfs gegenüber der Masse des Wasserdampfs in gesättigter Luft, und wird typischerweise als Prozentsatz bereitgestellt.
-
3 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 150 zum Betreiben des Fahrzeugs 10. Gemäß verschiedenen Beispielen der Offenbarung kann das Verfahren mehr oder weniger Schritte beinhalten als gezeigt, können die Schritte in eine andere Reihenfolge umgeordnet werden und können verschiedene Schritte nacheinander oder gleichzeitig durchgeführt werden.
-
Bei Schritt 152 startet das Steuersystem 26 das Verfahren 150. Das Steuersystem 26 geht zu Schritt 154 über und bestimmt, ob ein vorbestimmter Zeitraum verstrichen ist, zum Beispiel auf Grundlage eines Zeitgebers oder einer Zeit, seit der letzte Diagnosetest durch das Steuersystem ausgeführt worden ist. Falls der vorbestimmte Zeitraum nicht verstrichen ist, geht das Verfahren zu Schritt 156 über. Falls der vorbestimmte Zeitraum verstrichen ist, geht das Verfahren zu Schritt 158 über.
-
Bei Schritt 156 bestimmt das Steuersystem 26, ob der Feuchtigkeitssensor 70 in Betrieb ist und rational oder wie erwartet funktioniert. Das Steuersystem 26 kann eine Variation bei dem Feuchtigkeitssensorsignal während eines Übergangszeitraums wie etwa eines Motorkaltstarts dazu verwenden, zu bestimmen, ob der Sensor wie erwartet eine sich ändernde Feuchtigkeit ausgibt. Das Steuersystem 26 kann zusätzlich die Signale und Messungen des Feuchtigkeitssensors 70 über eine Reihe von vorherigen Fahrzyklen hinweg vergleichen, um festzustellen, ob eine Variabilität zwischen den Fahrzyklen und unterschiedlichen Betriebstagen des Fahrzeugs vorliegt. Das Steuersystem 26 kann zusätzlich die Ausgabe und den Feuchtigkeitsmesswert des Feuchtigkeitssensors 70 mit einer Feuchtigkeit vergleichen, die von einer Außenquelle bereitgestellt wird (H0), wie etwa einem regionalen oder lokalen Wetterbericht oder einer Vorhersage von einer Satelliten- oder anderen Wetterübertragung, oder einem Feuchtigkeitspegel, der durch ein anderes Fahrzeug in der Nähe erfasst und in einer V2V-Kommunikation oder anderen Fahrzeug-Infrastruktur-(V2X-)Kommunikation empfangen worden ist, etc. Die Außenfeuchtigkeit (H0) kann die Feuchtigkeit an dem gleichen Standort wie das Fahrzeug oder für einen Ort in der Nähe angeben, z. B. innerhalb eines vorgegebenen Abstands in der Größenordnung von zehn Meilen, die nächstgelegene Wetterstation etc. Die Außenfeuchtigkeit (H0) kann zusätzlich auf einer Wettervorhersage für den Standort des Fahrzeugs beruhen. Falls der Feuchtigkeitsmesswert des Sensors 70 Außenmessungen ähnelt, die dem Fahrzeug bereitgestellt worden sind, und/oder in Betrieb ausreichend Variabilität aufweist, kehrt das Verfahren zu Schritt 152 zurück. Falls das Steuersystem bestimmt, dass der Sensor 70 womöglich nicht reagiert oder nicht wie erwartet funktioniert, geht das Verfahren zu Schritt 158 über.
-
Bei Schritt 158 setzt das Steuersystem 26 ein Testeintrittsflag, sodass der Test zu der nächsten angemessenen Gelegenheit durch das Fahrzeug ausgeführt wird.
-
Bei Schritt 160 bestimmt das Steuersystem 26, ob verschiedene Eintrittsbedingungen zum Ausführen des Diagnosetests des Sensors 70 erfüllt sind. Das Steuersystem 26 kann erfordern, dass einige oder alle der Eintrittsbedingungen erfüllt sind, bevor von Schritt 160 zu Schritt 162 übergegangen wird.
