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DE102016116938B4 - Verfahren für Feuchtigkeitsmessungsaktivierung - Google Patents

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DE102016116938B4
DE102016116938B4 DE102016116938.2A DE102016116938A DE102016116938B4 DE 102016116938 B4 DE102016116938 B4 DE 102016116938B4 DE 102016116938 A DE102016116938 A DE 102016116938A DE 102016116938 B4 DE102016116938 B4 DE 102016116938B4
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Daniel A. Makled
Gopichandra Surnilla
Richard E. Soltis
Michael McQuillen
Mohannad Hakeem
Lyth Alobiedat
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

Verfahren für einen Fahrzeugmotor, umfassend:
das Betreiben eines Sauerstoffsensors zur Aktualisierung einer
Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung als Antwort auf eine über einer Schwelle liegende Änderung der Umgebungslufttemperatur oder des Umgebungsluftdrucks; und
das Einstellen eines Motoraktuators basierend auf der aktualisierten Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung,
worin der Sauerstoffsensor ein Ansauggassauerstoffsensor ist und worin das Betreiben des Sauerstoffsensors zum Aktualisieren einer Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung das Alternieren zwischen dem Anlegen erster und zweiter Spannungen an dem Ansauggassensor während Bedingungen, bei denen jedes von Aufladung, AGR,
Tankentlüftung und Kurbelgehäuseentlüftung deaktiviert ist, und das Erzeugen einer Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf Sensorausgaben zu den ersten und zweiten Spannungen umfasst.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Auslösen einer Feuchtigkeitsmessung.
  • Hintergrund/Zusammenfassung
  • Motorsysteme umfassen eine Vielzahl von Sensoren zum Messen von Umgebungsbedingungen, wie z. B. Umgebungstemperatur, -druck und -feuchtigkeit. Basierend auf den Umgebungsbedingungen können ein oder mehrere Motorbetriebsparameter so eingestellt werden, dass das Motorleistungsverhalten optimiert wird. Beispielsweise können basierend auf der Umgebungsfeuchtigkeit (d. h. der Feuchtigkeit in der im Motor empfangenen Luftfüllung) Parameter wie z. B. eine Menge an Abgasrückführung (AGR), Zündzeitpunkt und Verbrennungs-Luft-Treibstoff-Verhältnis eingestellt werden.
  • Verschiedene Arten von Sensoren können verwendet werden, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu schätzen. Als ein Beispiel können Sauerstoffsensoren, wie zum Beispiel ein zur Steuerung des Abluft-Treibstoff-Verhältnisses verwendeter Universal-Abgassauerstoff(UEGO)-Sensor (Lambdasensor), zur Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit unter ausgewählten Bedingungen verwendet werden. Solche Sauerstoffsensoren können in einem Abgasdurchlass oder einem Ansaugluftdurchlass angeordnet sein. In einem von Surnilla et al. in der US 2014 / 0 202 426 A1 gezeigten Beispiel kann ein mit einer Motorbank gekoppelter Abgassauerstoffsensor eingesetzt werden, um die Umgebungsfeuchtigkeit opportunistisch während Bedingungen zu bestimmen, bei denen die Bank selektiv deaktiviert ist, während die andere Bank die Verbrennung fortsetzt. Eine variable Spannung kann an den Sensor angelegt werden und eine Änderung des Pumpstroms kann mit der Umgebungsfeuchtigkeit korreliert sein. In weiteren Beispielen wird die Feuchtigkeit durch einen dedizierten Feuchtigkeitssensor geschätzt, wie z. B. von Surnilla et al. in der US 2012 / 0 227 714 A1 gezeigt. Darin ist der Feuchtigkeitssensor in einem Ansaugdurchlass stromabwärts eines AGR-Ventils angeordnet. Weitere Beispiele für das Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit auf der Grundlage von Sauerstoff-Sensorwerten der allgemeinen Motorsteuerung sind aus der DE 10 2013 212 217 A1 , der DE 10 2014 216 482 A1 und der DE 10 2014 218 971 A1 bekannt.
  • Die Erfinder haben potenzielle Probleme mit den obigen Systemen identifiziert. Als ein Beispiel können Feuchtigkeitsmessungsbedingungen nichtspezifisch sein. In manchen Fällen wird die Umgebungsfeuchtigkeit wenn möglich opportunistisch geschätzt. In weiteren Fällen kann die Umgebungsfeuchtigkeit geschätzt werden, wenn eine Feuchtigkeitsmessung benötigt wird. Dies kann zu unnötigen Feuchtigkeitsmessungen führen. In dem Ansatz von Surnilla, wobei ein Abgassauerstoffsensor zur Feuchtigkeitsmessung verwendet wird, kann das häufige Anlegen einer variablen Spannung an den Sensor für die unnötigen Feuchtigkeitsmessungen zu Sensorschwärzung und letztlich zu Degradation führen. In weiteren Fällen kann opportunistisches Feuchtigkeitsabfühlen zu sporadischer Feuchtigkeitsschätzung führen. Dabei können Motoroperationen weiterhin basierend auf einer zuletzt erfolgten Feuchtigkeitsschätzung eingestellt werden. Allerdings können zwischen den opportunistischen Feuchtigkeitsschätzungen Änderungen der Umgebungsbedingungen auftreten, welche die Umgebungsfeuchtigkeit beeinflussen. Beispielsweise kann eine Änderung der Umgebungstemperatur auftreten, welche die Wassermenge, die zu enthalten eine Motoransaugluftfüllung fähig ist, beeinflusst, wodurch die Umgebungsfeuchtigkeit verändert wird. Ebenso kann eine Änderung des Barometerdrucks auftreten (z. B. aufgrund einer Änderung der Höhe des Fahrzeugmotorbetriebs), welche die Umgebungsfeuchtigkeit beeinflusst. Als solches kann sich das Motorleistungsverhalten verschlechtern, wenn die Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung nicht abgefühlt oder aktualisiert wird, wenn eine signifikante Änderung der Umgebungsbedingungen vorliegt. Wenn beispielsweise ein signifikanter Anstieg der Umgebungstemperatur seit der zuletzt erfolgten Feuchtigkeitsabfühlung auftritt, kann die Umgebungsfeuchtigkeit überschätzt werden. Dies führt dazu, dass AGR nicht in ausreichendem Maß erfolgt, was zu erhöhten NOx-Emissionen und einer verschlechterten Treibstoffwirtschaftlichkeit führt.
  • Die Erfinder haben hierin einen Ansatz identifiziert, durch den das oben beschriebene Problem zumindest teilweise bewältigt werden kann. Ein beispielhaftes Verfahren für einen Fahrzeugmotor umfasst: das Betreiben eines Sauerstoffsensors als Antwort auf eine eine Schwelle überschreitende Änderung der Umgebungslufttemperatur oder des - drucks auf eine solche Weise, dass eine Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung aktualisiert wird; und das Einstellen eines Motoraktuators basierend auf der aktualisierten Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung.
  • Auf diese Weise können Feuchtigkeitsmessungen während spezifischer Bedingungen ausgelöst werden.
  • Als Beispiel können Umgebungsbedingungen eines Fahrzeugmotors kontinuierlich überwacht und verwendet werden, um eine Feuchtigkeitsabfühlung auszulösen. Eine Änderung der Umgebungstemperatur kann eine Änderung der Außenlufttemperatur (OAT) umfassen, die von einem an eine Außenseite des Fahrzeugs gekoppelten OAT-Sensor gemessen wird. Alternativ dazu kann die Änderung der Umgebungstemperatur basierend auf einer Änderung der Luftfüllungstemperatur (ACT) oder Ansauglufttemperatur (IAT), die von einem mit einem Motoransaugdurchlass gekoppelten IAT-Sensor gemessen wird, abgeleitet werden. Eine Änderung der Umgebungstemperatur kann auf einer absoluten Signalausgabe durch die oben genannten Temperatursensoren oder einer Änderung (oder Ableitung) der Ausgabe der Sensoren basieren. Wenn eine Differenz zwischen der aktuellen Umgebungstemperatur und der Umgebungstemperatur bei der zuletzt bekannten Feuchtigkeitsmessung signifikant (z. B. höher als eine Schwelle) ist, kann bestimmt werden, dass sich auch die Umgebungsfeuchtigkeit signifikant geändert hat, und dementsprechend wird eine Feuchtigkeitsmessung ausgelöst. Hierin kann Feuchtigkeitsabfühlen über ein Beliebiges eines Ansaugsauerstoffsensors, eines Abgassauerstoffsensors und eines (dedizierten) Feuchtigkeitssensors durchgeführt werden. Auf dieselbe Weise kann eine signifikante Änderung des Umgebungsdrucks verwendet werden, um eine Feuchtigkeitsmessung auszulösen. Ferner kann eine Umgebungsfeuchtigkeitsabfühlung ausgelöst werden, wenn eine Schwellendauer oder -entfernung des Motorbetriebs seit einer letzten Abfühlung verstrichen ist.
  • Auf diese Weise können Änderungen von Umgebungsbedingungen, welche die Umgebungsluftfeuchtigkeit beeinflussen können, überwacht und verwendet werden, um eine Feuchtigkeitsabfühlung auszulösen. Durch aktives Abfühlen von Feuchtigkeit während Bedingungen, bei denen erwartet wird, dass sich die Feuchtigkeit signifikant geändert hat, anstatt (oder zusätzlich zu) opportunistischem Abfühlen von Feuchtigkeit, wenn dies möglich ist, kann eine genauere und zuverlässigere Feuchtigkeitsschätzung zur Motorsteuerung bereitgestellt werden. Die technische Auswirkung der Nutzung einer Änderung der Umgebungstemperatur und des Umgebungsdrucks zusammen mit weiteren Bedingungen zum Auslösen von Feuchtigkeitsmessung besteht darin, dass eine Feuchtigkeitsschätzung aktualisiert werden kann, wenn eine wesentliche Änderung der Feuchtigkeit erwartet wird, was jegliche unnötigen Feuchtigkeitsmessungen reduziert. In Motorsystemen, bei denen ein Sauerstoffsensor zur Feuchtigkeitsschätzung verwendet wird, verringert zusätzlich dazu das selektive Abfühlen von Feuchtigkeit, wenn die spezifischen Auslösebedingungen erfüllt sind, das Risiko der Sensordegradation aufgrund von Schwärzung durch das Anlegen einer variablen Spannung und erhöht die Komponentenlebensdauer. Durch das Ermöglichen der Bereitstellung einer zuverlässigeren und aktuelleren Feuchtigkeitsschätzung kann der Motorbetrieb verbessert werden.
  • Es versteht sich, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie soll nicht wesentliche oder essenzielle Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Schutzumfang lediglich durch die Patentansprüche definiert ist, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die jegliche der oben oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Nachteile lösen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
    • 1 zeigt ein beispielhaftes Motorsystem umfassend Sauerstoffsensoren zum Messen von Feuchtigkeit.
    • 2 zeigt ein schematisches Diagramm eines beispielhaften UEGO-Sensors.
    • 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren veranschaulicht, das implementiert werden kann, um zu bestimmen, ob eine Feuchtigkeitsmessung ausgelöst werden muss.
    • 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Schätzung von Feuchtigkeit unter Verwendung eines Sauerstoffsensors veranschaulicht.
    • 5 zeigt ein beispielhaftes Auslösen von Feuchtigkeitsmessung basierend auf Änderungen der Umgebungstemperatur.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zur Feuchtigkeitsmessung unter Verwendung eines Sauerstoffsensors, die durch eine Änderung von Umgebungsbedingungen, welche die Feuchtigkeit beeinflussen können, ausgelöst wird. Feuchtigkeitsabfühlen kann über Sauerstoffsensoren durchgeführt werden, die in einem Ansaugluftdurchlass oder einem Abgasdurchlass angeordnet sind, wie in dem Fahrzeugsystem von 1 gezeigt. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Sauerstoffsensors, der verwendet werden kann, um die Umgebungsfeuchtigkeit während ausgewählter Bedingungen zu schätzen. Eine Motorsteuerung kann konfiguriert sein, eine Steuerroutine wie die beispielhafte Routine von 3 durchzuführen, um zu bestimmen, ob eine Feuchtigkeitsmessung basierend auf einer Änderung der Umgebungsbedingungen ausgelöst werden muss. Dementsprechend kann die Motorsteuerung, beispielsweise unter Verwendung eines Sauerstoffsensors, eine aktuelle Feuchtigkeit schätzen, wie in dem beispielhaften Verfahren von 4 beschrieben. Ein beispielhaftes Auslösen von Feuchtigkeitsmessung und entsprechendes Einstellen des Motorbetriebs ist in 5 dargestellt.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10 in einem Motorsystem 100 zeigt. Das Motorsystem 100 kann innerhalb eines Antriebssystems eines Straßenfahrzeugsystems 101 gekoppelt sein. Ein Außenlufttemperatur(OAT)-Sensor 127 ist an der Außenseite des Fahrzeugsystems 101 angeordnet. Der OAT-Sensor schätzt die Umgebungslufttemperatur, die für Motoroperationen genutzt wird, und zusätzlich dazu kann die OAT genutzt werden, um Feuchtigkeitsmessungen entsprechend einer Änderung der Umgebungstemperatur auszulösen. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuerungssystem umfassend eine Steuerung 12 und durch Eingabe von einem Fahrzeugfahrer 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In dem vorliegenden Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Eine Brennkammer (Zylinder) 30 des Motors 10 kann Brennkammerwände 32 mit einem darin angeordneten Kolben 36 umfassen. Der Kolben 36 kann mit einer Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, sodass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann mit zumindest einem Antriebsrad eines Fahrzeugs über ein Zwischengetriebesystem gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlassermotor mit der Kurbelwelle 40 über ein Schwungrad gekoppelt sein, um eine Anlassoperation des Motors 10 zu aktivieren.
  • Die Brennkammer 30 kann Ansaugluft von einem Ansaugkrümmer 44 über einen Ansaugdurchlass 42 empfangen und kann Verbrennungsgase über einen Abgasdurchlass 48 ausstoßen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Abgasdurchlass 48 können mit der Brennkammer 30 über ein Ansaugventil 52 bzw. ein Abgasventil 54 selektiv kommunizieren. In manchen Ausführungsformen kann die Brennkammer 30 zwei oder mehr Ansaugventile und/oder zwei oder mehr Abgasventile umfassen.
  • In dem vorliegenden Beispiel können das Ansaugventil 52 und das Abgasventil 54 durch Nockenbetätigung über Nockenbetätigungssysteme 51 bzw. 53 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils eine oder mehrere Nocken umfassen und können eines oder mehrere von Nockenprofilschaltung (CPS), variable Nockenzeitsteuerung (VCT), variable Ventilzeitsteuerung (VVT) und/oder variable Ventilhub(VVL)-Systeme einsetzen, die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Die Position des Ansaugventils 52 und des Abgasventils 54 kann durch Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Ansaugventil 52 und/oder Abgasventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Beispielsweise kann die Brennkammer 30 alternativ ein über elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Ansaugventil und ein über Nockenbetätigung gesteuertes Abgasventil, einschließlich CPS- und/oder VCT-Systemen, umfassen.
  • Ein Treibstoffeinspritzventil 66 ist gezeigt, das mit der Brennkammer 30 direkt gekoppelt ist, um Treibstoff proportional zu der Pulsbreite des von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 68 empfangenen Signals FPW in sie einzuspritzen. Auf diese Weise stellt das Treibstoffeinspritzventil 66 eine sogenannte Direkteinspritzung von Treibstoff in die Brennkammer 30 bereit. Das Treibstoffeinspritzventil kann beispielsweise an der Seite der Brennkammer oder an der Oberseite der Brennkammer (wie dargestellt) montiert sein. Treibstoff kann dem Treibstoffeinspritzventil 66 durch ein (nicht dargestelltes) Treibstoffsystem umfassend einen Treibstofftank, eine Treibstoffpumpe und eine Treibstoffverteilerleiste zugeführt werden. In manchen Ausführungsformen kann die Brennkammer 30 alternativ oder zusätzlich dazu ein Treibstoffeinspritzventil umfassen, das in dem Ansaugkrümmer 44 in einer Konfiguration angeordnet ist, die eine sogenannte Saugrohreinspritzung von Treibstoff in das Saugrohr stromaufwärts der Brennkammer 30 bereitstellt.
  • Der Ansaugdurchlass 42 kann eine Drossel 62 umfassen, die eine Drosselklappe 64 aufweist. In diesem spezifischen Beispiel kann die Position der Drosselklappe 64 durch die Steuerung 12 über ein Signal variiert werden, das einem Elektromotor oder in der Drossel 62 enthaltenen Aktuator bereitgestellt wird, eine Konfiguration, die im Allgemeinen als elektronische Drosselsteuerung (ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drossel 62 so betrieben werden, dass die der Brennkammer 30 unter weiteren Motorzylindern bereitgestellte Ansaugluft variiert wird. Die Position der Drosselklappe 64 kann der Steuerung 12 durch ein Drosselpositionssignal TP bereitgestellt werden. Der Luftansaugdurchlass 42 kann den Ansauglufttemperatur(IAT)-Sensor 125 und den Barometerdruck(BP)-Sensor 128 umfassen. Der IAT-Sensor 125 schätzt die in Motoroperationen zu verwendende Ansauglufttemperatur und stellt der Steuerung 12 ein Signal bereit. Zusätzlich dazu kann eine Änderung der IAT oder der Luftfüllungstemperatur (ACT) als Auslöser für Feuchtigkeitsschätzung unter Verwendung von Sauerstoffsensoren oder dedizierten Feuchtigkeitssensoren genutzt werden. Ähnlich dazu schätzt der BP-Sensor 128 den Umgebungsdruck für Motoroperationen und stellt der Steuerung 12 ein Signal bereit. Eine Änderung des BP kann genutzt werden, um Feuchtigkeitsschätzung auszulösen. Der Ansaugdurchlass 42 kann ferner einen Massenluftdurchsatzsensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 zum Bereitstellen von Signalen MAF bzw. MAP an die Steuerung 12 umfassen.
  • Es ist ein Abgassensor 126 dargestellt, der mit dem Abgasdurchlass 48 stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung 70 gekoppelt ist. Der Sensor 126 kann ein beliebiger geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Angabe eines Abluft/Treibstoff-Verhältnisses sein, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO(Universal- oder Großbereich-Abgassauerstoff)-, ein Zweipunkt-Sauerstoffsensor oder EGO-, ein HEGO (erhitzter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Eine detaillierte Ausführungsform des UEGO-Sensors ist unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Dieser Sensor kann für Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung unter ausgewählten Bedingungen verwendet werden. Das Motorsystem kann dedizierte Umgebungsfeuchtigkeitssensoren zur Messung von Umgebungsfeuchtigkeit umfassen, wenn eine Feuchtigkeitsschätzung ausgelöst wird. Eine vom OAT-Sensor 127 und/oder IAT-Sensor 125 gemessene oder geschätzte Änderung der Umgebungstemperatur kann als Auslöser für Feuchtigkeitsmessung verwendet werden. Ähnlich dazu kann eine durch den BP-Sensor 128 geschätzte Änderung des Umgebungsdrucks eine Feuchtigkeitsmessung auslösen. Wenn eine Differenz zwischen der aktuellen Umgebungstemperatur oder des aktuellen Umgebungsdrucks und der Umgebungstemperatur oder des Umgebungsdrucks bei der zuletzt bekannten Feuchtigkeitsmessung höher als eine Schwelle ist, kann eine Feuchtigkeitsmessung ausgelöst werden. Die Feuchtigkeitssensoren können an dem Ansaugdurchlass 42 und/oder an dem Abgasdurchlass 48 stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung 70 angeordnet sein. Durch aktives Abfühlen von Feuchtigkeit während Umgebungsbedingungen, wenn erwartet wird, dass sich die Feuchtigkeit ändert, anstatt (oder zusätzlich zu) opportunistischem Abfühlen von Feuchtigkeit, wenn dies möglich ist, kann eine genauere und zuverlässigere Feuchtigkeitsschätzung zur Motorsteuerung bereitgestellt werden und außerdem können unnötige Feuchtigkeitsmessungen vermieden werden. Die Emissionssteuervorrichtung 70 ist so dargestellt, dass sie entlang des Abgasdurchlasses 48 stromabwärts des Abgassensors 126 angeordnet ist. Die Vorrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), ein NOx-Adsorber, verschiedene weitere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen davon sein. In manchen Ausführungsformen kann die Emissionssteuervorrichtung 70 während des Betriebs des Motors 10 periodisch neu eingestellt werden, indem zumindest ein Zylinder des Motors innerhalb eines bestimmten Luft/Treibstoff-Verhältnisses betrieben wird.