-
Eine Eintrittsbedingung kann beinhalten, dass die Umgebungstemperatur, z. B. Außenlufttemperatur, innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs liegt, z. B. 40-90 Grad Fahrenheit. Eine andere Eintrittsbedingung kann beinhalten, dass eine Fluidmenge innerhalb des Behälters 102, die unter Verwendung des Füllstandsmessers 120 bestimmt wird, über einem vorbestimmten Volumen liegt, sodass ausreichend Fluid vorhanden ist, damit das Steuersystem 26 das Verfahren fortsetzen kann. Eine andere Eintrittsbedingung kann sein, dass die Feuchtigkeit, die durch den Sensor 70 gemessen wird oder durch das Steuersystem 26 von einer Außenquelle empfangen wird, unter einem Schwellenfeuchtigkeitspegel liegt, z. B. weniger als 95 %, weniger als 90 % oder weniger als 85 % relative Feuchtigkeit. Eine Eintrittsbedingung kann sein, dass eine Grundfeuchtigkeit (H1), die durch den Sensor 70 gemessen wird, unter einem vorbestimmten Feuchtigkeitswert liegt, z. B. weniger als 95 %, weniger als 90 % oder weniger als 85 % relative Feuchtigkeit. Eine Eintrittsbedingung kann auf einem Vergleich von H1 mit einer in einem vorherigen Fahrzeugfahrzyklus gemessenen Grundfeuchtigkeit beruhen. Eine Eintrittsbedingung kann das Verstreichen eines vorbestimmten Zeitraums seit der Aktivierung der Pumpe 160 sein, womit angegeben wird, dass ein vorbestimmter Zeitraum verstrichen ist, seit die Diagnose zuletzt abgeschlossen wurde. Eine Eintrittsbedingung kann sein, dass die durch den Sensor 70 gemessene Feuchtigkeit einen vorbestimmten Zeitraum im Anschluss an den Motorstart unverändert bleibt, z. B. während eines Zeitraums mit erwarteten Übergangszuständen. Eine Eintrittsbedingung kann beinhalten, dass eine Differenz zwischen der durch den Sensor 70 gemessenen Feuchtigkeit und einer durch das Steuersystem von einer Quelle außerhalb des Fahrzeugs empfangenen Außenfeuchtigkeit (H0) über einem Schwellenwert liegt, zum Beispiel einer Außenfeuchtigkeit (H0), die durch eine V2V-Kommunikation, eine V2X-Kommunikation, Satellitensignale, Wetterberichte und dergleichen bereitgestellt wird.
-
Bei Schritt 162 bestimmt das Steuersystem 26, ob der Motor 16 nicht in Betrieb ist. Für ein herkömmliches Fahrzeug kann das Steuersystem 26 auf Grundlage des Endes eines Schlüsselzyklus bestimmen, dass der Motor 16 nicht in Betrieb ist. Das Steuersystem 26 kann einen vorbestimmten Zeitraum nach dem Schlüsselzyklus warten, bevor das Verfahren 150 fortgesetzt wird, z. B. zehn Minuten, oder kann bei einer Einleitung eines Schlüsselzyklus und vor dem Versorgen des Motors 16 mit Kraftstoff von Schritt 162 aus fortfahren. Für ein Start-Stopp-Fahrzeug kann das Steuersystem 26 auf Grundlage des Schlüsselzyklus wie vorstehend beschrieben bestimmen, dass der Motor 16 nicht in Betrieb ist, oder kann zusätzlich bestimmen, dass der Motor 16 nicht in Betrieb ist, wenn er „gestoppt“ ist, zum Beispiel an einer roten Ampel oder wenn das Fahrzeug steht und das Steuersystem 26 den Motor 16 deaktiviert hat. Für ein Hybridfahrzeug kann das Steuersystem 26 auf Grundlage des Schlüsselzyklus wie vorstehend beschrieben bestimmen, dass der Motor 16 nicht in Betrieb ist, oder während des rein elektrischen Betriebs des Fahrzeugs.