  • Ferner kann ein Abgasrückführungs(AGR)-System 140 eine gewünschte Menge an Abgas von dem Abgasdurchlass 48 zu dem Ansaugkrümmer 44 über einen AGR-Durchlass 142 leiten. Die Menge an AGR, die dem Ansaugkrümmer 44 bereitgestellt wird, kann durch die Steuerung 12 über ein AGR-Ventil 144 variiert werden. Ferner kann ein AGR-Sensor 146 innerhalb des AGR-Durchlasses 142 angeordnet sein und kann eine Angabe eines oder mehrerer von Druck, Temperatur und Bestandteilkonzentration des Abgases bereitstellen. Ein linearer Sauerstoffsensor 172 kann an dem Ansaugdurchlass stromabwärts der Ansaugdrossel angeordnet sein, um die AGR-Regelung zu erleichtern. Dieser Sauerstoffsensor kann zur Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit unter ausgewählten Bedingungen verwendet werden. Unter bestimmten Bedingungen kann das AGR-System 140 verwendet werden, um die Temperatur des Lufttreibstoffgemisches innerhalb der Brennkammer zu regeln, wodurch ein Verfahren zum Steuern des Zündzeitpunkts während mancher Verbrennungsmodi bereitgestellt wird. Ferner kann während mancher Bedingungen ein Teil der Verbrennungsgase in der Brennkammer einbehalten oder abgefangen werden, indem die Abgasventilzeitgebung gesteuert wird, z. B. durch Steuern eines variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus.
  • Die Steuerung 12 ist ein 1 als Mikrocomputer dargestellt, umfassend eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe/Ausgabe-Anschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, der in diesem speziellen Beispiel als Nurlesespeicherchip 106 dargestellt ist, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-alive-Speicher 110 und einen Datenbus. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den oben diskutierten Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung von eingeführtem Massenluftdurchsatz (MAF) von dem Massenluftdurchsatzsensor 120; Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem mit einer Kühlmanschette 114 gekoppelten Temperatursensor 112; einem Profilzündungsaufnahmesignal (PIP) von einem mit der Kurbelwelle 40 gekoppelten Halleffektsensor 118 (oder einem anderen Typ); Drosselposition (TP) von einem Drosselpositionssensor; und absolutem Krümmerdrucksignal, MAP, von dem Sensor 122. Zusätzlich dazu kann die Steuerung 12 auch Signale von außerhalb des Fahrzeugsystems 101 angeordneten Sensoren empfangen, wie z. B. dem OAT-Sensor 127. Ein Motordrehzahlsignal RPM kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Ein Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe von Vakuum oder Druck in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Es gilt anzumerken, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie z. B. ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Angabe des Motordrehmoments bereitstellen. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der detektierten Motordrehzahl eine Schätzung der in den Zylinder eingeführten Füllung (einschließlich Luft) bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der auch als Motordrehzahlsensor verwendet wird, eine vorbestimmte Anzahl abstandsgleichen Impulsen zu jeder Umdrehung der Kurbelwelle erzeugen.
  • Das Speichermedium Nurlesepeicher 106 kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die nichtflüchtige Befehle darstellen, die durch den Prozessor 102 ausführbar sind, um die unten beschriebenen Verfahren sowie weitere antizipierte, aber nicht spezifisch angeführte Varianten durchzuführen. Wie oben beschrieben, zeigt 1 einen Zylinder eines Mehrzylindermotors und jeder Zylinder kann auf ähnliche Weise seinen eigenen Satz von Ansaug-/Abgasventilen, Treibstoffeinspritzventil, Zündkerze etc. umfassen.
  • Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren von 1 und setzt die verschiedenen Aktuatoren von 1 ein, um den Motorbetrieb basierend auf den empfangenen Signalen und auf einem Speicher der Steuerung 12 gespeicherten Befehlen einzustellen. In einem Beispiel initiiert die Steuerung 12 eine Feuchtigkeitsmessung unter Verwendung eines Feuchtigkeitssensors oder eines Sauerstoffsensors basierend auf einer Änderung der durch die Temperatur- und Drucksensoren geschätzten Umgebungsbedingungen. In einem weiteren Beispiel stellt die Steuerung 12 Motoraktuator(en), wie z. B. das AGR-Ventil, gemäß der geschätzten Änderung der Umgebungsfeuchtigkeit ein.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Abgassauerstoffsensors wie des UEGO-Sensors 200, der konfiguriert ist, eine Konzentration von Sauerstoff (O2) in einem Abgasstrom während Treibstoffzufuhrbedingungen zu messen. In einem Beispiel ist der UEGO-Sensor 200 eine Ausführungsform von UEGO-Sensor 126 von 1. Es versteht sich jedoch, dass der Sensor von 2 alternativ einen Ansaugsauerstoffsensor, wie Sensor 172 von 1, darstellen kann. Der Abgassauerstoffsensor kann auch während Nichttreibstoffzufuhrbedingungen eingesetzt werden, um eine Umgebungsfeuchtigkeit zu schätzen. Nichttreibstoffzufuhrbedingungen können Motorbetriebsbedingungen umfassen, bei denen die Treibstoffzufuhr unterbrochen ist, sich der Motor jedoch weiter dreht und zumindest ein Ansaugventil und ein Abgasventil arbeiten; wie bei einem Verlangsamungs-Treibstoffabschaltungs(DFSO)-Ereignis. So kann Luft durch einen oder mehrere Zylinder strömen, es wird jedoch kein Treibstoff in die Zylinder eingespritzt. Unter Nichttreibstoffzufuhrbedingungen wird keine Verbrennung durchgeführt und Umgebungsluft kann sich von dem Ansaugdurchlass zu dem Abgasdurchlass durch den Zylinder bewegen. Auf diese Weise kann ein Sensor, wie z. B. ein Abgassauerstoffsensor, Umgebungsluft empfangen und die Umgebungsfeuchtigkeit kann geschätzt werden. In weiteren Beispielen ist ein Sauerstoffsensor in dem Ansaugluftdurchlass (wie z. B. Sauerstoffsensor 172 in 1) angeordnet und/oder ein dedizierter Feuchtigkeitssensor kann verwendet werden, um die Umgebungsfeuchtigkeit während geeigneter Bedingungen zu schätzen. Eine detaillierte Beschreibung der Feuchtigkeitsmessung unter Verwendung eines ähnlichen Sauerstoffsensors wird in 4 diskutiert.
  • Der Sensor 200 umfasst eine Vielzahl von Schichten aus einem oder mehreren in einer Stapelkonfiguration angeordneten Keramikwerkstoffen. In der Ausführungsform von 2 sind fünf Keramikschichten als Schichten 201, 202, 203, 204 und 205 dargestellt. Diese Schichten umfassen eine oder mehrere Schichten eines Festelektrolyts, das in der Lage ist, ionischen Sauerstoff zu leiten. Beispiele für geeignete Festelektrolyte umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Zirconiumoxid-basierte Werkstoffe. Ferner kann in manchen Ausführungsformen, wie der in 2 gezeigten, ein Erhitzer 207 in thermischer Kommunikation mit den Schichten angeordnet sein, um die ionische Leitfähigkeit der Schichten zu erhöhen. Obwohl der dargestellte UEGO-Sensor 200 aus fünf Keramikschichten besteht, versteht es sich, dass der UEGO-Sensor weitere geeignete Anzahlen von Keramikschichten umfassen kann.
  • Die Schicht 202 umfasst einen Werkstoff oder Werkstoffe, die einen Diffusionsweg 210 erzeugen. Der Diffusionsweg 210 ist konfiguriert, Abgase in einen ersten inneren Hohlraum 222 über Diffusion einzuführen. Der Diffusionsweg 210 kann konfiguriert sein, einer oder mehreren Komponenten von Abgasen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf einen gewünschten Analyt (z. B. O2), zu ermöglichen, in den inneren Hohlraum 222 in einer begrenzteren Rate als jener einzudiffundieren, zu der der Analyt durch Pumpelektrodenpaare 212 und 214 ein- oder ausgepumpt werden kann. Auf diese Weise kann ein stöchiometrisches Ausmaß an O2 in dem ersten inneren Hohlraum 222 erhalten werden.
  • Der Sensor 200 umfasst ferner einen zweiten inneren Hohlraum 224 innerhalb der Schicht 204, der von dem ersten inneren Hohlraum 222 durch die Schicht 203 getrennt ist. Der zweite innere Hohlraum 224 ist konfiguriert, einen konstanten Sauerstoffpartialdruck äquivalent zu einer stöchiometrischen Bedingung zu halten, z. B. ist ein in dem zweiten inneren Hohlraum 224 vorliegendes Sauerstoffausmaß gleich dem, welches das Abgas aufweisen würde, wenn das Luft-Treibstoff-Verhältnis stöchiometrisch wäre. Die Sauerstoffkonzentration in dem zweiten inneren Hohlraum 224 wird durch den Pumpstrom Icp konstant gehalten. Hierin kann der zweite innere Hohlraum 224 als Bezugszelle bezeichnet werden.
  • Ein Paar Abfühlelektroden 216 und 218 ist in Kommunikation mit dem ersten inneren Hohlraum 222 und der Bezugszelle 224 angeordnet. Das Abfühlelektrodenpaar 216 und 218 detektiert einen Konzentrationsgradienten, der zwischen dem ersten inneren Hohlraum 222 und der Bezugszelle 224 aufgrund einer Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, die höher oder niedriger als das stöchiometrische Ausmaß ist, entstehen kann.
  • Das Paar Pumpelektroden 212 und 214 ist in Kommunikation mit dem inneren Hohlraum 222 angeordnet und ist konfiguriert, eine ausgewählte Gaskomponente (z. B. O2) von dem inneren Hohlraum 222 durch die Schicht 201 und aus dem Sensor 200 elektrochemisch zu pumpen. Alternativ dazu kann das Paar Pumpelektroden 212 und 214 konfiguriert sein, ein ausgewähltes Gas durch die Schicht 201 und in den inneren Hohlraum 222 elektrochemisch zu pumpen. Hierin kann das Pumpelektrodenpaar 212 und 214 als O2-pumpende Zelle bezeichnet werden. Die Elektroden 212, 214, 216 und 218 können aus verschiedenen geeigneten Werkstoffen hergestellt sein. In manchen Ausführungsformen können die Elektroden 212, 214, 216 und 218 zumindest teilweise aus einem Werkstoff hergestellt sein, der die Dissoziation von molekularem Sauerstoff katalysiert. Beispiele für solche Werkstoffe umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Elektroden enthaltend Platin und/oder Gold.
  • Das Verfahren des elektrochemischen Pumpens von Sauerstoff aus dem oder in den inneren Hohlraum 222 umfasst das Anlegen eines elektrischen Stroms Ip an dem Pumpelektrodenpaar 212 und 214. Der an die O2-Pumpzelle angelegte Pumpstrom Ip pumpt Sauerstoff in den oder aus dem ersten inneren Hohlraum 222, um ein stöchiometrisches Ausmaß von Sauerstoff in der Hohlraumpumpzelle zu halten. Der Pumpstrom Ip ist proportional zu der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas. Daher führt ein Magergemisch herbei, dass Sauerstoff aus dem inneren Hohlraum 222 gepumpt wird, und ein fettes Gemisch führt herbei, dass Sauerstoff in den inneren Hohlraum 222 gepumpt wird.
  • Ein (in 2 nicht gezeigtes) Steuerungssystem erzeugt das Pumpspannungssignal Vp als Funktion der Intensität des Pumpstroms Ip, der ein stöchiometrisches Ausmaß innerhalb des ersten inneren Hohlraums 222 halten muss.
  • Es versteht sich, dass der hierin beschriebene Sauerstoffsensor lediglich eine beispielhafte Ausführungsform eines UEGO-Sensors ist und dass weitere Ausführungsformen von Ansaug- oder Abgassauerstoffsensoren zusätzliche und/oder alternative Merkmale und/oder Ausgestaltungen aufweisen können.
  • 1 und 2 zeigen beispielhafte Konfigurationen des Sauerstoffsensors mit relativer Positionierung der verschiedenen Komponenten. Der darin dargestellte Sauerstoffsensor ist einer von einem stromabwärts einer Ansaugdrossel gekoppelten Ansaugsauerstoffsensor und einem stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung gekoppelten Abgassauerstoffsensor. Wenn sie als einander direkt kontaktierend oder direkt gekoppelt dargestellt sind, können solche Elemente in zumindest einem Beispiel als direkt kontaktierend bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Ähnlich dazu können Elemente, die als aneinander angrenzend oder benachbart dargestellt sind, in zumindest einem Beispiel aneinander angrenzend bzw. benachbart sein. Als Beispiel können über eine gemeinsame Oberfläche miteinander in Kontakt stehende Komponenten als in oberflächenteilendem Kontakt stehend bezeichnet werden. Als weiteres Beispiel können voneinander entfernt angeordnete Elemente, zwischen denen nur ein Abstand und keine weiteren Komponenten liegen, in zumindest einem Beispiel als solche bezeichnet werden.
  • 3 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Bestimmen von Bedingungen, die Feuchtigkeitsabfühlen auslösen. Insbesondere bestimmt das Verfahren basierend auf Änderungen der Umgebungsbedingungen, ob eine Feuchtigkeitsmessung durchgeführt werden muss. Befehle zum Durchführen von Verfahren 300 und den restlichen hierin umfassten Verfahren können durch eine Steuerung basierend auf in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Befehlen und in Verbindung mit Signalen ausgeführt werden, die von Sensoren des Motorsystems empfangen werden, wie z. B. den oben unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann Motoraktuatoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den unten beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Bei 302 umfasst die Routine das Schätzen und/oder Messen von aktuellen Motorbetriebsparametern. Eingeschätzte Parameter können beispielsweise Motorlast, Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Krümmervakuum, Drosselposition, Zündzeitpunkt, AGR-Strom, Auspuffdruck, Abluft/Treibstoff-Verhältnis etc. umfassen.
  • Bei 304 umfasst die Routine das Bestimmen von Umgebungstemperatur- und Druckbedingungen. In einem Beispiel kann die Umgebungstemperatur direkt als Außenlufttemperatur (OAT) von einem an der Außenseite des Fahrzeugs angeordneten OAT-Sensor direkt geschätzt werden. In einem weiteren Beispiel kann die Umgebungstemperatur basierend auf einer Luftfüllungstemperatur (ACT) oder einer Ansauglufttemperatur (IAT), die von einem mit einem Motoransaugdurchlass gekoppelten IAT-Sensor gemessen wird, abgeleitet werden. Der Umgebungsdruck kann basierend auf der Ausgabe eines mit dem Ansaugdurchlass gekoppelten Barometerdruck(BP)-Sensors geschätzt werden.
  • Bei 306 werden Temperatur- und Druckangaben von einer letzten Feuchtigkeitsmessung aus dem Speicher der Motorsteuerung abgerufen. Die letzte Feuchtigkeitsmessung, auf die hierin Bezug genommen wird, kann eine unmittelbar letzte Feuchtigkeitsmessung sein, wobei keine weitere Feuchtigkeitsmessung seit dieser Messung erfolgte. Als solche kann die unmittelbar letzte Feuchtigkeitsmessung von dem OAT-, IAT- und/oder BP-Sensor zuvor gemessen und/oder abgeleitet sein.
  • Bei 308 werden die (bei 304 bestimmten) aktuellsten Temperatur- und/oder Druckschätzungen mit den abgerufenen Temperatur- oder Druckschätzungen für die (bei 306 abgerufene) vorangegangene Feuchtigkeitsmessung verglichen. Ferner wird eine Differenz oder Änderung der Temperatur (ΔT) oder eine Differenz des Drucks (ΔP) zwischen der aktuellen und der zuvor gemessenen Temperatur und/oder dem Druck geschätzt.
  • Bei 310 umfasst die Routine das Bestimmen, ob die Änderung der Temperatur (ΔT) und/oder die Änderung des Drucks (ΔP) größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Eine Änderung der Umgebungstemperatur oder des Umgebungsdrucks kann auf einer absoluten Signalausgabe durch die oben genannten Sensoren oder einer Änderung (oder Ableitung) der Ausgabe der Sensoren basieren. Der Schwellenwert der Änderung der Umgebungslufttemperatur oder des -drucks umfasst eine Schwellenänderung seit einer letzten Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung (wie z. B. über das Betreiben eines Sauerstoffsensors). Als solche kann eine Änderung der Umgebungstemperatur oder des Umgebungsdrucks über einer Schwelle anzeigen, dass sich auch die Umgebungsfeuchtigkeit signifikant verändert hat. Der Schwellenwert kann als Funktion der absoluten Umgebungstemperatur oder des -drucks eingestellt sein. Beispielsweise kann der Schwellenwert basierend auf der Umgebungstemperatur eingestellt sein, die Schwelle kann verringert werden, wenn die Umgebungstemperatur eine obere Schwelle überschreitet oder eine untere Schwelle unterschreitet. Als Beispiel kann die Schwellentemperaturdifferenz bei höheren Temperaturen, wie z. B. Temperaturen über 60 °F, und bei niedrigeren Temperaturen, wie z. B. Temperaturen unter 30 °F, kleiner sein. Die Schwellentemperaturdifferenz kann einen größeren Wert in dem Zwischentemperaturbereich zwischen der oberen und unteren Schwelle, wie z. B. zwischen 30 °F und 60 °F, aufweisen. In alternativen Beispielen kann anstatt einer absoluten Änderung der Temperatur- oder Druckdifferenz bestimmt werden, ob sich die Temperatur oder der Druck um mehr als eine Schwellenänderung in Prozent (%) geändert hat, wobei die Schwellenänderung in Prozent ebenso basierend auf der absoluten Umgebungstemperatur oder dem -druck angepasst werden kann.
  • Wenn die Änderung der Temperatur oder des Drucks niedriger als der Schwellenwert ist, fährt die Routine mit 312 fort, wobei die Steuerung weiterhin Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck unter Verwendung der oben genannten Sensoren überwacht. Ferner werden als Antwort auf die unterhalb der Schwelle liegende Änderung der Lufttemperatur (oder des Luftdrucks) die Motoraktuatoren weiterhin basierend auf einer vorangegangenen Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung (im Speziellen der bei 306 abgerufenen letzten Feuchtigkeitsschätzung) eingestellt.
  • Wenn die Temperatur- oder Druckdifferenz höher als der Schwellenwert ist, fährt die Routine mit 314 fort, wobei die Steuerung (wie z. B. Steuerung 12 von 1) ein Signal sendet, das eine Feuchtigkeitsmessung auslöst. Auf diese Weise wird Feuchtigkeitsabfühlen nur dann ausgelöst, wenn eine Änderung der Umgebungsbedingung vorliegt, die mit einer wesentlichen Änderung der Umgebungsfeuchtigkeit korreliert. In einem Beispiel sendet die Steuerung ein Signal an einen dedizierten Feuchtigkeitssensor, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu schätzen. In einem weiteren Beispiel sendet die Steuerung ein Signal an den Abgas- und/oder Ansaugsauerstoffsensor, um eine Feuchtigkeitsmessung durchzuführen. Die über der Schwelle liegende Änderung der Umgebungslufttemperatur basiert auf der Ausgabe eines oder mehrerer von dem mit einem Motorluftansaugdurchlass gekoppelten Ansauglufttemperatursensor und einem mit dem Fahrzeug gekoppelten Außenlufttemperatursensor. Ebenso basiert die über der Schwelle liegende Änderung der Umgebungslufttemperatur auf der Ausgabe eines mit einem Motorluftansaugdurchlass gekoppelten Barometerdrucksensors. Die Details des Feuchtigkeitsmessverfahrens werden in 4 diskutiert.
  • Nach der Detektion der Umgebungsfeuchtigkeit (z. B. durch einen Ansaug- oder Abgassauerstoffsensor oder einen dedizierten Feuchtigkeitssensor) kann eine Vielzahl von Motorbetriebsparametern zum Verbessern des Motorleistungsverhaltens bei 316 eingestellt werden. Das Einstellen des Motorbetriebs umfasst als nichteinschränkende Beispiele das Einstellen eines oder mehrerer von einer Menge von Abgasrückführung, einer Menge von Zündzurückstellung, eines Grenzzündwerts und einer Treibstoffoktanschätzung. Beispielsweise kann ein Anstieg der Wasserkonzentration in der das Fahrzeug umgebenden Luft ein an eine Brennkammer des Motors bereitgestelltes Füllungsgemisch verdünnen. Wenn ein oder mehrere Betriebsparameter als Antwort auf den Feuchtigkeitsanstieg nicht eingestellt werden, können das Motorleistungsverhalten und die Treibstoffwirtschaftlichkeit sinken und Emissionen können steigen; so kann die Gesamteffizienz des Motors reduziert werden. In manchen Ausführungsformen kann es sein, dass nur ein Parameter als Antwort auf die Feuchtigkeit eingestellt wird. In weiteren Ausführungsformen kann es sein, dass jegliche Kombination oder Unterkombination dieser Betriebsparameter als Antwort auf gemessene Fluktuationen der Umgebungsfeuchtigkeit eingestellt werden.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine Menge an AGR basierend auf der gemessenen Umgebungsfeuchtigkeit eingestellt werden. Beispielsweise kann die Wasserkonzentration in der das Fahrzeug umgebenden Luft aufgrund eines Abfalls der Umgebungstemperatur (wie z. B. aufgrund einer Kaltwetterfront) gestiegen sein. Daher kann ein Anstieg der Feuchtigkeit durch den Abgassauerstoffsensor während Nichttreibstoffzufuhr-Motorbedingungen detektiert werden. Als Antwort auf die gestiegene Feuchtigkeit kann während eines darauffolgenden Motortreibstoffzufuhrbetriebs der AGR-Strom in zumindest eine Brennkammer reduziert werden. Deshalb kann die Motoreffizienz ohne verschlechterte NOx-Emissionen beibehalten werden.