-
Bei Schritt 164 schleppt das Steuersystem 26 den Motor 16. Das Steuersystem 26 ist dazu ausgelegt, den Motor 16 anzulassen, ohne dem Motor Kraftstoff zuzuführen, um vor Schritt 166 Ansaugluft durch den Lufteinlass 58 zu saugen. Das Steuersystem 26 steuert den Anlassermotor 56 oder die andere elektrische Maschine, die mit der Kurbelwelle 54 des Motors 16 verbunden ist, um die Kurbelwelle zu drehen und zu veranlassen, dass sich der Kolben 52 innerhalb des Zylinders 50 bewegt. Durch das Schleppen des Motors saugt das Steuersystem 26 Außenluft durch den Einlass 58, ohne den Motor 16 mit Kraftstoff zu versorgen, sodass kein Verbrennungsvorgang oder Leistungsausgang aus dem Motor 16 vorliegt. In anderen Beispielen setzt das Steuersystem 26 das Verfahren 150 um, indem es von Schritt 162 direkt zu Schritt 166 übergeht, ohne den Motor zu schleppen.
-
Bei Schritt 166 misst das Steuersystem eine Grundfeuchtigkeit (H1). Die Grundfeuchtigkeit (H1) kann als einzelne Messung gemessen werden oder als Durchschnitt von Feuchtigkeitsmessungen über einen Zeitraum vorgenommen werden.
-
Bei Schritt 168 aktiviert das Steuersystem 26 das Vernebelungssystem 100. Das Steuersystem 26 steuert die Pumpe 110 und das Zumessventil 114 so, dass ein Nebel oder anderweitig zerstäubtes Fluid aus dem Behälter 102 durch die Düse 112 und dem Einlass 58 zugeführt wird. Das Steuersystem 26 kann das System 100 so betreiben, dass es dem Einlass 58 eine vorbestimmte Fluidmenge als Nebel zuführt. In weiteren Beispielen kann das Steuersystem 26 die vorbestimmte Fluidmenge, die zuzuführen ist, in Abhängigkeit von der Grundfeuchtigkeit (H1) derart bestimmen, dass die zugeführte Fluidmenge mit zunehmender H1 zunimmt. Das Steuersystem 26 kann zudem das System 100 derart betreiben, dass der Nebel über einen vorbestimmten Zeitraum zugeführt wird.
-
Bei Schritt 170 misst das Steuersystem 26 eine Feuchtigkeit nach dem Vernebeln (H2). Das Steuersystem 26 kann die Feuchtigkeit nach dem Vernebeln (H2) innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums oder einen vorbestimmten Zeitraum nach dem Vernebelungsvorgang messen, um ausreichend Zeit zu ermöglichen, damit der Nebel in dem Einlass 58 zerstreut wird und die Feuchtigkeit steigt. Das Steuersystem 26 kann eine einzelne Feuchtigkeitsmessung von dem Sensor 70 vornehmen oder eine Reihe von Messungen vornehmen und die Feuchtigkeit nach dem Vernebeln (H2) als durchschnittliche Feuchtigkeit, mittlere Feuchtigkeit oder anderen Wert auf Grundlage der Messungen festlegen. In anderen Beispielen kann das Steuersystem 26 das Signal von dem Feuchtigkeitssensor 70 während des Vernebelungsschritts und unmittelbar im Anschluss daran überwachen.
-
Bei Schritt 172 vergleicht das Steuersystem 26 die Feuchtigkeit nach dem Vernebeln (H2) mit der Grundfeuchtigkeit H1. In einem Beispiel bestimmt das Steuersystem 26 eine Differenz zwischen H2 und H1 und setzt bei Schritt 174 einen Flagzähler, falls die Differenz unter einem vorbestimmten Wert liegt, oder geht zu Schritt 176 über, falls die Differenz über dem vorbestimmten Wert liegt. In einem Beispiel ist der vorbestimmte Wert oder die Feuchtigkeitsdifferenz als 5 %, 10 % oder 15 % relative Feuchtigkeit oder ein ähnlicher Wert festgelegt.
-
In einem anderen Beispiel vergleicht das Steuersystem 26 die Feuchtigkeit nach dem Vernebeln mit der Grundfeuchtigkeit als Verhältnis von H2/H1 und setzt einen Flagzähler, falls das Verhältnis unter einem Schwellenwert liegt, z. B. größer als 1,05, 1,10 oder ein anderer Wert. In einem weiteren Beispiel vergleicht das Steuersystem 26 eine Änderungsrate der Feuchtigkeit mit der Zeit und vergleicht diese Rate mit einer vorbestimmten Rate, um zu bestimmen, ob bei 174 ein Zähler zu setzen ist, z. B. setzt es seinen Zähler, falls die Änderungsrate unter einer vorbestimmten Rate liegt. Das Steuersystem 26 kann einen festen vorbestimmten Wert oder eine feste vorbestimmte Rate zur Verwendung bei Schritt 172 verwenden oder zum Beispiel unter Verwendung einer Kalibrierungstabelle einen vorbestimmten Wert verwenden, der von der Temperatur, Grundfeuchtigkeit und/oder einer zu zerstreuenden Wassermenge abhängig ist.