  • Als Antwort auf eine Fluktuation der absoluten Umgebungsfeuchtigkeit kann der AGR-Strom in zumindest einer Brennkammer erhöht oder verringert werden. Als solcher kann der AGR-Strom in nur einer Brennkammer, in manchen Brennkammern oder in allen Brennkammern erhöht oder verringert werden. Darüber hinaus kann die Stärke der Änderung des AGR-Stroms für alle Zylinder gleich sein oder die Stärke der Änderung des AGR-Stroms kann von Zylinder zu Zylinder basierend auf den spezifischen Betriebsbedingungen jedes Zylinders variieren.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Zündzeitpunkt als Antwort auf die Umgebungsfeuchtigkeit eingestellt werden. In zumindest einer Bedingung kann beispielsweise der Zündzeitpunkt in einem oder mehreren Zylindern während eines darauffolgenden Motortreibstoffzufuhrbetriebs als Antwort auf eine höhere Feuchtigkeitsangabe vorgerückt werden. In einem weiteren Beispiel kann der Zündzeitpunkt zeitlich so geplant werden, dass beispielsweise Klopfen bei Bedingungen geringer Feuchtigkeit reduziert wird (z. B. von einem Höchstdrehmomentzeitpunkt zurückgestellt). Wenn ein Anstieg der Feuchtigkeit über das Feuchtigkeitsabfühlen detektiert wird, kann der Zündzeitpunkt vorgerückt werden, um das Motorleistungsverhalten aufrechtzuerhalten und näher an oder bei einem Höchstdrehmoment-Zündzeitpunkt zu arbeiten.
  • Zusätzlich dazu kann der Zündzeitpunkt als Antwort auf einen Abfall der Umgebungsfeuchtigkeit zurückgestellt werden. Beispielsweise kann ein Abfall der Umgebungsfeuchtigkeit von einer höheren Feuchtigkeit Klopfen verursachen. Wenn der Abfall der Feuchtigkeit durch einen Abgassensor während Nichttreibstoffzufuhrbedingungen, wie z. B. DFSO, detektiert wird, kann der Zündzeitpunkt während eines darauffolgenden Motortreibstoffzufuhrbetriebs zurückgestellt werden und Klopfen kann reduziert werden. Es gilt anzumerken, dass die Zündung in einem oder mehreren Zylindern während eines darauffolgenden Motortreibstoffzufuhrbetriebs vorgerückt oder zurückgestellt werden kann. Ferner kann die Stärke der Änderung des Zündzeitpunkts für alle Zylinder gleich sein oder ein oder mehrere Zylinder können variierende Stärken von Zündvorrückung oder -zurückstellung aufweisen.
  • In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann das Abgasluft-Treibstoff-Verhältnis als Antwort auf die gemessene Umgebungsfeuchtigkeit während eines darauffolgenden Motortreibstoffzufuhrbetriebs eingestellt werden. Beispielsweise kann ein Motor mit einem mageren Luft-Treibstoff-Verhältnis (in Bezug auf Stöchiometrie), das für eine geringe Feuchtigkeit optimiert ist, arbeiten. Im Falle eines Anstiegs der Feuchtigkeit kann das Gemisch verdünnt werden, was in einer Motorfehlzündung resultiert. Wenn jedoch der Anstieg der Feuchtigkeit durch den Abgassensor während Nichttreibstoffzufuhrbedingungen detektiert wird, kann das Luft-Treibstoff-Gemisch so eingestellt werden, dass der Motor mit einem weniger mageren Mager-Luft-Treibstoffverhältnis während eines darauffolgenden Treibstoffzufuhrbetriebs arbeitet. Ebenso kann ein Luft-Treibstoff-Verhältnis so eingestellt werden, dass es ein magereres (als Stöchiometrie) Mager-Luft-Treibstoff-Verhältnis während eines darauffolgenden Motortreibstoffzufuhrbetriebs als Antwort auf einen gemessenen Abfall der Umgebungsfeuchtigkeit ist. Auf diese Weise können Bedingungen wie z. B. Motorfehlzündung aufgrund von Feuchtigkeitsfluktuationen reduziert werden. In manchen Beispielen kann ein Motor mit einem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis oder einem fetten Luft-Treibstoff-Verhältnis arbeiten. Als solches kann das Luft-Treibstoff-Verhältnis unabhängig von Umgebungsfeuchtigkeit sein und gemessene Fluktuationen der Feuchtigkeit führen möglicherweise nicht zum Einstellen des Luft-Treibstoff-Verhältnisses.
  • Auf diese Weise können Änderungen der Umgebungsbedingungen, z. B. Temperatur und Druck, welche die Feuchtigkeit beeinflussen, verwendet werden, um eine Feuchtigkeitsmessung durchzuführen. Zusätzlich zu den diskutierten Umgebungsbedingungen können auch andere Parameter verwendet werden, um eine Feuchtigkeitsmessung auszulösen. Wenn beispielsweise die seit der letzten Feuchtigkeitsmessung verstrichene Zeit höher als ein Schwellenwert ist, kann eine neue Feuchtigkeitsmessung initiiert werden. Als noch weiteres Beispiel kann eine neue Feuchtigkeitsmessung ausgelöst werden, sobald eine spezifische (Schwellen-)Entfernung von einem Fahrzeug zurückgelegt wurde, seit eine letzte Feuchtigkeitsmessung durchgeführt worden war. Nach einer Feuchtigkeitsmessung können Motorbetriebsparameter als Antwort auf eine Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung eingestellt werden, die von einem mit einem Motorabgassystem oder einem Luftansaugdurchlass gekoppelten Sauerstoffsensor und/oder einem dedizierten Feuchtigkeitssensor erzeugt wird.
  • 4 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Schätzen der Umgebungsfeuchtigkeit unter Verwendung eines Sauerstoffsensors, wie z. B. eines oben unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen und wie in 1 dargestellt positionierten Sensors. Der verwendete Sauerstoffsensor kann ein Abgassauerstoffsensor sein und das Betreiben des Sauerstoffsensors zum Aktualisieren einer Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung umfasst das Alternieren zwischen dem Anlegen von ersten und zweiten Spannungen an dem Abgassensor während einer Nichttreibstoffzufuhr-Motorbedingung und das Erzeugen einer Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf Sensorausgaben zu den ersten und zweiten Spannungen. Falls der Sauerstoffsensor ein Ansauggassauerstoffsensor ist, umfasst das Betreiben des Sauerstoffsensors zum Aktualisieren einer Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung das Alternieren zwischen dem Anlegen von ersten und zweiten Spannungen an dem Abgassensor während Bedingungen, bei denen jedes von Aufladung, AGR, Tankentlüftung und Kurbelgehäuseentlüftung deaktiviert ist, und das Erzeugen einer Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf Sensorausgaben zu den ersten und zweiten Spannungen.
  • Bei 402 wird bestimmt, ob die Feuchtigkeitsmessbedingungen wie oben in Verfahren 300 diskutiert unter Bezugnahme auf 3 erfüllt sind. Die Bedingungen, die eine Feuchtigkeitsmessung auslösen, können eine Änderung der Umgebungstemperatur und/oder eine Änderung des Umgebungsdrucks von der Temperatur und dem Druck bei einer letzten Feuchtigkeitsmessung, die höher als eine Schwelle ist, umfassen. Feuchtigkeitsmessbedingungen können ferner eine seit der letzten Feuchtigkeitsmessung verstrichene Schwellenzeit des Motorbetriebs oder vom Fahrzeug zurückgelegte Entfernung sein.
  • Wenn die Feuchtigkeitsmessbedingungen nicht erfüllt sind, wird keine neue Feuchtigkeitsmessung durchgeführt. In diesem Fall stellt der Motor bei 404 seine Operationen weiterhin basierend auf der Feuchtigkeitsschätzung von der letzten Feuchtigkeitsmessung ein. Sobald die Feuchtigkeitsmessbedingungen erfüllt sind, wird bei 406 bestimmt, ob eine Nichttreibstoffzufuhrbedingung erfüllt ist. Nichttreibstoffzufuhrbedingungen umfassen ein Verlangsamungs-Treibstoffabschaltungs-Ereignis, bei dem zumindest ein Ansaugventil und ein Abgasventil Luft pumpen. Wie oben beschrieben, wird eine Nichttreibstoffzufuhrbedingung benötigt, damit der Abgas-UEGO die Umgebungsfeuchtigkeit erfolgreich schätzen kann. Wenn Nichttreibstoffzufuhrbedingungen nicht erfüllt sind, wird bei 408 die Feuchtigkeitsmessung hinausgezögert, bis die Nichttreibstoffzufuhrbedingung erfüllt ist. Während dieser Zeit verwendet der Motor weiterhin die letzte Feuchtigkeitsschätzung, um seine Operationen einzustellen. Wenn die Nichtreibstoffzufuhrbedingungen erfüllt sind, wird eine Feuchtigkeitsmessung durch den Abgassauerstoffsensor durchgeführt.
  • Wenn ein Abgasdurchlass-UEGO-Sensor zur Feuchtigkeitsmessung verwendet wird, ist es zweckmäßig, für eine spezifizierte Dauer seit der Treibstoffabschaltung zu warten, bis das Abgas im Wesentlichen frei von Kohlenwasserstoffen von der Verbrennung im Motor ist, bevor mit der Feuchtigkeitsmessung begonnen wird. Beispielsweise können Gasrückstände von einem oder mehreren vorangegangenen Verbrennungszyklen mehrere Zyklen lang, nachdem der Treibstoff abgeschaltet wurde, im Auspuff zurückbleiben und das Gas, das aus der Kammer ausgestoßen wird, kann für eine Dauer, nachdem die Treibstoffeinspritzung beendet wurde, mehr als Umgebungsluft enthalten. In manchen Beispielen kann die Dauer seit der Treibstoffabschaltung eine Zeit seit der Treibstoffabschaltung sein. In weiteren Beispielen kann die Dauer seit der Treibstoffabschaltung beispielsweise eine Anzahl von Motorzyklen seit der Treibstoffabschaltung sein.
  • Zum Messen der Feuchtigkeit der Luft in dem Durchlass moduliert der Sensor die Bezugsspannung an der Pumpzelle zwischen einer ersten Spannung einer zweiten Spannung. Bei 410 kann eine erste (niedrigere) Pumpspannung angelegt werden. Als ein nichteinschränkendes Beispiel kann die erste Spannung 450 mV betragen. Bei 450 mV kann der Pumpstrom beispielsweise ein Indikator für eine Menge an Sauerstoff in dem Abgas sein. Bei dieser Spannung bleiben die Wassermoleküle intakt und tragen nicht zum im System vorhandenen Gesamtsauerstoff bei. Bei 412 kann eine zweite (höhere) Pumpspannung angelegt werden. Als ein nichteinschränkendes Beispiel kann die zweite Spannung 950 mV betragen. Bei der höheren Spannung können Wassermoleküle dissoziiert werden. Die zweite Spannung ist höher als die erste Spannung, wobei die zweite Spannung Wassermoleküle dissoziiert und die erste Spannung dies nicht tut und wobei die Sensorausgaben einen als Antwort auf das Anlegen der ersten Spannung erzeugten ersten Pumpstrom und einen als Antwort auf das Anlegen der zweiten Spannung erzeugten zweiten Pumpstrom umfassen. Sobald die Wassermoleküle aufgrund der zweiten Spannung dissoziiert sind, steigt die Gesamtsauerstoffkonzentration. Der Pumpstrom ist ein Indikator für den Sauerstoffanteil in dem Abgas plus einen zugesetzten Sauerstoffanteil aus dissoziierten Wassermolekülen. Beispielsweise kann die erste Spannung eine Spannung sein, zu der eine Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas bestimmt werden kann, während die zweite Spannung eine Spannung sein kann, zu der Wassermoleküle dissoziiert werden können, was eine Feuchtigkeitsschätzung ermöglicht.
  • Bei 414 wird eine Änderung des Pumpstroms während des Spannungsmodulierens bestimmt. Die Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit wird basierend auf einer Differenz zwischen dem ersten und zweiten Pumpstrom erzeugt, die beim Anlegen der ersten bzw. zweiten Spannung erzeugt werden. Die Differenz (Delta) des Pumpstroms bei der ersten Bezugsspannung und des Pumpstroms bei der zweiten Bezugsspannung wird bestimmt. Der Deltapumpstrom kann über die Dauer der DFSO-Bedingung derart gemittelt werden, dass eine Umgebungsfeuchtigkeit bestimmt werden kann. Sobald die mittlere Änderung des Pumpstroms bestimmt wurde, wird basierend darauf eine Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit bestimmt. Nach der Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit kann bei 416 eine Vielzahl von Motoroperationen wie oben in Bezug auf 3 beschrieben eingestellt werden.
  • Auf diese Weise wird während einer ersten Bedingung als Antwort auf eine erste Änderung der Umgebungsbedingungen ein zuvor durch einen Sensor geschätzter erster Umgebungsfeuchtigkeitswert beibehalten und der Motorbetrieb wird basierend auf dem ersten Feuchtigkeitswert eingestellt; und während einer zweiten Bedingung wird als Antwort auf eine zweite Änderung der Umgebungsbedingungen ein zweiter Umgebungsfeuchtigkeitswert über den Sensor geschätzt und der Motorbetrieb wird als Antwort auf den zweiten Umgebungsfeuchtigkeitswert eingestellt. Während der zweiten Bedingung wird der Motorbetrieb nicht als Antwort auf den ersten Umgebungsfeuchtigkeitswert eingestellt. Hierin umfasst die erste Änderung der Umgebungsbedingungen eine erste Änderung der Umgebungstemperatur oder des Umgebungsdrucks und die zweite Änderung der Umgebungsbedingungen umfasst eine zweite Änderung der Umgebungstemperatur oder des Umgebungsdrucks, wobei die zweite Änderung größer als die erste Änderung ist. Die Umgebungsfeuchtigkeit kann durch Betreiben eines Sauerstoffsensors in zumindest zwei Modi geschätzt werden, in denen die Pumpspannung reguliert wird und die entsprechenden Pumpströme überwacht werden, um die Umgebungsfeuchtigkeit zu bestimmen.
  • 5 zeigt einen beispielhaften Arbeitsablauf 500, der Feuchtigkeitsmessung basierend auf einer Temperaturdifferenz und entsprechende Motorbetriebseinstellungen veranschaulicht. Die Horizontale (x-Achse) bezeichnet Zeit und die vertikalen Anzeiger t1 bis t4 identifizieren signifikante Zeiten in der Messung der Umgebungsfeuchtigkeit.
  • Die erste Kurve von oben zeigt eine Schwankung der Umgebungstemperatur (Linie 502) im Zeitverlauf. Temperaturwerte, bei denen Feuchtigkeitsmessungen durchgeführt werden, sind durch T1, T2 und T3 angegeben. Die Temperaturdifferenzen zwischen der aktuellen Temperatur und der Temperatur bei einer vorangegangenen Feuchtigkeitsmessung sind durch Δ1, Δ2 und Δ3 angegeben. Die zweite Kurve (Linie 504) gibt das Auftreten von Feuchtigkeitsschätzung durch Modulieren der Bezugsspannung des Sauerstoffsensors an. Wenn die Kurve die EIN-Position zeigt, wird Feuchtigkeitsmessung durchgeführt, und wenn die Kurve die AUS-Position zeigt, führt der Sensor keine Feuchtigkeitsschätzung durch. Die dritte Kurve, Linie 506, zeigt die Schwankung der Umgebungsfeuchtigkeit im Zeitverlauf. Die Feuchtigkeitsmessung wird zu spezifischen Zeitpunkten basierend auf der Umgebungstemperaturschwankung durchgeführt, wobei die Werte der gemessenen Feuchtigkeit durch H1, H2 und H3 angegeben sind. Die vierte Kurve (Linie 508) zeigt die Änderung der Motordrehzahl (Ne) im Zeitverlauf. Die letzte Kurve (Linie 510) zeigt die Regelung des AGR-Stroms basierend auf der Motordrehzahl und der Feuchtigkeitsschätzung.
  • Vor t1 wird die Feuchtigkeitsschätzung initiiert. Die Feuchtigkeitsschätzung kann aufgrund einer Anforderung einer Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung oder aufgrund einer verstrichenen Schwellendauer oder vom Fahrzeug zurückgelegten Entfernung ausgelöst werden. Zum Zeitpunkt t1 wird Feuchtigkeitsschätzung weiterhin durchgeführt, wie durch die EIN-Position der Kurve 504 angezeigt. Die Feuchtigkeitsschätzung wird kurz nach t1 durchgeführt, wie durch die AUS-Position der Kurve 504 angezeigt. Die Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt dieser Feuchtigkeitsabfühlung, wie z. B. bei t1, ist als T1 dargestellt. Dieser Temperaturwert T1 wird als die einer Feuchtigkeitsmessung H1 (die in diesem Beispiel als erste Feuchtigkeitsmessung bezeichnet wird) entsprechende Temperatur aufgezeichnet. Vor diesem Punkt wird der AGR-Strom basierend auf dem zuletzt gemessenen Feuchtigkeitswert zusammen mit der Motordrehzahl geregelt. Feuchtigkeitsmessung wird durch einen Sauerstoffsensor basierend auf dem Modulierenden Pumpspannung und Messung entsprechender Pumpströme durchgeführt. Sobald die Feuchtigkeitsschätzung kurz nach t1 erfolgt ist, wird der Feuchtigkeitswert, der verwendet werden soll, um Motorbetriebsparameter zu regeln, zu dem aktuellen Feuchtigkeitswert H1 aktualisiert.
  • Unmittelbar nach t1 besteht keine signifikante Schwankung der Motordrehzahl, allerdings wird aufgrund des niedrigeren Feuchtigkeitswerts H1 der AGR-Strom erhöht, um ein gewünschtes Ausmaß an Motorverdünnung bereitzustellen. Während des Zeitintervalls zwischen t1 und t2, wenn die Motordrehzahl vorübergehend steigt, wird der AGR-Strom entsprechend reduziert.
  • Zwischen t1 und t2 wird der Feuchtigkeitswert als konstant bei H1 betrachtet. Während dieses Zeitintervalls t1 bis t2 wird die Umgebungstemperatur kontinuierlich überwacht und mit der Temperatur bei der ersten Feuchtigkeitsmessung T1 verglichen.
  • Zum Zeitpunkt t2 ist die Temperaturdifferenz zwischen der aktuellen Temperatur (T2) und T1, Δ1, höher als ein Schwellenwert. Die Schwelle kann sich basierend auf der Temperatur zu diesem Zeitpunkt ändern, z. B. kann die Schwelle mit Steigen der Umgebungstemperatur über eine obere Schwelle oder Fallen unter eine untere Schwelle sinken. Bei t2 wird als Antwort darauf, dass Δ1 höher als der Schwellenwert ist, eine Feuchtigkeitsmessung zum Zeitpunkt t2 und zur Temperatur T2 ausgelöst. Dieser Temperaturwert T2 wird als die Temperatur aufgezeichnet, die der zuletzt erfolgten Feuchtigkeitsmessung (die in diesem Beispiel als zweite Feuchtigkeitsmessung bezeichnet wird) entspricht. Nach der Feuchtigkeitsmessung bei t2 wird der für Motoroperationen verwendete Feuchtigkeitswert zu H2 aktualisiert, der höher als der vorangegangene Wert H1 ist. Folglich wird nach t2 der AGR-Strom gesenkt, um die erhöhte Feuchtigkeit zu kompensieren, während ermöglicht wird, dass ein gegebenes Motorverdünnungsausmaß beibehalten wird (da keine signifikante Änderung der Motordrehzahl besteht).
  • Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 bleibt die Motordrehzahl weitgehend konstant und der AGR-Strom, sobald er auf einen niedrigeren Wert entsprechend einer erhöhten Feuchtigkeit H1 eingestellt wurde, bleibt ebenso weitgehend konstant. Während dieses Zeitintervalls t2 bis t3 wird die Temperatur kontinuierlich überwacht und mit der Temperatur bei der zweiten Feuchtigkeitsmessung, T2, verglichen und die Differenz der Temperatur wird mit der Schwellentemperaturdifferenz verglichen.
  • Nach dem Zeitpunkt t2 steigt die Temperatur weiterhin im Vergleich zu T2 und die Temperaturdifferenz zwischen der aktuellen Temperatur und T2 wird mit der Schwellentemperaturdifferenz verglichen. Zum Zeitpunkt t3 ist die Temperaturdifferenz zwischen der aktuellen Temperatur und T2 Δ2. Allerdings ist Δ2 kleiner als die Schwellentemperaturdifferenz und daher wird keine Feuchtigkeitsmessung ausgelöst, obwohl eine Temperaturänderung im Vergleich zu T2 besteht. Daher wird weiterhin der zuletzt geschätzte Feuchtigkeitswert H2 für alle Motoroperationen verwendet. In dem Zeitintervall t3 und t4 sinkt die Motordrehzahl und folglich wird der AGR-Strom erhöht, da der Feuchtigkeitswert als konstant bei H2 bleibend betrachtet wird. Die Änderung der AGR zwischen t3 und t4 wird hauptsächlich durch Fluktuationen der Motordrehzahl geregelt. Während dieses Zeitintervalls t3 bis t4 erfolgt keine Feuchtigkeitsmessung, der Feuchtigkeitswert H2 wird für Motoroperationen verwendet und die Temperatur wird kontinuierlich überwacht und mit der Temperatur zu der zweiten Feuchtigkeitsmessung T2 verglichen und die Temperaturdifferenz wird mit der Schwellentemperaturdifferenz verglichen.