-
Bei Schritt 176 setzt das Steuersystem 26 den Zeitraum zurück und kehrt zu Block 152 zurück, da die durch den Sensor 70 erfasste Änderung der Feuchtigkeit angibt, dass der Sensor 70 wie erwartet funktioniert.
-
Von Schritt 174 geht das Steuersystem 26 zu Schritt 178 über, wo es die bei Schritt 174 bestimmte Anzahl von Flags mit einem vorbestimmten Wert vergleicht, z. B. 3, 4, 5 oder einer anderen Anzahl. Falls die Anzahl von Flags aus Schritt 174 bei 178 nicht über dem vorbestimmten Wert liegt, kehrt das Steuersystem 26 zu Block 152 zurück. Falls die Anzahl von Flags aus Schritt 174 bei 178 über dem vorbestimmten Wert liegt, geht das Steuersystem 26 zu Block 180 über und setzt einen Diagnosecode.
-
Daher setzt das Steuersystem 26 das Verfahren 150 zum Erzeugen eines Diagnosecodes als Reaktion darauf um, dass eine Änderung der durch den Sensor 70 gemessenen Feuchtigkeit unter einem Schwellenwert liegt, z. B. als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen H2 und H1 unter dem Schwellenwert liegt.
-
4 veranschaulicht ein Signaldiagramm für das Steuersystem 26, das das Verfahren 150 in einem Fahrzeug 10 umsetzt, gemäß einem Beispiel. Linie 200 veranschaulicht ein Signal für die Drehmomentabgabe des Motors 16. Linie 202 veranschaulicht eine Kurbelwellendrehzahl des Motors 16. Linie 204 veranschaulicht eine Signalausgabe des Feuchtigkeitssensors 204. Linie 206 veranschaulicht ein Befehlssignal für das Vernebelungssystem 100.
-
Das Fahrzeug 10 und der Motor 16 sind vor Zeitpunkt t1 in Betrieb. Zu Zeitpunkt t1 ist der Motor 16 nicht in Betrieb, z. B. am Ende eines Fahr- oder Schlüsselzyklus des Fahrzeugs. Die Eintrittsbedingungen für das Verfahren 150 sind erfüllt, sodass das Steuersystem 26 zu Zeitpunkt t2 einen Spülzyklus ausführt, was durch die Drehzahl der Kurbelwelle 54 und die negative Motordrehmomentabgabe zwischen Zeitpunkt t2 und t3 gezeigt ist. Am Ende des Spülzyklus oder kurz danach misst das Steuersystem 26 die Feuchtigkeit H1 von dem Sensor 70 als Grundfeuchtigkeit und befiehlt anschließend dem Vernebelungssystem 100, den Einlass 58 derart zu benebeln, dass der Feuchtigkeitspegel in dem Einlass benachbart zu dem Sensor 70 erhöht wird. Der Benebelungsbefehl endet zu Zeitpunkt t4 und es ist zu sehen, dass die durch den Sensor 70 gemessene Feuchtigkeit zunimmt. Zu Zeitpunkt t5 misst das Steuersystem 26 die Feuchtigkeit H2 als die Feuchtigkeit nach dem Vernebeln und geht dann dazu über, H1 und H2 zu vergleichen, um zu bestimmen, ob ein Flag oder Code gesetzt wird. In dem vorliegenden Beispiel ist gezeigt, dass die Feuchtigkeit infolge des Vernebelungsvorgangs von H1 auf H2 zunimmt, sodass der Sensor 70 wie erwartet funktioniert. In anderen Beispielen wäre H2 gleich oder im Wesentlichen ähnlich zu H1, sodass das Steuersystem 26 wie vorstehend in Bezug auf 3 beschrieben einen Code oder ein Flag setzen würde.
-
Während vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Offenbarung beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke beschreibende und nicht einschränkenden Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener umsetzender Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Offenbarung zu bilden.