  • Zum Zeitpunkt t4 ist die Temperaturdifferenz zwischen der aktuellen Temperatur (T3) und T2, Δ3, höher als der Schwellenwert. Da Δ3 höher als der Schwellenwert für diesen Temperaturbereich ist, wird bei Temperatur T3 eine Feuchtigkeitsmessung ausgelöst. Dieser Temperaturwert T3 wird als die Temperatur entsprechend der aktuellen Feuchtigkeitsmessung (in diesem Beispiel als dritte Feuchtigkeitsmessung bezeichnet) aufgezeichnet. Nach der Feuchtigkeitsschätzung bei t4 wird der für Motoroperationen verwendete Feuchtigkeitswert zu H3 aktualisiert, der im Vergleich zum vorangegangenen Wert H2 niedriger ist. Folglich wird nach t4 der AGR-Strom so geregelt, dass er mit dem Sinken der Umgebungsfeuchtigkeit steigt. Der AGR-Strom wird auch durch die Fluktuationen der Motordrehzahl geregelt und wenn die Motordrehzahl zu steigen beginnt, wird der AGR-Strom gesenkt. Daher werden Motorbetriebsparameter, z. B. AGR-Strom, basierend auf Feuchtigkeit und anderen Regelfaktoren variiert.
  • Auf diese Weise wird eine Schwankung der Umgebungstemperatur zwischen der aktuellen Temperatur und der Temperatur zur vorangegangenen Feuchtigkeitsmessung mit einer Schwellentemperaturdifferenz verglichen; wenn diese Temperaturdifferenz höher als ein Schwellenwert ist, wird eine neue Feuchtigkeitsmessung ausgelöst. Basierend auf einer aktualisierten Feuchtigkeitsschätzung können Motoroperationen, z. B. der AGR-Strom, moduliert werden. Auf die gleiche Weise können eine Schwellendruckdifferenz seit einer letzten Feuchtigkeitsmessung, eine seit einer letzten Messung verstrichene Zeit und/oder eine seit einer letzten Messung zurückgelegte Entfernung zusätzlich oder alternativ dazu verwendet werden, um Feuchtigkeitsabfühlen auszulösen.
  • In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zur Feuchtigkeitsschätzung als Antwort auf eine über einer Schwelle liegende Änderung der Umgebungslufttemperatur oder des - drucks das Betreiben eines Sauerstoffsensors, um eine Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung zu aktualisieren; und das Einstellen eines Motoraktuators basierend auf der aktualisierten Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung. Das vorangegangene beispielhafte Verafhren kann zusätzlich oder gegebenenfalls ferner als Antwort auf eine unter einer Schwelle liegende Änderung der Lufttemperatur das Einstellen eines Motoraktuators basierend auf einer vorangegangenen Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung umfassen. In einem beliebigen oder allen der vorangegangenen Beispiele kann die über einer Schwelle liegende Änderung der Umgebungslufttemperatur zusätzlich oder gegebenenfalls auf der Ausgabe eines oder mehrerer von einem mit einem Motorluftansaugdurchlass gekoppelten Ansauglufttemperatursensor und einem mit dem Fahrzeug gekoppelten Außenlufttemperatursensor basieren. In einem beliebigen oder allen der vorangegangenen Beispiele kann die über einer Schwelle liegende Änderung des Umgebungsluftdrucks zusätzlich oder gegebenenfalls auf der Ausgabe eines mit einem Motorluftansaugdurchlass gekoppelten Barometerdrucksensors basieren. In einem beliebigen oder allen der vorangegangenen Beispiele kann die Schwellenänderung der Umgebungslufttemperatur oder des Umgebungsluftdrucks zusätzlich oder gegebenenfalls eine Schwellenänderung seit einer letzten Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung über das Betreiben des Sauerstoffsensors umfassen. In einem beliebigen oder allen der vorangegangenen Beispiele kann die Schwelle zusätzlich oder gegebenenfalls basierend auf der Umgebungstemperatur eingestellt werden, wobei die Schwelle mit Steigen der Umgebungstemperatur über eine obere Schwelle oder Fallen unter eine untere Schwelle sinkt. In einem beliebigen oder allen der vorangegangenen Beispiele kann der Sauerstoffsensor zusätzlich oder gegebenenfalls einer eines stromabwärts einer Ansaugdrossel gekoppelten Ansaugsauerstoffsensors und eines stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung gekoppelten Abgassauerstoffsensors sein. In einem beliebigen oder allen der vorangegangenen Beispiele, bei denen der Sauerstoffsensor ein Abgassauerstoffsensor ist, kann das Betreiben des Sauerstoffsensors zum Aktualisieren einer Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung zusätzlich oder gegebenenfalls das Alternieren zwischen dem Anlegen erster und zweiter Spannungen an dem Abgassensor während einer Nichttreibstoffzufuhr-Motorbedingung und das Erzeugen einer Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf Sensorausgaben zu den ersten und zweiten Spannungen umfassen. In einem beliebigen oder allen der vorangegangenen Beispiele können Nichttreibstoffzufuhrbedingungen zusätzlich oder gegebenenfalls ein Verlangsamungs-Treibstoffabschaltungs-Ereignis umfassen, worin zumindest ein Ansaugventil und ein Abgasventil Luft pumpen, worin die zweite Spannung höher als die erste Spannung ist, worin die zweite Spannung Wassermoleküle dissoziiert und die erste Spannung dies nicht tut und worin die Sensorausgaben einen als Antwort auf das Anlegen der ersten Spannung erzeugten ersten Pumpstrom und einen als Antwort auf das Anlegen der zweiten Spannung erzeugten zweiten Pumpstrom umfassen. In einem beliebigen oder allen der vorangegangenen Beispiele, bei denen der Sauerstoffsensor ein Ansauggassauerstoffsensor ist, kann das Betreiben des Sauerstoffsensors zum Aktualisieren einer Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung zusätzlich oder gegebenenfalls das Alternieren zwischen dem Anlegen erster und zweiter Spannungen an dem Abgassensor während Bedingungen, bei denen jedes von Aufladung, AGR, Tankentlüftung und Kurbelgehäuseentlüftung deaktiviert ist, und das Erzeugen einer Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf Sensorausgaben zu den ersten und zweiten Spannungen umfassen. In einem beliebigen oder allen der vorangegangenen Beispiele ist die zweite Spannung zusätzlich oder gegebenenfalls höher als die erste Spannung, wobei die zweite Spannung Wassermoleküle dissoziiert und die erste Spannung dies nicht tut, wobei die Sensorausgaben einen als Antwort auf das Anlegen der ersten Spannung erzeugten ersten Pumpstrom und einen als Antwort auf das Anlegen der zweiten Spannung erzeugten zweiten Pumpstrom umfassen und wobei die Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf einer Differenz zwischen dem ersten und zweiten Pumpstrom erzeugt wird.
  • Ein weiteres beispielhaftes Verfahren zur Feuchtigkeitsschätzung umfasst während einer ersten Bedingung als Antwort auf eine erste Änderung der Umgebungsbedingungen das Halten eines zuvor durch einen Sensor geschätzten ersten Umgebungsfeuchtigkeitswerts und das Anpassen des Motorbetriebs basierend auf dem ersten Feuchtigkeitswert; und während einer zweiten Bedingung als Antwort auf eine zweite Änderung der Umgebungsbedingungen das Schätzen eines zweiten Umgebungsfeuchtigkeitswerts über den Sensor und das Anpassen des Motorbetriebs als Antwort auf den zweiten Umgebungsfeuchtigkeitswert. In dem vorangegangenen Beispiel umfasst die erste Änderung der Umgebungsbedingungen zusätzlich oder gegebenenfalls eine erste Änderung der Umgebungstemperatur oder des Umgebungsdrucks und die zweite Änderung der Umgebungsbedingungen umfasst eine zweite Änderung der Umgebungstemperatur oder des Umgebungsdrucks, wobei die zweite Änderung größer als die erste Änderung ist. In einem beliebigen oder allen der vorangegangenen Beispiele wird während der zweiten Bedingung der Motorbetrieb zusätzlich oder gegebenenfalls nicht als Antwort auf den ersten Umgebungsfeuchtigkeitswert angepasst. Das Einstellen des Motorbetriebs umfasst zusätzlich oder gegebenenfalls das Einstellen eines oder mehrerer von einer Menge an Abgasrückführung, einer Menge von Zündzurückstellung, einer Grenzzündung und einer Treibstoffoktanschätzung. In einem beliebigen oder allen der vorangegangenen Beispiele ist der Sensor eines von einem Ansaugsauerstoffsensor, einem Abgassauerstoffsensor und einem Feuchtigkeitssensor.
  • In noch einem weiteren Beispiel umfasst ein Fahrzeugsystem einen Motor umfassend einen Einlass und einen Auspuff; einen mit dem Motorauspuff gekoppelten Sauerstoffsensor; einen AGR-Durchlass umfassend ein AGR-Ventil zum Rückführen von Abgas von dem Motorauspuff zu dem Motoreinlass; einen Außenlufttemperatursensor zum Schätzen einer Umgebungslufttemperatur; und eine Steuerung mit computerlesbaren Befehlen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, zum: Modulieren einer Bezugsspannung des Sauerstoffsensors, um eine erste Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit auszuführen; Lernen der Umgebungslufttemperatur bei der ersten Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit; und als Antwort auf eine über einer Schwelle liegende Änderung der Umgebungstemperatur seit dem Lernen das Modulieren der Bezugsspannung des Sauerstoffsensors, um eine zweite Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit auszuführen. In dem vorangegangenen Beispiel umfasst die Steuerung zusätzlich oder gegebenenfalls weitere Befehle zum: Einstellen der Öffnung des AGR-Ventils basierend auf der ersten Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit als Antwort auf eine unter einer Schwelle liegende Änderung der Umgebungstemperatur seit dem Lernen; und das Einstellen der Öffnung des AGR-Ventils basierend auf der zweiten Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit als Antwort auf die über einer Schwelle liegende Änderung der Umgebungstemperatur seit dem Lernen. In einem beliebigen oder allen der vorangegangenen Beispiele umfasst das Modulieren der Bezugsspannung des Sauerstoffsensors zum Ausführen der ersten und zweiten Schätzung zusätzlich oder gegebenenfalls das Modulieren der Bezugsspannung zwischen einer ersten, niedrigeren und einer zweiten, höheren Bezugsspannung während Verlangsamungs-Treibstoffabschaltungsbedingungen und das Ausführen der ersten und zweiten Schätzung basierend auf einer Änderung des Pumpstroms nach dem Modulieren. In einem beliebigen oder allen der vorangegangenen Beispiele umfasst die Steuerung zusätzlich oder alternativ weitere Befehle zum: Modulieren der Bezugsspannung des Sauerstoffsensors, um die zweite Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit auszuführen, als Antwort auf das Verstreichen einer über einer Schwelle liegenden Dauer seit der ersten Schätzung.
  • Auf diese Weise kann eine Feuchtigkeitsschätzung durch Änderungen der Umgebungsbedingungen ausgelöst werden, welche die Umgebungsfeuchtigkeit beeinflussen können. Umgebungsbedingungen wie z. B. Temperatur und Druck werden aktiv überwacht und eine Feuchtigkeitsschätzung wird während Bedingungen selektiv durchgeführt, bei denen erwartet wird, dass sich die Feuchtigkeit signifikant ändert, anstatt (oder zusätzlich dazu,) dass die Feuchtigkeit opportunistisch abgefühlt wird, wenn dies möglich ist. Daher kann eine genauere und zuverlässigere Feuchtigkeitsschätzung zur Motorsteuerung bereitgestellt werden. Motoroperationen werden basierend auf aktualisierten Feuchtigkeitsschätzungen passend eingestellt. Die technische Auswirkung der Nutzung einer Änderung der Umgebungstemperatur und des Umgebungsdrucks zusammen mit weiteren Bedingungen zum Auslösen einer Feuchtigkeitsmessung besteht darin, dass eine Feuchtigkeitsschätzung aktualisiert werden kann, wenn eine wesentliche Änderung der Umgebungsfeuchtigkeit erwartet wird, was jegliche unnötigen Feuchtigkeitsmessungen reduziert. Zusätzlich dazu verringert in Motorsystemen, bei denen ein Sauerstoffsensor zur Feuchtigkeitsmessung verwendet wird, das selektive Abfühlen von Feuchtigkeit, wenn die spezifischen Auslösebedingungen erfüllt sind, das Risiko der Sensordegradation aufgrund von Schwärzung durch das häufige Anlegen einer variablen Spannung während unnötiger Feuchtigkeitsmessungen, wodurch die Komponentenlebensdauer erhöht wird. Motoroperationen können verbessert werden, indem eine zuverlässigere und aktuellere Feuchtigkeitsschätzung verwendet wird.
  • Es gilt zu beachten, dass die hierin umfassten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Befehle in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuerungssystem umfassend die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Motorhardware ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie z.B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking und dergleichen darstellen. Als solche können verschiedene veranschaulichte Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen in dem veranschaulichten Ablauf parallel durchgeführt werden oder in manchen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist es nicht notwendigerweise erforderlich, dass die Verarbeitungsreihenfolge die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen erreicht, sondern sie ist zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen kann/können abhängig von der konkret verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmierenden Code graphisch darstellen, wobei die beschriebenen Vorgänge durch Ausführen der Befehle in einem System umfassend die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung durchgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die obige Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Motoren mit vier gegenläufigen Kolben und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und weitere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Die folgenden Patentansprüche zeigen im Speziellen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neu und nicht offensichtlich angesehen werden, auf. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Patentansprüche sind als die Aufnahme eines oder mehrerer solcher Elemente umfassend zu verstehen, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind.

Claims (17)

  1. Verfahren für einen Fahrzeugmotor, umfassend: das Betreiben eines Sauerstoffsensors zur Aktualisierung einer Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung als Antwort auf eine über einer Schwelle liegende Änderung der Umgebungslufttemperatur oder des Umgebungsluftdrucks; und das Einstellen eines Motoraktuators basierend auf der aktualisierten Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung, worin der Sauerstoffsensor ein Ansauggassauerstoffsensor ist und worin das Betreiben des Sauerstoffsensors zum Aktualisieren einer Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung das Alternieren zwischen dem Anlegen erster und zweiter Spannungen an dem Ansauggassensor während Bedingungen, bei denen jedes von Aufladung, AGR, Tankentlüftung und Kurbelgehäuseentlüftung deaktiviert ist, und das Erzeugen einer Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf Sensorausgaben zu den ersten und zweiten Spannungen umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Einstellen des Motoraktuators basierend auf einer vorangegangenen Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung als Antwort auf eine unter der Schwelle liegende Änderung der Lufttemperatur.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die über einer Schwelle liegende Änderung der Umgebungstemperatur auf der Ausgabe eines oder mehrerer von einem mit einem Motorluftansaugdurchlass gekoppelten Ansauglufttemperatursensor und einem mit dem Fahrzeug gekoppelten Außenlufttemperatursensor basiert.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, worin die über einer Schwelle liegende Änderung des Umgebungsluftdrucks auf der Ausgabe eines mit einem Motorluftansaugdurchlass gekoppelten Barometerdrucksensors basiert.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Schwellenänderung der Umgebungslufttemperatur oder des Umgebungsluftdrucks eine Schwellenänderung seit einer letzten Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung über das Betreiben des Sauerstoffsensors umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Sauerstoffsensor einer eines stromabwärts einer Ansaugdrossel gekoppelten Ansaugsauerstoffsensors und eines stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung gekoppelten Abgassauerstoffsensors ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Sauerstoffsensor ein Abgassauerstoffsensor ist und worin das Betreiben des Sauerstoffsensors zur Aktualisierung einer Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung das Alternieren zwischen dem Anlegen erster und zweiter Spannungen an dem Abgassensor während einer Nichttreibstoffzufuhr-Motorbedingung und das Erzeugen einer Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf Sensorausgaben zu den ersten und zweiten Spannungen umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, worin die Nichttreibstoffzufuhrbedingung ein Verlangsamungs-Treibstoffabschaltungsereignis umfasst, worin zumindest ein Ansaugventil und ein Abgasventil Luft pumpen, worin die zweite Spannung höher als die erste Spannung ist, worin die zweite Spannung Wassermoleküle dissoziiert und die erste Spannung dies nicht tut und worin die Sensorausgaben einen als Antwort auf das Anlegen der ersten Spannung erzeugten ersten Pumpstrom und einen als Antwort auf das Anlegen der zweiten Spannung erzeugten zweiten Pumpstrom umfassen.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, worin die zweite Spannung höher als die erste Spannung ist und worin die zweite Spannung Wassermoleküle dissoziiert und die erste Spannung dies nicht tut, worin die Sensorausgaben einen als Antwort auf das Anlegen der ersten Spannung erzeugten ersten Pumpstrom und einen als Antwort auf das Anlegen der zweiten Spannung erzeugten zweiten Pumpstrom umfassen und worin die Angabe der Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpstrom erzeugt wird.
  10. Verfahren für einen Motor, umfassend: das Beibehalten eines zuvor durch einen Sensor geschätzten ersten Umgebungsfeuchtigkeitswerts während einer ersten Bedingung als Antwort auf eine erste Änderung der Umgebungsbedingungen, die unter einer Schwelle liegt, und Anpassen eines Motorbetriebs basierend auf dem ersten Umgebungsfeuchtigkeitswert; und das Schätzen eines zweiten Umgebungsfeuchtigkeitswerts über den Sensor und das Einstellen des Motorbetriebs als Antwort auf den zweiten Umgebungsfeuchtigkeitswert während einer zweiten Bedingung als Antwort auf eine zweite Änderung der Umgebungsbedingungen, die über der Schwelle liegt, worin die Schwelle basierend auf der Umgebungstemperatur eingestellt wird, wobei die Schwelle mit Steigen der Umgebungstemperatur über eine obere Schwelle oder Fallen unter eine untere Schwelle sinkt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, worin die erste Änderung der Umgebungsbedingungen eine erste Änderung der Umgebungstemperatur oder des Umgebungsdrucks umfasst und die zweite Änderung der Umgebungsbedingungen eine zweite Änderung der Umgebungstemperatur oder des Umgebungsdrucks umfasst, wobei die zweite Änderung größer als die erste Änderung ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, worin der Motorbetrieb während der zweiten Bedingung nicht als Antwort auf den ersten Umgebungsfeuchtigkeitswert eingestellt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, worin das Einstellen des Motorbetriebs das Einstellen eines oder mehrerer von einer Menge an Abgasrückführung, einer Menge von Zündzurückstellung, und Grenzzündung umfasst.
  14. Fahrzeugsystem, umfassend: einen Motor umfassend einen Einlass und Auspuff; einen mit dem Motorauspuff gekoppelten Sauerstoffsensor; einen AGR-Durchlass umfassend ein AGR-Ventil zum Rückführen von Abgas von dem Motorauspuff zu dem Motoreinlass; einen Außentemperatursensor zum Schätzen einer Umgebungslufttemperatur; und eine Steuerung mit computerlesbaren Befehlen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, zum: Modulieren einer Bezugsspannung des Sauerstoffsensors, um eine erste Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit auszuführen; Lernen der Umgebungslufttemperatur bei der ersten Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit; und als Antwort auf eine über einer Schwelle liegende Änderung der Umgebungstemperatur seit dem Lernen Modulieren der Referenzspannung des Sauerstoffsensors zum Durchführen einer zweiten Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit, worin die Schwelle basierend auf der Umgebungstemperatur eingestellt wird, wobei die Schwelle mit Steigen der Umgebungstemperatur über eine obere Schwelle oder Fallen unter eine untere Schwelle sinkt.
  15. System nach Anspruch 14, worin die Steuerung weitere Befehle umfasst zum: Einstellen der Öffnung des AGR-Ventils basierend auf der ersten Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit als Antwort auf eine unter einer Schwelle liegende Änderung der Umgebungstemperatur seit dem Lernen; und Einstellen der Öffnung des AGR-Ventils basierend auf der zweiten Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit als Antwort auf die über einer Schwelle liegende Änderung der Umgebungstemperatur seit dem Lernen.
  16. System nach Anspruch 14, worin das Modulieren der Bezugsspannung des Sauerstoffsensors zum Ausführen der ersten und zweiten Schätzung das Modulieren der Bezugsspannung zwischen einer ersten, niedrigeren und einer zweiten, höheren Bezugsspannung während Verlangsamungs-Treibstoffabschaltbedingungen und das Ausführen der ersten und zweiten Schätzung basierend auf einer Änderung des Pumpstroms nach dem Modulieren umfasst.
  17. System nach Anspruch 14, worin die Steuerung weitere Befehle umfasst zum: Modulieren der Bezugsspannung des Sauerstoffsensors zum Ausführen der zweiten Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit als Antwort auf das Verstreichen einer über einer Schwelle liegenden Dauer seit der ersten Schätzung.
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